根据勘测研究发现，地壳厚度各处不一。不仅陆壳和洋壳厚度相差很大，而且不同地区陆壳的厚度也有明显区别。一般地势越高的地方，地壳越厚(莫霍面低)；地势越低的地方，地壳越薄(莫霍面高，图1-19)。
图1-19 沿北纬40°地壳剖面示意图
(据孙广忠，吕梦林)
这一发现导致了对地壳均衡补偿理论的探索。英国学者普拉特(J.Pratt，1854)和艾利(G.B.Airy，1855)分别提出了两种截然不同的模型(图1-20)。普拉特认为地壳下面存在一个均衡面，均衡面以下的物质密度是均一的，均衡面以上，物质的密度不均一，为了保持均衡面上物质的均衡，密度小的地方地势高，密度大的地方地势低。尤如把面积相同、质量相同但密度不同的物体放在液体中，在重力作用下，物体的下界保持在同一水平面上，而上界却高低不平(图1-20A)。他认为这就是地壳在高山地区密度小于平原区密度的原因。
艾利认为地球表层各处的物质组成是相同的，地壳和其下伏地幔的关系如同木块浮在水面上的关系那样：如果地表某处的高程比其他地区高出越多，它往下插的深度就会比其他地区大得越多；一般而言，如果某个地区的岩石块体显示出较高的地表高程，其地下的“根”也会比其他块体要向下扎得更深一些。这就是艾利提出的均衡说又称山根说(图1-20B)。
图1-20 均衡学说机制示意图
(据成都地质学院普通地质学教研室，1978)
现代研究表明，实际地壳均衡补偿过程比这两种理想模型都要复杂，应该是这两者按一定比例结合的结果。因为地壳确实存在着(如普拉特模型所指出的)横向物质分布的不均一性，但地表显示的陆洋地形高差，则部分是由密度补偿(约占37%)，部分是由深部补偿(约占63%)的结果。
应该指出，虽然大陆与大洋在重力上是均衡的，山区与平原在重力上也是均衡的，但是这种均衡总是暂时的和相对的。因为大陆是剥蚀区，特别是山区，其剥蚀速度快，剥蚀强烈，岩石不断被破坏。破坏产物不断被搬运到低地或海洋中堆积下来，增加这些地区的负荷。其结果是轻者上浮，重者下沉，原有的均衡被破坏，引起地壳的升降运动(图1-20C)。特别是构造运动、地热以及壳幔物质的交换等因素都会打破原有的地壳均衡，形成新的均衡。所以均衡原理对了解地球的动力作用是十分重要的。
