ИЗОСТАЗИ́Я

ИЗОСТАЗИ́Я (от изо... и греч. στάσις – со­стоя­ние), со­стоя­ние ме­ха­нич. рав­но­ве­сия по­верх­но­ст­ной обо­лоч­ки Зем­ли, при ко­то­ром на не­ко­то­рой глу­би­не (обыч­но при­ни­мае­мой рав­ной 100–150 км) в верх­ней ман­тии дав­ле­ние вы­ше­ле­жа­щих по­род ста­но­вит­ся оди­на­ко­вым. В этом слу­чае из­бы­ток или не­дос­та­ток масс на по­верх­но­сти Зем­ли ком­пен­си­ру­ет­ся со­от­вет­ст­вую­щим пе­ре­рас­пре­де­ле­ни­ем масс в её не­драх.

Дан­ные о том, что вес гор­но­го со­ору­же­ния ком­пен­си­ру­ет­ся бо­лее лёг­ки­ми мас­са­ми на глу­би­не, впер­вые по­лу­чил П. Бу­гер в 1749. Про­ана­ли­зи­ро­вав ре­зуль­та­ты экс­пе­ди­ции 1736, он об­на­ру­жил, что в пред­горь­ях Анд угол ук­ло­не­ния от­ве­са от вер­ти­ка­ли зна­чи­тель­но мень­ше то­го, ко­то­рый долж­ны соз­да­вать мас­сы гор­но­го рель­е­фа. Р. Бош­ко­вич в 1755 объ­яс­нил этот эф­фект ра­зо­гре­вом по­род под го­ра­ми, при­во­дя­щим к подъ­ё­му зем­ной по­верх­но­сти и по­ни­же­нию плот­но­сти по­род на глу­би­не. Позд­нее в 19 в. ана­ло­гич­ные рас­хо­ж­де­ния бы­ли об­на­ру­же­ны при про­ве­де­нии гео­де­зич. съё­мок в пред­горь­ях Ги­ма­ла­ев под рук. англ. гео­де­зи­ста Дж. Эве­ре­ста. В 1855 англ. ас­тро­ном Дж. Б. Эри для объ­яс­не­ния это­го рас­хо­ж­де­ния пред­по­ло­жил, что од­но­род­ная по плот­но­сти зем­ная ко­ра тем глуб­же по­гру­жа­ет­ся в под­сти­лаю­щую ман­тию, чем боль­ше тол­щи­на ко­ры. В мо­де­ли Эри чем боль­ше воз­вы­ше­ние гор, тем глуб­же ухо­дят их кор­ни. Англ. учё­ный Дж. Пратт в 1858 пред­ложил схе­му, в ко­то­рой до­пол­нит. вес гор ком­пен­си­ру­ет­ся из­ме­не­ни­ем плот­но­сти по­род зем­ной ко­ры: на по­дош­ве ко­ры (ко­то­рую он счи­тал пло­ской) дав­ле­ние вез­де оди­на­ко­во, ср. плот­ность по­род зем­ной ко­ры под го­ра­ми мень­ше, а под впа­ди­на­ми – боль­ше. В обе­их мо­де­лях ко­ра пла­ва­ет в вяз­кой ман­тии в со­от­вет­ст­вии с за­ко­ном Ар­хи­ме­да, т. е. на­хо­дит­ся в со­стоя­нии гид­ро­ста­тич. рав­но­ве­сия. Тер­мин «И.» был вве­дён в 1882 амер. учё­ным К. Дет­то­ном.

Модели изостазии по Эри (а) и Пратту (б). Различные типы штриховки обозначают вертикальные блоки земной корыи горизонтальный слой мантии. Приведены значения плотности в г/см3.

В схе­мах Эри и Прат­та рав­но­ве­сие ус­та­нав­ли­ва­ет­ся ло­каль­но, в ка­ж­дом вы­де­лен­ном вер­ти­каль­ном стол­бе по­род (рис.). В то же вре­мя мн. фак­ты ука­зы­ва­ли на то, что не­боль­шие по­верх­но­ст­ные на­груз­ки мо­гут дли­тель­ное вре­мя под­дер­жи­вать­ся за счёт т. н. проч­но­сти ли­то­сфе­ры. По­ня­тие проч­но­сти ли­то­сфе­ры ввёл в тео­рию И. амер. гео­лог Г. К. Джиль­берт в 1890. Он ис­сле­до­вал древ­нее лед­ни­ко­вое оз. Бон­не­вилл, су­ще­ст­во­вав­шее на мес­те совр. Боль­шо­го Со­лё­но­го озе­ра. Подъ­ём дна озе­ра по­сле его пе­ре­сыха­ния ока­зал­ся за­мет­но мень­ше, чем тре­бу­ет схе­ма ло­каль­ной ком­пен­са­ции, что ука­зы­ва­ет на то, что ли­то­сфе­ра об­ла­да­ет дли­тель­ной проч­но­стью. Амер. гео­лог Дж. Бар­релл в 1914–15 и ни­дерл. гео­фи­зик Ф. Вей­нинг-Мей­нец в 1931 раз­ви­ли эту схе­му изо­ста­тич. ком­пен­сации. Они пред­по­ло­жи­ли, что верх­няя часть ли­то­сфе­ры яв­ля­ет­ся уп­ру­гой, и ис­поль­зо­ва­ли ре­ше­ние за­да­чи об из­ги­бе внеш­ни­ми си­ла­ми уп­ру­гой пли­ты, пла­ваю­щей на жид­ком ос­но­ва­нии. Та­кая ком­пен­са­ция на­зы­ва­ет­ся ре­гио­наль­ной, по­сколь­ку об­ласть про­ги­ба зем­ной ко­ры под дей­ст­ви­ем ве­са гор­но­го со­ору­же­ния ока­зы­ва­ет­ся ши­ре са­мо­го со­ору­же­ния, а вес каж­до­го вер­ти­каль­но­го стол­ба по­род не­оди­на­ков.

Чем хо­лод­нее ли­то­сфе­ра, тем боль­ше вклад проч­но­сти ли­то­сфе­ры в изо­ста­тич. ком­пен­са­цию. Ре­гио­наль­ная ком­пен­са­ция при­бли­жа­ет­ся к ло­каль­ной с уве­ли­че­ни­ем про­стран­ст­вен­но­го раз­ме­ра струк­тур и с те­че­ни­ем вре­ме­ни (уп­ру­гие на­пря­же­ния по­сте­пен­но ре­лак­си­ру­ют). Мо­ди­фи­ци­ро­ван­ная схе­ма Прат­та ис­поль­зо­ва­лась в США для увяз­ки гео­де­зич. из­ме­ре­ний при соз­да­нии еди­ной три­ан­гу­ля­ци­он­ной се­ти. В Ев­ро­пе для этих це­лей ис­поль­зо­ва­лась мо­ди­фи­ци­ров. схе­ма Эри.

В це­лом схе­ма Прат­та луч­ше опи­сы­ва­ет об­лас­ти подъ­ё­ма ра­зо­гре­то­го ман­тий­но­го ма­те­риа­ла (ман­тий­ные плю­мы), а схе­ма Эри – круп­ные оса­доч­ные бас­сей­ны и гор­ные со­ору­же­ния. В то же вре­мя совр. гео­фи­зич. дан­ные сви­де­тель­ст­ву­ют о том, что мощ­ность и плот­ность ли­то­сфе­ры зна­чи­тель­но ме­ня­ют­ся по го­ри­зон­та­ли, а рав­но­ве­сие по­верх­но­ст­ной обо­лоч­ки Зем­ли яв­ля­ет­ся ди­на­ми­че­ским и ус­та­нав­ли­ва­ет­ся с уча­сти­ем всех трёх пе­ре­чис­лен­ных ме­ха­низ­мов ком­пен­са­ции. Име­ют­ся дан­ные о том, что по­верх­но­ст­ные струк­ту­ры Мар­са, Ве­не­ры и, воз­мож­но, Лу­ны в той или иной сте­пе­ни изо­ста­ти­че­ски ском­пен­си­ро­ва­ны.

Мн. тек­то­нич. про­цес­сы (риф­то­ге­нез, оро­ге­нез) на­ру­ша­ют изо­ста­тич. рав­но­ве­сие, ко­то­рое с те­че­ни­ем вре­ме­ни вос­ста­нав­ли­ва­ет­ся за счёт т. н. изо­ста­тич. дви­же­ний. К та­ким дви­же­ни­ям от­но­сит­ся, в част­но­сти, по­гру­же­ние оса­доч­ных бас­сей­нов под дей­ст­ви­ем ве­са на­ка­п­ли­ваю­щих­ся оса­доч­ных толщ и на­блю­дае­мый в на­стоя­щее вре­мя подъ­ём Ка­над­ско­го и Бал­тий­ско­го щи­тов по­сле тая­ния лед­ни­ков по­след­ней лед­ни­ко­вой эпо­хи.

Разл. мо­де­ли изо­ста­тич. ком­пен­са­ции ис­поль­зу­ют­ся для вы­чис­ле­ния т. н. изо­ста­тич. ано­ма­лий гра­ви­тац. по­ля, в ко­то­рых бо­лее чёт­ко про­яв­ля­ют­ся глу­бин­ные не­од­но­род­но­сти плот­но­сти. И. не­об­хо­ди­мо учи­ты­вать для пра­виль­ной оцен­ки ам­пли­ту­ды тек­то­нич. дви­же­ний: эро­зия гор вы­зы­ва­ет их до­пол­нит. под­ня­тие, а за­пол­не­ние впа­дин осад­ка­ми вы­зы­ва­ет их до­пол­нит. по­гру­же­ние, что в неск. раз уве­ли­чи­ва­ет сум­мар­ную ам­пли­ту­ду дви­же­ний.