【原】山脈如此巨大和沉重，為什么不會沉入地下？

978地球物語 2025-07-11 發布于山東

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你有沒有見過北極海中漂浮的冰山，或者杯中漂浮的冰塊？你可能知道，這是因為液態水的密度大于固態冰。而且你也會發現，越厚的冰塊，露出水面的部分越多。這是由于浮力在起作用。浮力是作用在部分或全部浸沒在液體中的物體上的向上作用力。

地球的各個圈層也有類似現象。上地幔和地殼共同構成巖石圈，軟流圈位于巖石圈之下，是地幔中呈現塑性的一個部分，巖石圈就像漂浮在軟流圈之上。軟流圈可以像流體一樣緩慢流動。正如不同厚度的木塊漂浮在水面上，不同厚度的巖石圈也會排開不同體積的軟流圈，實現“漂浮”作用。

這種現象可以用地質學里的地殼均衡原理解釋。它認為密度較小的地殼必須漂浮在密度更大的地幔之上。地殼均衡原理決定了大陸地面的高度和海洋盆地的深度。

當地殼所受向下的重力與地幔向上的浮力相等時，地表就是在均衡狀態。山脈比海洋地殼高，是因為山脈區域的巖石圈更厚。

關于地殼均衡如何支撐山體，主要有兩種說法。

艾里均衡說：喬治·艾里認為，地球下方較輕的物質支撐著山體巨大的重量。地殼由較輕的物質組成，漂浮在密度更大的下部物質之上。就像大船在水中有很大一部分沉入水下，喜馬拉雅山也“漂浮”在致密的地幔之上，大部分深入其中。

艾里強調，喜馬拉雅山之所以能維持其巨大的質量，是因為下方底層有一條又長又輕的“根”進行支撐和平衡。他指出，如果地表柱體越大，埋入的部分就越多；越小，埋入的部分就越少。他認為，山地、高原和平原地殼的密度大致相同，差別主要在于厚度。

普拉特均衡說：普拉特假說認為，地殼物質的密度隨高度變化。山區的密度低于高原，高原低于平原，海底則密度最大。由較輕物質組成的地塊會位于較高的位置，重物質組成的地塊則較低。也就是說，山下為較輕物質，海底則是較重物質。

“補償面”指的是在某一固定深度上，將上層地殼和下部高密度巖石分開的界面。在這個深度以下，各處密度一致。

均衡調整方面，板塊匯聚完成后，山脈形成的最后階段會發生地殼的均衡回彈，這會使地殼抬升。漂浮在軟流圈中的大陸地殼，會因受力變化而發生上下移動。當山體頂部被侵蝕帶走，重量減少時，大陸地殼會發生均衡調整，進一步在軟流圈中上升（漂浮得更高）。

我們可以用木塊在水中漂浮打個比方。較厚的木塊比薄木塊露出水面的部分多，但水下的部分也更深。可以把浸沒部分看作木塊的“根”。若在一塊木板上疊加另一塊，整個木塊組合會重新達到新的均衡高度，底部會更深，頂部會更高，這就是“均衡調整”，即為保持重力平衡而不斷自我調整的過程。

需要記住的是，地殼均衡不是某種事件或力量，而是一種自然的平衡和調整，使不同厚度的地殼長期保持重力平衡，山脈景觀也就得以保存。

總之，山脈之所以不會沉入地下，是因為地殼均衡作用下，山脈始終漂浮在密度更高的軟流圈（地幔）之上。

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