三、地壳均衡原理

　　地球表面基本形态的骨架构成，是由地球内部构造力起决定作用的，在此基础上又由外部作用力进行各式各样的改造，形成了地理环境中的现实地貌形态格局。对于此类地球构造学说，引起了科学家们的极大兴趣，先后提出过隆起说、脉动说、地球膨胀说、深部分异说、地幔对流说等。在魏格纳的大陆飘移说提出之前，关于山脉形成的主要假说为地球收缩说，它假定地球原是一个炽热的火球，以后逐渐冷却，引起地球表面发生收缩，因而形成褶皱的山脉。

　　这个学说很显然是站不住脚的，因为以此解释阿尔卑斯山和喜马拉雅山的强烈褶皱时，立即暴露了该学说的致命之处。在这个地区，地层的水平长度与皱缩前的长度相比，只是原先的1/4～1/8。按照计算，现在平均宽度为150公里的阿尔卑斯山，必须应由原来长度达600～1200公里的地面才能皱缩而成。这样，仅仅这一处的地表面收缩，即意味着地球的周边要缩短3％。此外，物理学上关于物质膨胀系数的测定也表明，地球表面要达到上述程度的收缩，其温度必须要比原来的温度降低2400℃以上，这当然与实际相去甚远。现在普遍所持的观点以及众多的实验证据都认为，由于地球内部放射性元素的蜕变，可以产生大量的热，由此，地球似乎并不是如收缩说所认为的那样，它是由炽热逐渐变为冷却的。

　　后来，根据重力测定的许多数据以及其它的有关测量，一些学者创立了“地壳均衡”理论。该理论通过所积累的各种地球物理证据以及可感地震的资料，使它得到了承认并不断趋于完善。地壳均衡理论的基本观点是：地壳是铺在地幔上的一个薄层，二者之间的分界，称为“莫霍不连续界面”。这是1909年南斯拉夫地球科学家莫霍洛维奇在研究巴尔干地震时发现的。因为P波速度在地表以下几十公里的这个界面处突然增加，莫霍洛维奇意识到速度的明显变化，可能标志着在此处的物质会有相应的变化，以后科学界为纪念他就将此界限命名为“莫霍界面”。界面之上称之为地壳，之下称之为地幔。

　　本节一开始就已提及，地表的基本形态虽然以地球构造力为主，但并不排斥外部作用力的改造作用。因此地壳变薄就成为一种并行发生的现象。关于地壳变薄的机制，虽然有壳上变薄，壳内变薄和壳下变薄，但我们最关注的还是壳上变薄机制，因为它直接关系到地貌形态的研究，也是同本节所述的均衡原理紧密联系在一起的。金性春在1984年的著述有助于我们对这一机制的进一步了解。

　　所谓“壳上变薄机制”是指地壳表面所受到的侵蚀作用。任何暴露于固—液—气界面上的地球物质，无一例外地都要遭到不同程度的剥蚀。随着地壳物质的受蚀移走，地壳均衡受到破坏而继续抬升；新的抬升则又带来了新的剥蚀作用。假设一块地体突出在海平面之上1.5公里处，随之发生了剥蚀→抬升→再剥蚀→再抬升的过程。又假设裂谷长期发育，剥蚀作用足以将地体夷平至侵蚀基准面附近。于是在侵蚀阶段末期，地壳被剥蚀并削薄了x 1.5公里。为了使得抬升阶段与侵蚀阶段末期达到均衡，必须满足：

　　（1.5 x）×2.8=x×3.15 (6.30)

　　这可以参看图6-9。

　　图中M为莫霍界面；d为岩石密度（克/厘米3）；A表示所假设的初始阶段；B表示所发展的隆起阶段；C为侵蚀末期阶段；D为沉陷阶段末期。上面式子中所谓的2.8，为地壳的平均密度值；而3.15为下伏地幔的平均密度值。解出上式即可得到x=12公里。它意味着，在理论上1.5公里的初始抬升可以引起地壳削薄13.5公里。事实上，地表面一直被剥蚀到平均海平面的状况极少发现，因此所计算出来的13.5公里，只不过是壳上变薄的极大值，而这个极限数值的得出正是借助了均衡理论。
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