重力均衡和均衡异常
各种地质构造现象的描述
地质资料要点1.变质核杂岩目录概念:特征：变质核杂岩变质核杂岩是构造上被低角度正断层(剥离断层)拆离的、呈孤立的平缓穹形或拱形强烈变形的变质岩和侵入岩构成的隆起、其剥离上盘是年轻的沉积岩系，往往出现在造山带的核部。
编辑本段概念:由于岩石圈的伸展拆离基底隆升和地表的剥蚀作用使地壳深部的变质岩和深成岩逐渐上升而出露地表,这套深部岩石称为变质核杂岩。
也称为火山侵入杂岩。
编辑本段特征：（1）形态特征：外形近圆形或椭圆形（2）结构特征：上拆离盘，拆离断层，下拆离盘。
（3）拆离断层特征：分隔上拆离盘与下拆离盘，由下之上断层岩由糜棱岩变为断层角砾岩（4）变质特征：下拆离盘岩石变形变质程度深，上拆离盘岩石基本未变质变形相对较弱（5）地层缺失：盖层底部缺失部分地层或地层厚度减薄开放分类：2.剪切带剪切带shear zone发育在岩石圈中具剪切应变的强烈变形带。
这一变形带可以是应变不连续的面状构造（断层），或者在露头尺度上见不到几何不连续性而呈连续应变的韧性剪切带。
自然界存在不同尺度的剪切带，可以从微观的剪切带剪切面到几十米、几十公里、甚至几百公里长的巨型剪切带。
小者仅见于岩石薄片中，大者可延伸上千千米。
按照剪切应变发生时的岩石的力学行为不同和应变速率的差异，剪切带可以分为3种类型：①脆性剪切带。
即断层。
一般在不高的温度、压力和高应变速率的条件下形成，碎裂岩系列代表地壳7～10千米以上脆性剪切带的产物。
②韧性剪切带。
产在较深部位的剪切应变带，其伴生的长英质糜棱岩的形成深度通常不小于15千米。
③脆-韧性剪切带。
宏观上在一韧性剪切变形带内，但可见到把剪切带岩石错开或带内出现羽状拉张裂隙。
一般认为，此类剪切带的形成环境介于前两者之间的过渡带内。
对这类剪切带发育机制的研究，有助于对脆－韧性的转化及地震带和非地震带的存在边界等问题的认识。
通常认为，从脆性到韧性剪切带是不同构造层次之间剪切滑动的表现。
1977年R.H.西布森提出剪切带双层模式，将剪切带自上而下划分为脆性域和准塑性域，两域之间也就是地3.剪切应变shear strain剪切时物体所产生的相对形变量。
【最新试题库含答案】固体地球物理学概论复习重点答案_0
固体地球物理学概论复习重点答案：篇一：长安大学固体地球物理学复习纲要要点第一章1地球物理学：以地球为研究的一门应用物理学学。
2地球物理学的组成：普通地球物理学和勘探地球物理学。
第二章1星云说:太阳系的星球的物质，在初时都为大量基本微粒，充满整个的宇宙空间，现在已形成的星体就在这空间中运转。
在万有引力的作用下，使这些原始弥漫的星云物质逐渐分别凝聚，形成了包括地球在内的太阳系的各天体。
第三章1衰变常数：从物理意义上看,?表示单位时间内母核的衰变比率；从统计意义上看,?表示单位时间内一个母核的衰变几率。
2放射性年龄的公式成立条件(1)?为常数(2)系统封闭(3)平衡条件 (4)元素寿命长度 (5)元素丰度足够大第四章1进动：地球自转轴在空间的变化，是日月引力的共同结果。
假设月球的引力及其运行轨道是固定不变的,由于日、月等天体的影响，地球的旋转轴在空间围绕黄极发生缓慢旋转，类似于旋转陀螺，形成一个倒圆锥体，其锥角等于黄赤交角ε=23.5 ″，旋转周期为25800年，这种运动称为岁差（进动）。
（一个自转的物体受外力作用导致其自转轴绕某一中心旋转，这种现象称为进动）2章动：月球绕地球旋转的轨道称为白道，月球运行的轨道与月的之间距离是不断变化的，使得月球引力产生的大小和方向不断变化，从而导致北天极在天球上绕黄极旋转的轨道不是平滑的小圆，而是类似圆的波浪曲线运动，即地球旋转轴在岁差的基础上叠加周期为18.6年，且振幅为9.21″的短周期运动。
这种现象称为章动。
3欧拉章动：刚体地球的自由运动叫做欧拉(自由)章动。
4钱德勒晃动：1891年钱德勒(S.C.Chandler)发现了周期为425-440恒星日的变化，这个周期约14个月的运动就是真实地球的自由章动，称为钱德勒晃动。
5极移：地球自转轴存在相对于地球体自身内部结构的相对位置变化，从而导致极点在地球表面上的位置随时间而变化，这种现象称为极移。
6纬度观测原理：发生岁差（进动）和章动时，地球转动轴和形状轴的相对位置不变，但它们的方向在空间中发生变化，此时恒星的赤纬发生变化，而地面纬度不变；晃动是转动轴相对于形状轴的摆动（表现为地极在地面的移动），此时恒星的赤纬不发生变化，而地面纬度改变。
自由空间重力异常,布格重力异常和均衡异常物理意义
自由空间重力异常,布格重力异常和均衡异常物理意义
自由空间重力异常、布格重力异常和均衡异常是地球上的三种不同类型的重力异常现象。
其物理意义既有共性，也有各自的特点。
自由空间重力异常是指在地球表面附近，由于地球引力场和太阳、月球等其他天体的引力干扰作用，形成的瞬时性重力畸变现象。
这种重力异常对于卫星定位、地质勘探等应用领域有着重要的意义。
布格重力异常是指在地表下深部，由于地壳中密度变化引起的重力扰动。
这种重力异常可以为地球内部结构的研究提供重要信息，帮助科学家掌握地球的演化历史和构造特征。
均衡异常是指在地球表面上，由于地球重力场的均衡状态被打破，而形成的重力扰动。
这种重力异常可以为地质灾害预测、资源勘探等领域提供重要参考依据。
总的来说，自由空间重力异常、布格重力异常和均衡异常都是由于地球内部密度变化引起的现象，它们的物理意义在于为科学家提供了重要的地球物理信息，有利于我们更加深入地认识地球的内部结构和演化历史。
- 1 -。
地球科学概论 历年考研真题 答案
1999-2010真题答案汇总“将今论古”(历史比较法) ：通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件，过程及其特点。
用现在正在发生的地质作用反推过去地质作用的地质学类比方法。
风化壳：物理、化学和生物风化作用产物组成的、分布于大陆岩基面上的不连续薄壳。
风化作用：在地表或近地表条件下，由于气温、大气、水及生物等因素的影响，矿物、岩石在原地遭受分解和破坏的过程。
温差风化：指由于岩石表层温度周期性的变化而使岩石崩解的过程。
差异风化作用：由于风化作用使岩石表面产生凸凹不平的现象。
球形风化：岩石的裂隙发育使岩石与水溶液、空气的接触面积增大，增强水溶液的流通性，从而促进风化作用进行。
如果一些岩石的矿物分布均匀，如砂岩、花岗岩、玄武岩等，并发育有三组近于互相垂直的裂隙，把岩石切成许多大小不等的立方形岩块，在岩块棱角处自由表面积大，易受温度、水溶液、气体等因素的作用而风化破坏，经一段时间，岩块棱角消失，在岩石表面形成大大小小的球体或椭球体，这种现象称球形风化作用。
岩浆作用：指岩浆形成后，在沿着构造软弱带上升到地壳上部、或溢出地表的过程中，由于物理化学条件的改变，成份不断变化，并最后冷凝成岩石的复杂过程。
搬运作用：是指运动的介质将剥蚀的物质从一个地方运移到另一个地方。
机械搬运作用：是各种营力搬运风化、剥蚀所形成的碎屑物质的过程。
推移跃移悬移载移。
化学搬运作用：母岩经化学风化、剥蚀作用分解的产物（溶解物质）呈胶体溶液或真溶液的形式被搬运称化学搬运作用。
成岩作用：由松散的沉积物转变为沉积岩的过程称为成岩作用。
接触变质作用：是在岩浆侵入体与围岩的接触带上，主要由岩浆活动所带来的热量及挥发性流体所引起的一种变质作用。
区域变质作用：是在广大范围内发生并由温度、压力及化学活动性流体等多种因素共同引起的一种变质作用。
黄道面：地球围绕太阳公转的轨道面。
磁偏角：磁场强度矢量的水平投影与正北方向之间的夹角，即磁子午线与地理子午线之间的夹角。
自由空间重力异常,布格重力异常和均衡异常物理意义
自由空间重力异常,布格重力异常和均衡异常物理意义
自由空间重力异常、布格重力异常和均衡异常是地球物理勘探中常见的异常现象。
这些异常在勘探中的物理意义是非常重要的。
自由空间重力异常是指地球表面下方的岩石密度与周围的地层密度不同，导致地球表面引力场的变化。
布格重力异常是指地下岩体的密度变化造成的重力场异常，通常由矿床、油气田等地质构造引起。
均衡异常是指岩石中存在着磁化强度、磁化方向不同的微区，导致地球磁场的变化。
这些异常的存在与分布，在勘探中提供了重要的信息和证据，有助于确定地质构造和资源储量的分布和性质。
- 1 -。
地球科学概论第三章 地球的内部圈层
变化磁场：是起源于地球外部并叠加在基本磁 场上的各种短期变化磁场。它只占地磁场的很 小部分(＜1％)。这种磁场主要是由太阳辐射、 太阳带电粒子流、 太阳的黑子活动等因素所引 起的。 磁异常：是地球浅部具有磁性的 矿物和岩石所引起的局部磁场， 它也叠加在基本磁场之上。 正磁异常－－－负磁异常 磁异常的研究意义：找矿和揭 示地球物理数据
（四）温度
温度在地球内部的分布状况称为地温场。 通常把地表常温层以下每向下加深100 m所升 高的温度称为地热增温率或地温梯度(温度每 增加1℃所增加的深度则称为地热增温级)。
地球表层平 均地温梯度为3 ℃／100m. 莫霍面处地 温400-1000℃ ，在岩石圈底 部约为1100℃ ，在上、下地 幔界面约为 1900℃，在古 登堡面约为 3700℃，地心 处的温度约为 4300-4500℃。
通常把单位时间内通过地表单位面积的 热量称为地热流密度。目前全球实测的平 均地热流值为1.47×41.686mW/m2，大陆地 表热流的平均值(1.46 HFU)与海底的平均 值(1.47)基本相等。 地表热流值或地温梯度明显高于平均 值或背景值的地区称为地热异常区。 地热及地热异常的研究意义。
（五）磁场
古登堡不连续面(简称古登堡面，G面)位于地下2885 km的深处,从上往下，纵波速度由13.64km/s突然降低为 7.98km/s，横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 且地 震波出现极明显的反射、折射现象。
低速带(或低速层)出现的深度一般介于60～250 km之间， 接近地幔的顶部,在低速带内，地震波速度不仅未随深度而 增加，反而比上层减小5％～10％左右；并且，局部地段横 波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。
因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面 划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级 界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔， 把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上 地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部 分与地壳一起构成岩石圈。
地球科学概论(名词)
名词解释地球科学：地球科学是以地球为研究对象的一门科学地质学：地质学是研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的一门科学。
将今论古：通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件、过程及特点。
（指地质历史上曾经发生过的作用，现在仍在发生着，地质历史上所出现的地质现象，是由现在正在发生着的各种运动，经过长期作用造成的）大地水准面：由平均海平面所构成并延伸通过陆地的封闭曲面。
大陆边缘：大陆与大洋盆地之间的过渡地带。
（由海岸向深海方向，包括大陆架、坡、基）大洋盆地：大洋盆地是介于大陆边缘与大洋中脊之间的较平坦地带，平均水深4000—5000m。
大洋中脊：大洋中脊是绵延在大洋中部的巨型海底山脉，它具有很强的构造活动性，经常发生地震和火山活动。
大气圈：是因为地球引力而聚集在地表周围的气体圈层，是地球最外部的一个圈层。
水圈：是指由地球表层水体所构成的连续圈层。
浊流：是一种富含悬浮固体颗粒高密度水流，其密度大于周围海水,在重力驱动下顺坡向下流动。
生物圈：是指地球表层有生物及其生命活动的地带所构成岩石圈：软流圈之上的固体地球的刚性圈层布格重力异常：地面的重力值换算成大地水准面上的相应值，并消除观测点与大地水准面之间的剩余物质产生的附加重力，这两项工作称为布格重力校正，从进行了这两种校正的重力观测值中减去正常重力值所得的差称为布格重力异常。
磁异常：是地球浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局部磁场它也叠加在基本磁场之上。
克拉克值：元素在地壳中的平均质量百分比称为元素的克拉克值。
丰度值：某一地区某种化学元素的质量百分比称为该元素的丰度值。
矿物：是地壳中天然形成的单质或化合物，它具有一定的化学成分和内部结构，因而具有一定的物理、化学性质及外部形态。
岩石：是天然形成的、由固体矿物或岩屑组成的集合体。
解理：矿物受力后沿一定方向规则裂开的性质称为解理。
固体地球物理学导论(3)
这里T称为重力干扰位。由布容斯公式可计算出大地水准面的高度N，即
N T / g0
其中g0为参考椭球面上的（正常）重力值。
固体地球物理学概论
第三章
地球形状参数
固体地球物理学概论
第三章
垂线偏差与高程异常
3.3.5 垂线偏差与高程异常
大地水准面与参考椭球面的差 异，反映在法线方向上的差异称为 垂线偏差，反映在垂向距离的差异 称为高程异常。
固体地球物理学概论
第三章
布格重力异常
⑵布格重力异常
如果在自由空间校正的基础上，把地形引起的引力效应也去掉，得 到单纯反映地下物质密度分布的重力异常，这个异常叫布格重力异常。
为得到布格异常，必须再进行消除地形影响的两项校正。
①布格校正： gB = -2Gh = -0.0419h mGal (h为海拔高程，单位m, 为地表物质平均密度，单位 g/cm3) ②地形校正（TC）：计算出测点周围地形相对平板层的起伏物 质所引起的引力效应. 布格重力异常： gB = g测 – g0 + gh + gB + gTC
大地水准面是指与“平均”海平面重合的水准面或重力等位面，其延 伸到陆地之下所形成的一个封闭曲面。 确定大地水准面的形状可分两步进行：第一步是确定地球的基本形状 ，第二步是确定大地水准面与基本形状或参考椭球面的偏差，即大地水准 面的高度N——高程异常。斯托克斯首先证明了N可以由重力的分布计算出 来。其基本思想如下： 假设实测重力位与参考面上重力位之差为
tc布格重力异常布格重力异常固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章343布格重力异常与地球内部构造布格重力异常在地质构造上的反映布格重力异常与地球内部构造布格重力异常与地球内部构造固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章布格重力异常与地形的关系布格重力异常与地形的关系布格重力异常与地形的关系固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章中国布格重力异常概略图中国布格重力异常概略图固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章中国中国mohomoho面深度图面深度图固体地球物理学概论固体地球物理学概论第三章3535地壳均衡与重力均衡异常地壳均衡与重力均衡异常351地壳均衡概念的由来1854年英国人普拉特j
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第二节重力均衡和均衡异常一、均衡问题的产生经过上一节介绍的各项改正后，所得完全布格异常应当很小，即仔细消除起因于高度和可见地形影响之后的观测值，与正常值应当相差很小。
但事实并非如此。
在广阔的地区，布格异常显示出系统的与地形的相关性。
在山区的异常值往往是负值，并且山区地势越高，异常值下降得越严重。
大约每上升1000m，要降低1～2mm/s2。
而在海洋地区异常值是正的，并且海水越深，异常值上升得越厉害，大约每加深1000m，要提高2～4mm/s2。
——是否是地形改正过了头?经过反复核实，所用公式和数据没有错误，所得结果也在允许的误差范围内。
因此，这种高区负异常和低区正异常的现象是可以肯定的。
上述异常的存在只能意味着在高山地区下面的岩石密度小于平均密度，而在海洋盆地下面的岩石密度则大于平均密度。
这是一种由地下质量补偿地球表面形态原理的例证。
应该指出，这种补偿原理远在采用重力的详细测量之前，就已经提出来了。
质量补偿观念的最早提出者，应是16世纪时“天才的直觉”达·芬奇。
直到18世纪，即1746年布格才得出同样的结论。
然而，关于山下面的质量补偿的明确概念，以及地球怎样支配如此巨大地质体的解释，直到19世纪50年代，根据在北印度大地测量资料对喜马拉雅山附近的垂线偏差进行认真分析后才形成的。
在高山附近，重力场方向应该是地球基本场与高山引力场合力的方向。
1854年英国人普拉特（Pratt）在喜马拉雅山附近，根据地形计算，估计垂线应有28″（角秒）的偏斜。
但是，实测只有5″在图7-3中，A是由于山的质量引起的理论偏斜，B是实测的偏斜，而C是不偏斜的标准位置。
图7-3 由喜马拉雅山引起的垂线偏斜为了解释这些观测结果，曾经提出两种假说：一个是艾里（Airy）假说，一个是普拉特假说，。
两种假说都是以山下质量不足为依据。
按照1855年艾里假说，喜马拉雅山有山根，山越高则山根贯入较重的基层应该越深。
如－150 －－ 151 －果基层的性能像流体一样，并且较轻的山岳物质有点像冰山浮在水面上那样浮在较厚的流体基层上，则上述情况是完全可能的。
因此补偿深度是可变的，而且像是真实地面地形的镜象投影（图7-4（a ））。
按照普拉特假说，喜马拉雅山是由地壳柱体构成。
柱体密度随地形高度而改变。
因为所有柱体的下边界处于海平面以下的同一深度上，而且每个地壳柱体的质量相等，所以山越增高，它的平均密度越小；反之，山越降低，它的平均密度越大。
这个相同的深度，称为补偿深度（图7-4（b ））。
这两种假说的重要区别在于，普拉特认为地壳底面的深度一致，但密度随地面高度增加而减小：艾里认为地壳的密度一致，但底面深度随地面高度增加而下降。
但是，哪个合理呢?图7-4 艾里和普拉特的地壳均衡假说1899年美国地质学家杜通（Dutton ），在讨论地球内部一定深度处的流体静压力时，第一次引进“地壳均衡”一词。
地壳均衡的概念已经广泛地运用于地学（地质学、地球物理学）领域。
但是，关于地壳均衡的具体模式问题，并未得到解决。
以后几十年时间，开展了大规模的大陆和海洋的重力测量，进一步肯定了布格异常与地 形的相关关系。
例如，山区是大的负值区（如阿尔卑斯山，B g ∆为-110×105mm ／s 2）。
海洋区是大的正值区（如东大西洋，B g ∆为+270×10-5m ／s 2）。
并且得出：布格异常大于80×10-5m/s 2 的展开区，可能在海平面以下的地壳和（或）地幔有明显的密度变化。
然而，由于重力资料不能唯一确定地下密度分布，因此，地壳均衡的具体模式问题，仍有待进一步论证。
在这方面能发挥重要作用的是地震测深（请见第六章），可通过地震方法得出地球外层的详细图像。
我们已知，莫氏面是地壳与地幔之分界面，在此上下速度发生急剧变化（从6.5km/s 变到8.0km/s ），根据速度与密度的一般关系，又根据地球内部密度随深度的变化，有明显迹象表明这个界面也是一个发生很大密度差的界面（从2.9g/cm 3变到3.3g/cm 3）。
图7-5给出大陆与海洋的折射地震研究结果。
其中，标出地形、地壳厚度和布格异常，它们之间显示出极好的相关性。
不难得出结论，艾里模式与地震学结果一致。
由莫氏面作为补偿面，恰恰是地形的一个放大镜影。
毫无疑问，莫氏面首先反映出海洋与大陆的不同地形，在大陆内部，最大地壳厚度位于苏联的科学院山脉；在海洋，最薄地壳厚度位于最深的海洋处，而在海岭和海岛下面又趋向变厚。
布格异常的数量，大致反映了低密度地壳的厚度补偿程度。
图7-5 重力异常与地壳厚度和地形的比较至此，较大的布格异常得到解释，并且肯定艾里模式是地壳均衡的基本模式。
但是，细心的读者从图7-5会发现，根据均衡改正而求出的均衡异常，有的地区补偿不足，有的地区补偿过分，其均衡异常曲线有10-3～10-2m/s2的起伏。
这表明在基本均衡的背景上，允许有局部的不均衡。
造成这种不均衡的原因，学者们的意见有分歧。
傅承义认为：“地球介质在极长期载荷下，和真正的流动有区别。
地壳本身有一定弹性强度，因而局部不匀衡是完全的，即是说补偿未必是完全的。
这就仿佛船在水里，虽然全船的重量等于船所排开的水的重量，但由于船本身有一定强度，船内的负荷还可以随意安排。
”[4]意思是说，重力均衡从物理学角度分析，主要是阿基米德原理在地球最上层（岩石层与软流层）的应用。
在补偿深度之下，较弱的软流层会发生横向流动，对上覆岩石层产生浮力，这是重力均衡部分。
但同时也应注意到岩石层自身并非刚体，它可以在重力与浮力作用下发生弹性弯曲、塑性蠕动或者局部断裂，以应力调整方式参与力的平衡。
这部分应属于非重力均衡部分。
二、几种均衡改正和均衡异常1．普拉特-海福德均衡改正和均衡异常在1909年和1910年，海福德把普拉特的均衡平衡概念发展成一种方法。
普拉特的均衡平衡概念如图7-6所示。
其中，地面高程越高，下伏的岩石层密度越低。
对于海洋，情况正好相反。
设从海平面计起的补偿深度D（一般假定100km，严格说是113.7km）之上，竖立着若干柱体，各个柱体的重量相等，即柱体底面积上的压强相等。
－152 －－ 153 －图7-6 普拉特-海福德重力均衡示意图对于陆地，取其海拔高度为h ，因此该柱体的高度为h D +，设密度为h ρ。
另取海拔高度为零的正常柱体，高度为D ，密度为ρ0。
根据柱体重量相等的关系，可得)(0h D D h +=ρρ从而求出陆地柱体与正常柱体的密度差ρ∆：00)]/([ρρρρh D h h +-=-=∆ (7-20)对于海洋，设海水深度'h ，海水密度ρ海，该柱体包括一段水柱和一段岩柱，岩柱密度可 取'h ρ。
同样利用重量相等的关系，可得h h D D h '+'-='海ρρρ)(0由此求出海洋柱体与正常柱体的密度差h '∆ρ：))](/([00ρρρρρ-'-'-=-='∆'海h D h h (7-21)显然，从陆地的密度差公式和海洋的密度差公式可知，前者ρ∆＜0，后者ρ'∆＞0。
若取ρ海=1.027g/cm 3，ρ0=2.67g/cm 3，可得'∆ρ/ρ∆=-0.615。
它表明在海洋下面反山根的剩余质量，均为高山下面山根亏损质量的61%。
为了获得普拉特-海福特均衡异常，需要在布格异常的基础上进行均衡改正（又称补偿改正）。
补偿改正（δc ）往往与地形改正（δ t ）同时进行。
实际改正工作，是使用一套规格化的环带[5]。
在29km 以内，采用平面公式进行地形改正和补偿改正，在29～116.7km 之间，要考虑地球曲率做一些小的校正；在更远处，需用球面公式进行地形和补偿改正。
关于地形效应和补偿效应，可从图7-7看出两种效应的对比情况。
图中取陆地高度为1km 和3km ，分别给出环状地形质量所产生的垂直引力（地形改正）和补偿质量所产生的垂直引力（补偿改正）。
地形效应靠近测点比较大，远离测点比较小；然而，补偿效应与此相反，靠近测点比较小，而远离测点比较大。
这两种效应在15km 处大约相等，总改正量可达10-3～10-2m/s 2。
－154 －图7-7 地形效应与补偿效应2．艾里-海斯坎宁均衡改正和均衡异常在1924年和1938年，海斯坎宁把艾里的均衡概念加以发展，成为易于确定均衡异常和计算山根和反山根的方法。
艾里的概念如图7-8所示。
海斯坎宁所发展的方法，其要点是：补偿直接在地形下面，因而是局部的；取地壳（密度为2.67g/cm 3）浮在地幔（密度为3.27g/cm 3）介质上；取某厚度（T ）为地壳的正常厚度，在此厚度时不存在质量补偿问题，即地壳不“插入”地幔。
对于陆地，若地形高度为h ，其下部深入地幔介质深度为t （山根），根据阿基米德原理可得o h t ρρ=∆这里0ρ为地壳密度，ρ∆为地幔与地壳的密度之差。
上式表明，高为h ，密度为0ρ的柱体，由厚为t 、密度差为ρ∆的山根来补偿。
由此可得h h h t 45.46.067.20==∆=ρρ (7-22)由此可知，山根是陆地高程的4.5倍。
对于海洋，设海水深度为h '，反山根厚度为't ，将符合以下关系h t '-=∆')(0海ρρρ 上式表明，高度为'h 、密度差为海ρρ-0的柱体亏损，由厚度为't 、密度为ρ∆的反山根来补偿。
由此可得h h t '='-=∆-='73.26.0027.167.2/)(0ρρρ海 (7-23) 由此可知，反山根是水深的2.7倍。
－ 155 －图7-8 艾里-海斯坎宁重力均衡示意图无论陆地还是海洋，它们的补偿都是建立在等压条件的基础上。
等压线的深度一般取与地球上最高峰（珠峰）相应的补偿深度处：珠峰高度h ≈8.8km ，代入式（7-22），求出山根厚度t ≈4.45×8.8=39.2km 。
如果正常的地壳厚度取T ≈32km ，则等压线的深度为T t +≈71.2km ，通常取70km 。
应该注意，陆地的地壳厚度为t h T ++，海洋的地壳厚度为'-'-t h T 。
海斯坎宁利用地形质量（1M ∆）与补偿质量（2M ∆）相等的条件，写出全球性大尺度的 补偿厚度t 和't 的公式（推导中用圆锥体公式）。
对于陆地，设地形质量和补偿质量分别为])[(2sin π3433201r h r M -+⋅=∆θρ })]([){(2sin π343322t T r T r M +---⋅∆=∆θρ 利用21M M ∆=∆关系，展开后保留二次项，得：{]/])1(2[1r h T h t +-+=λλ2/])1(2[2(r h T h T ++++λλ}3/])[(/)(2222r h r h T T --++λλ (7-24)式中，45.4/0=∆=ρρλ；T 为正常地壳厚度（32km ）；r 为地球平均半径（6371km ）。