2020年5月15日，国际著名地学期刊Earth and Planetary Science Letters（《地球和行星科学快报》）在线发表了题为“How do deep-water volcanoes grow?”（深水火山如何建造？）的最新研究进展。该成果由海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室孙启良教授为第一作者兼通讯作者。合作者包括英国利兹大学的Craig Magee博士，英国帝国理工学院Christopher A.-L.Jackson教授，英国布里斯托大学的Samuel J.Mitchell博士以及中国地质大学（武汉）的解习农教授。
深水火山（喷发时水深大于1000米）广泛分布于大陆边缘盆地和大洋盆地之中。虽然可以通过地形数据（多波束等）了解其外部形态，但是目前对其内部结构尚知之甚少，对其真实喷发体积及建造过程也尚未揭示。阐明这些重要科学问题，不仅能够更好的评估和规避火山喷发所引起地质灾害，而且能够更好理解岩浆喷发/循环系统以及地球深部动力学。
本研究基于南海北部高精度三维地震资料，首次确定了深水火山的内部精细结构和真实体积，并明确了深水火山的生长/建造过程。研究区火山喷发水深大于1500米，主要分布于晚中新世至第四纪地层。它们个体规模较小（直径小于3000米，高度小于560米，体积小于0.92 km3），但是火山斜坡坡度大（高达42°）。更为重要的是大部分深水火山主要有两部分组成，即下部“火山口状“的凹陷以及上部锥状火山体。传统方法只能识别和研究上部火山锥体部分，因此对深水火山的真实构成和体积的认识有较大的偏差。下部”火山口状“凹陷内部主要由平行的地震反射所构造，并且凹陷边界可观察到侵蚀现象；通过分析发现深水火山下部是在火山喷发早期，热液流体侵蚀海底软沉积物，继而沉积物被底流带走形成凹陷（类似于海底麻坑的形成过程），稍后喷发的岩浆和部分侵蚀的沉积物填充在凹陷之内形成平行的地震反射特征。在凹陷被填平之后，喷出物质开始在海底之上堆积，形成了锥状并向下收敛的深水火山上部地震反射特征。这说明喷出岩浆物质更倾向于在火山上部堆积，导致火山垂向加积速度大于横向扩展速度，形成陡峭的斜坡。
通过与陆地、浅水、岛弧及洋中脊等沉积环境的火山相比，发现大陆边缘盆地深水火山与它们有明显的差别。大陆边缘盆地中的深水火山主要受控于超高的静水压力（研究区大于15 Mpa）、“软沉积”海底（温度低、含水高和弱固结）和低喷发速率。高静水压力能够阻止岩浆脱气及破碎，从而岩浆以一种逸出的方式喷发。“软沉积”海底有利于喷发初期的海底侵蚀形成凹陷；并且能够促进喷出岩浆在喷口附近固结，形成垂向加积的特征。
Earth and Planetary Science letters是地球与行星科学领域的顶级综合性期刊，重点发表关于地球和行星物理化学过程、演化及普遍特性的研究成果，涉及内容从行星内核到表层大气，影响因子为4.637,属于地学SCI一区TOP杂志，拥有广泛学术影响力。
论文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X20302648
