地壳均衡

✍ dations ◷ 2025-04-02 13:09:30 #地球动力学,地质学,地貌学

地壳均衡(Isostasy,希腊语 ,相等和 ,停顿的组合)是一个地质学上的术语,是指地球岩石圈和软流圈之间的重力平衡,例如板块的“漂浮”高度取决于其密度和厚度。这个概念可以解释为什么地球表面会存在不同高度的地表特征。当一个区域的岩石圈达到了地壳均衡的状态,就是所谓的“均衡平衡”。地壳均衡并非破坏平衡的过程,而是恢复平衡的过程(负反馈)。人们普遍认为地球是一个动态系统,该系统会以许多不同的方式反应其负载。然而,地壳均衡提供了一个区域发生了垂直运动时如何变化的观点。某些区域(例如喜马拉雅山脉)并不是地壳均衡状态,这使许多科学家以其他的学说解释造成这些区域如此高度的原因(喜马拉雅山脉至今仍因为印澳板块和欧亚板块相碰撞的力量上升中)。

最简单的例子中,地壳均衡是排除液体重量相等于支撑浮体力量的浮力原理。在地质尺度来看,地壳均衡可以在岩石圈施加强大压力在软弱的软流圈时观察到;在地质年代中可以看到的是岩石圈因为高度的变化造成流体侧向流动。

地壳均衡的概念由美国地质学家克拉伦斯·达顿(英语:Clarence Dutton)于1889年提出。

目前有三个地壳均衡模型被使用:

艾里和普拉特模型是浮力的应用,而弯曲模型则是浮力将有限弹性强度的版弯曲。

本模型的原理是基于帕斯卡定律,尤其是其结果,在流体静力平衡状态下,同一平面任一点的液压是相同的(静液体补偿表面)。

即:h1⋅ρ1 = h2⋅ρ2 = h3⋅ρ3 = ... hn⋅ρn

右侧简化图片显示山根的深度 (b1) 是:

( h 1 + c + b 1 ) ρ c = ( c ρ c ) + ( b 1 ρ m ) {\displaystyle (h_{1}+c+b_{1})\rho _{c}=(c\rho _{c})+(b_{1}\rho _{m})} 或 是指海水量造成的海平面变化,经常是因为气候变化造成。当地球气温下降,将会有大量的水以冰川和雪的形式储存于陆地,造成海平面下降(相对于稳定的陆地)。冰河时期结束时,冰川融水重新补注到洋底盆地即为海平面上升例子。

第二个造成海平面上升的原因是地球平均气温增加时海水的热膨胀。近年从潮位纪录和卫星量测资料显示,全球海平面上升速率是 +3 mm/a(参见 2007年 IPCC 报告)。全球海平面变化也受到地壳垂直运动、地球自转速率、大陆边缘(英语:Continental margin)的大规模变化、和海床扩张速率影响。

当“相对”这个用语在“海平面变化”的背景使用时,其含义是海平面升降和地壳均衡会同时作用或使用者不知道而造成使用该词。

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