Изостазия (изостатическое равновесие) - гидростатически равновесное состояниеземной коры, при котором менее плотная земная кора (средняя плотность 2.8 г/см3) "плавает" в более плотной верхней мантии (средняя плотность 3.3 г/см3), подчиняясь закону Архимеда. Изостазия не является локальной, т.е. в изостатическом равновесии находятся достаточчно крупные (100-200 км) блоки.

Теория изостазии возникла в результате первых геофизических наблюдений. После создания Ньютоном теории гравитации начались исследования поля тяжести Земли. Возникло предположение, что над горами сила тяжести должна быть больше чем на равнинах или в океане, так как сами горы имеют массу. Однако измерения показали, что в районах с разным рельефом сила тяжести очень близка, и горы "ничего не весят". Для объяснения этого противоречия возникло предположение, что под горами расположены огромные пещеры, которые и компенсируют лишнюю массу гор. Однако затем была предложена гипотеза изостазии, ставшая краеугольным камнем всех крупных геодинамических гипотез. Она играла важную роль в теориях геосинклиналей, дрейфа континентов, и тектоники плит.

Изостатические модели были предложены в 1855 г. Дж. Эри и Праттом, сам термин изостазия был введён в литературу К. Деттоном в 1889 г.

• Модель Эри. Эри исходил из предположения об однородной плотности коры, что для компенсации возвышений рельефа земной коры, например, горных хребтов высотой 5-7 км, подошва земной коры под возвышениями должна погрузиться в мантию на глубину, пропорциональную величине возвышения. Следствием такой модели является появление «корней» гор (компенсационной массы). Чем выше горы, тем «корень» больше, и его величина должна в несколько раз превосходить высоту горного хребта над уровнем моря (см. Рис. 1.1). Изостатическая (компенсационная) поверхность в данной модели представляет собой поверхность, прилегающую снизу к компенсационной массе, т.е. поверхность, на которой давление в мантии равно весу вышележащей коры.

• Модель Пратта. В модели Пратта подошва земной коры является плоской и компенсация осуществляется за счёт различной плотности блоков земной коры, т.е. в блоках, образующих горные хребты плотность коры должна быть ниже, чем в блоках впадин (см. Рис. 1.2).

Современные экспериментальные данные показывают как наличие вариаций плотности коры в горизонтальном направлении, так и прогибов поверхности Мохоровичича, кореллирующих с рельефом, т.е. изостатическое равновесие обеспечивается сочетанием моделей Эри и Пратта.

Важнейшим доказательством изостазии явлется остутствие связи между рельефом и силой тяжести.

Однако в некоторых районах Земли наблюдаются значительные отклонения от принципа изостазии. Так над зонами субдукции всегда наблюдаются отрицательные гравитационные аномалии. Причина этого в том, что при погружении движущейся океаническо коры под континент или островную дугу равновесное положение блоков не устанавливается. Аналогичные явления наблюдаются в зонах коллизии континентов.

Другой интересный пример действия изостазии показывают крупные вулканические острова в океанах. Такие вулканы за относительно короткий промежуток времени могут извергать огромный объем магмы, который значительно нагружает океаническую кору и она начинает пригибаться. поэтому древние не активные вулканы типа гавайских постепенно погружаются под воду и превращаются в коралловые атоллы.

Другие отклонения связаны с покровными ледниками, которые появляются и исчезают быстрее, чем устанавливается изостатическое равновесие.

Примером восстановления изостатического равновесия в последнем случае являются гляциоизостазические явления, т.е. быстрые поднятия обширных участков земной коры при таянии континентальных ледников после окончанияледниковых периодов. Наиболее известными примерами гляциоизостазические явлении являются сводообразное поднятие территории Фенноскандии, Карелии и Кольского полуострова после отступления ледников. Величина поднятия в в центре составила 250 м, убывая к периферии до нуля. Скорость поднятия непосредственно после разгрузки составила 10-13 см/год, упав к настоящему времени до ~1 см/год. Аналогичная картина наблюдается и на американском континенте, где послеледниковое поднятие Канады оценивается в ~300 м, а современная скорость поднятия составляет ~1 см/год.