三、地壳的重力异常与重力均衡

如果以十分接近地球大地水准面形状的扁球体代表地球，并假设地球内部的物质呈同心层状分布，每一层密度均匀，这时可以求出地球上不同纬度的理论重力值，计算公式为：

g = 978.0 327（1 + 0.0 053 024Sin²ψ − 0.0000 059Sin² 2ψ）

Gal

（注：ψ=纬度，此公式为 1979 年国际大地测量及地球物理协会提出） 这样求得的重力值称正常重力值。但实际在地面某点用重力仪获得的重

力观测值与该点的正常重力值常常存在偏差，这种偏差称重力异常。引起重力异常的原因主要有以下 3 个方面：

（1）地面观测点并不在大地水准面上，两者有一定高差，观测点位置越高重力值越小；（2）地面观测点与大地水准面之间的剩余物质所产生的附加重力值；

（3）地球内部物质的密度分布不均匀，不像理想的那样呈密度均匀的同心层状分布。

为了得到单纯由上述第三种因素引起的重力变化，有必要消除高差的影响，把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（注： 由法国大地测量学家布格所提出），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，差值为正称正异常，差值为负称负异常。因此，布格重力异常反映了地球特别是地壳内部物质密度的分布及不均匀性，是研究地壳结构及矿产分布的重要手段。

理论与实践表明，布格重力异常与地壳厚度（即莫霍面深度）存在着很好的相关性。由于地壳的密度较小（一般 2.6～2.9g/cm³），而地幔的密度较大（＞3.3g/cm³），所以，地壳越厚，或莫霍面的位置越低，则布格重力异常值越小或负值越大；反之，地壳越薄，或莫霍面位置越浅，则布格重力异常值越大。对于一级地壳单元陆壳和洋壳来说，洋壳薄，莫霍面上凸，因而布格异常通常为较高的正值，如太平洋洋盆为+329mGal 、大西洋为

+272mGal、印度洋为+267mGal；而陆壳厚，莫霍面下凹，因而布格异常一般为负值，如我国的四川盆地为-150mGal 左右、青藏高原为-500mGal 左右。在大陆地区内部，山脉地区布格重力异常值低或负值较大，反映山脉地区地壳厚，莫霍面下凹深，仿佛存在着“山根”；而盆地或平原地区重力异常值高或负值较小，反映其地壳变薄，莫霍面变浅，形成“反山根”（参见图 3.13）。所以，地形高程常与莫霍面起伏形成一种类似镜像对称的关系。

重力异常研究对找矿勘探也具有重要意义。例如，埋藏于地下的一些金属矿体，由于其密度较大，往往会引起局部重力异常值增高；而在一些石油、天然气的埋藏区，由于密度较小，常会导致局部重力异常值降低。所以，利用局部重力异常的存在及范围可以预测矿产的存在及分布范围。

如前所述，区域重力异常与地壳厚度及莫霍面起伏具有相关性。即重力异常越高，地壳越薄、莫霍界面越浅；反之，重力异常越低，地壳越厚、莫霍面越深。这种现象反映了地表质量的过剩（地形隆起）由地壳深处质量的亏损（莫霍面的下拗）所补偿。这种地壳物质为适应重力的作用，总是力求与其更深部的物质之间达到质量或重量上的平衡状态的现象称为地壳的重力均衡（isostasy）。