1735年法国科学院测量队在秘鲁进行子午线测量时,首次发现安第斯山脉存在实测重力值小于理论值的异常现象。普拉特在研究喜马拉雅山麓后提出地壳均衡说,认为热的稀薄化现象可以解释山地高度成因。1855年,艾里提出的另一地壳均衡假说则以“山根”理论为核心,认为山脉通过深部物质补偿实现重力均衡。1849年普拉特通过对比利牛斯山脉的研究,提出地壳岩块因密度差异产生漂浮作用的假说,进一步完善了均衡说的早期理论框架[1] 。
普拉特假说(1854年)普拉特提出地壳不同区块通过密度差异实现均衡:山脉区域因受热膨胀导致密度降低,从而形成高海拔地形。该模型认为地壳各单元底部处于同一补偿面上[1] 。
艾里假说(1855年)艾里提出的深部物质补偿理论认为,山脉通过向地幔延伸的"山根"实现重力平衡。该模型假定地壳密度均匀,地形高度与"山根"深度呈正相关,类似于冰山漂浮原理。普拉特在研究喜马拉雅山麓后提出地壳均衡说,认为热的稀薄化现象可以解释山地高度成因[1] 。
1889年C.达顿整合前人研究成果,正式提出"地壳均衡说"术语,强调岩石圈通过垂直运动维持重力平衡的普遍规律[2] 。两种经典假说虽对补偿机制解释不同,但均以均衡原理为核心,构成现代地壳运动理论的重要基石。
作为地质学分支领域的基础理论,均衡说被纳入地质资源与地质工程学科体系[2] 。现代研究结合大地测量数据与重力异常观测,应用该理论解释造山运动、冰川均衡调整等新构造现象。2008年《青年科学》记载的案例表明,均衡说仍是分析地形演化与地壳运动的核心工具[1] 。2022年中国百科平台发布的专业条目显示,该理论持续指导着地质学相关领域的科研与实践[2] 。
通过精密重力测量发现,全球主要造山带均存在显著重力负异常,与深部物质补偿理论的预测相符。地震波探测证实大陆地壳厚度与地形高度存在正相关性,例如青藏高原的地壳厚度可达70千米,为艾里假说提供直接证据[1] [2] 。现代卫星重力测量技术进一步推动了均衡说的定量化研究,使其成为解释地球动力学过程的关键理论工具。