海底并非“一片坦途”，而是布满了数以万计的大小海山。这些海山大多起源于火山运动，形成初期为锥形；但随着地壳运动、重力垮塌、海洋生物等因素的影响，海山形态会发生变化，最终呈现出千差万别的地貌特点（图1）。这些海山的分布增加了海底的“粗糙度”，在俯冲过程中易表现为凹凸体，在地震孕育和破裂过程中发挥显著作用：例如2001年秘鲁Mw8.4地震破裂过程中，海沟附近的海山密集区域表现为凹凸体，其破裂导致最终震级由Mw7.8跃升至Mw8.4，并引发强烈海啸。确定海山的数量、分布和形态对于研究俯冲带地震是非常重要的。

图1 不同形态的海山

针对上述科学问题，地震预测研究所王振宇副研究员与牛津大学A.B.Watts教授开展了研究。将已有的船舶测深和卫星重力观测发现的海山作为真实标签集，结合GEBCO 2025全球海洋地形网格，提取正则化地形、四方向梯度（正北、东北、正东、东南）和曲率共6个通道的地貌信息，利用U-Net神经网络的高斯热图回归方法训练模型并搜索全球海山。结果表明高度超过250 m的海山有99575个，大部分海山独立于周围地形（图2）。但有部分海山簇集中在西太平洋（如Magellan和Markus-Wake海山群），东北印度洋（如北Somali洋盆），东南印度洋（如Crozet洋盆）和中大西洋（如Azores高原）。很多海山坐落于扩张洋脊、转换断层和板块交汇区。其中一些似乎沿着构造线性结构排列，例如由热点形成的海山链、断裂带和无震洋脊。

图2 全球海山分布

海山总覆盖面积约为6.14x10⁷ km²，约占洋壳总面积的21%。海山所处位置的洋壳年龄与海山体积的统计学分析显示，海山总体积基本随着年龄增大而递减（图3蓝色柱）。这反映了洋壳在洋中脊的产生与在深海海沟的消亡存在某种平衡，而这种消亡是随洋壳年龄平均分布的。考虑到不同年龄的洋壳面积不同，用单位面积海山体积（图3绿色柱）可以更好地表现海山岩浆活动与洋壳年龄的关系。无论是总体积还是单位面积体积，在110-130 Ma（早白垩纪）和155-170 Ma（中/晚侏罗纪）均有峰值，且与大火成岩体积处于同量级（~9.7x10⁶ km³），说明在此时期全球火山运动对洋壳产生了巨大影响。值得注意的是，这两个峰值的时间与盘古大陆分裂的时间非常一致。

图3 海山总体积（蓝色）和单位面积海山体积（绿色）与洋壳年龄关系

该研究成果发表在国际知名权威学术期刊《Earth and Planetary Science Letters》，王振宇副研究员为第一作者(wzy@ief.ac.cn)，A.B.Watts教授(tony.watts@earth.ox.ac.uk)为论文通讯作者。该研究受到了国家自然科学基金项目(42404115)、英国Leverhulme信托基金和国家留学基金资助。

论文信息：

Wang, Z. & Watts A.B. (2026). Global seamount detection using machine learning. Earth and Planetary Science Letters, 696, October, 120368.https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X26005480

撰稿人：王振宇

审稿人：王武星