塔斯曼海山链地貌演化：板块运动、沉降与碳酸盐加积的协同作用

本研究通过高分辨率测深数据，系统分析了澳大利亚东海岸塔斯曼海山链(Tasmantid Seamount Chain)火山的地貌形态，揭示了其从海山、平顶山到现代礁和碳酸盐盖层平顶山的演化过程。研究发现，火山喷发于大洋岩石圈和大陆岩石圈的不同沉降速率(46.5 vs 33.0 mMyr?1 )显著影响其地貌演化，并提出"达尔文点"概念解释碳酸盐盖层厚度随纬度变化的规律，为理解大洋火山长期地貌演化提供了新视角。

　　

在浩瀚的海洋中，火山链的地貌演化记录着地球动态演化的奥秘。塔斯曼海山链作为澳大利亚东海岸的热点火山链，其形态各异的火山——从尖锐的海山到平坦的平顶山，再到被珊瑚覆盖的现代礁体——犹如一部记录板块运动、海平面变化和生物作用的"地质史书"。然而，这些火山如何从喷发初期的锥形演变为现今多样化的形态？不同区段的火山为何呈现截然不同的地貌特征？这些问题的答案对于理解大洋火山长期演化机制至关重要。

澳大利亚的研究人员通过整合高分辨率测深数据和历史采样记录，对塔斯曼海山链21座火山开展了系统研究。他们发现，这些火山可划分为海山、平顶山(guyot)、现代礁和碳酸盐盖层平顶山四种形态类型，其分布格局与板块北向运动轨迹密切相关。研究首次量化了该区域火山的平均侵蚀速率(1.9±0.5 kmMyr^?1
)和碳酸盐盖层厚度(北部1146m至南部93m)，揭示了岩石圈性质对沉降速率的控制作用——喷发于大洋岩石圈的火山沉降更快(46.5 mMyr^?1
)。这项发表于《Marine Geology》的研究提出了完整的火山地貌演化模型，为理解板块运动与生物礁演化的耦合关系提供了新证据。

研究采用了多源测深数据融合技术，包括Schmidt海洋研究所R/V Falkor号获取的64米分辨率多波束数据和澳大利亚海底测绘计划的公开数据。通过MATLAB(R2022b)进行形态计量学分析，提取火山高度(H)、基底宽度(W_B
)和顶部宽度(W_S
)等参数。利用三种海平面变化曲线(Miller et al. 2020; van der Meer et al. 2022; Haq and Ogg 2024)计算时间平均沉降速率，并通过火山剖面斜率变化识别碳酸盐-基岩接触面。

火山形态学分析显示，五座海山(如North Moreton)具有典型的锥形轮廓(H/W_B
=0.11±0.02)，而五座平顶山(如Barco)则呈现显著截顶特征(W_S
/W_B
=0.23±0.12)。最年轻的Gascoyne平顶山(6.5 Ma)侵蚀速率达3.4±1.4 kmMyr^?1
，表明火山岛在地质时间尺度上可被快速夷平。

沉降速率研究揭示关键差异：喷发于肯高原(Kenn Plateau)大陆岩石圈的Cato火山沉降最慢(21.0±4.0 mMyr^?1
)，而塔斯曼海盆大洋岩石圈上的North Recorder火山沉降最快(60.4±5.5 mMyr^?1
)。这种差异解释了为何北部火山能维持厚层碳酸盐盖层，而南部火山多发育为平顶山。

碳酸盐盖层分析发现显著纬度梯度：最北部的Wreck Reef盖层厚764±14m，向南逐渐减薄至Derwent-Hunter的94±7m。这种变化被归因于中新世中期(16-11.6 Ma)火山链北向移动通过"达尔文点"——当环境条件变得适宜珊瑚生长时，被侵蚀的火山顶部开始碳酸盐加积。

讨论部分强调，塔斯曼海山链与邻近的Lord Howe海山链虽共享地幔柱，但因喷发于不同性质岩石圈而导致迥异的地貌演化路径。研究建立的演化模型表明，火山喷发后的形态是板块运动、侵蚀、沉降和碳酸盐加积共同作用的产物。特别是识别出的"达尔文点"迁移现象，为理解全球类似火山链的礁体发育规律提供了重要参照。这项研究不仅完善了大洋火山地貌演化理论，其建立的高精度形态分析方法也为深海地质研究提供了技术范例。