地球的“泥巴游戲”：科學家發(fā)現(xiàn)海底泥火山噴發(fā)驅動新機制

你喜歡在雨后的泥坑里踩水玩耍嗎？那種泥漿飛濺的感覺確實很有趣。但你知道嗎？我們腳下的地球更是個資深“泥巴愛好者”，只不過它玩的“泥巴游戲”更宏大、更神奇——當它“興致大發(fā)”時，海底會冒出一座座泥火山，噴涌出帶著油氣的泥漿，就像在開一場熱鬧的“泥漿派對”。

今天，讓我們潛入深海，揭開這場地球“泥巴派對”的神秘面紗。

泥火山的各種形態(tài)與特征

（左）位于阿塞拜疆的巴赫哈爾衛(wèi)星泥火山，中部有泥火山錐（“gryphons”）和水池。

（右）意大利的小型錐形泥火山錐，直徑2米，可見石油滲漏。

（圖片來源：參考文獻[1]）

地球的“泥巴玩具”：什么是泥火山？

對我們來說，泥巴是踩出快樂的童年玩伴；但對地球而言，泥巴卻能變成會“噴發(fā)”的地質奇觀——泥火山。

那么，什么是泥火山呢？它們是由泥漿、水和氣體（主要是甲烷）組成的混合物，在地下高壓推動下噴發(fā)到地表或海底形成的錐形構造。簡單來說，就是地球內部的泥漿被壓力“擠”出來形成的山丘。

與噴發(fā)巖漿的火山不同，泥火山的“燃料”不是熔融的巖石，而是飽含流體的泥漿，噴發(fā)起來相對溫和持久，就像海底在慢慢“吐泡泡”（參考文獻[1]）。1827年阿塞拜疆巴庫的泥火山噴發(fā)是地質史上的標志性事件：當?shù)鼐用衲慷谩疤炜丈鸹鹧妗保S后粘稠泥漿持續(xù)噴發(fā)超過20小時，最終堆出一座錐狀泥丘。這一現(xiàn)象最初被誤認為“火山爆發(fā)”，直到19世紀中葉才被歸類為泥火山活動。這一奇觀不僅震撼了目擊者，更成為推動非巖漿噴發(fā)機制研究的重要起點。此后，人們才開始真正探索泥火山的噴發(fā)機制。

地球的“常規(guī)玩法”：傳統(tǒng)泥火山的形成

地球玩泥巴的“常規(guī)操作”，早就被科學家們深入研究。就像我們玩泥巴需要用力一樣，地球讓泥巴噴發(fā)也需要特定的地質條件。

在巴基斯坦的近海大陸邊緣，地球采用的是“擠壓模式”。2018年，中國地質調查局和巴基斯坦國家海洋研究所對的調查發(fā)現(xiàn)，這里有12座海底泥火山整齊地站在東西走向的山脊上，高度從12-121米不等，直徑能達到500至1400米。

調查區(qū)域的泥火山Mud volcano分布：編號MV1—MV12：，結合顏色區(qū)分活躍 / 非活躍

（圖片來源：參考文獻2）

在這里，阿拉伯板塊正不斷向歐亞板塊 “擠靠”俯沖，形成了東西走向的山脊，而泥火山就分布在這些山脊頂部。快速堆積的沉積物來不及壓實，孔隙里的流體難以排出，在深部地層中逐漸積累形成“超高壓環(huán)境”。這種超壓像一只無形的手，推著深部富含流體的沉積物向上向上運移，成了泥火山形成的初始動力（參考文獻[2]）。

而在意大利半島南部海域，地球采用了另一種方式。來自意大利海洋科學研究所的科學家發(fā)現(xiàn)，這里的泥火山下方藏著一個個向上拱起的“地下泥包”（科學家叫“泥底辟”，指未固結或弱固結的富泥質沉積物）（參考文獻[3]）。當泥底辟里的流體壓力積累到超過上面巖層的“承受力”時，超壓流體就會帶著泥質沉積物沿著斷裂或裂隙向上運移，最終噴出海底形成泥火山。

地球的“新花樣”：東沙泥火山的獨特機制

然而，傳統(tǒng)機制在南海北部東沙群島海區(qū)卻“行不通”了。這里經(jīng)歷了強烈的構造隆升和沉積剝蝕（即“東沙運動”）——地殼向上抬升，地層變薄，既沒有板塊擠壓的“擠壓力”，也沒有厚沉積物的重壓。這就像一場派對沒了飲料、沒了音響，熱鬧不起來了！但這并沒有阻止地球在這里開展“泥漿派對”——它找到了新的玩法：利用地下的熱能！

東沙泥火山下方的地殼深處，存在著地球的“天然加熱裝置”——巖漿。這些巖漿先在底部聚集（科學家稱為“巖漿底侵”），像給地殼鋪了層“地暖”；部分巖漿還順著裂縫延伸，最深能到9公里，形成了貫通深淺的“熱通道”（參考文獻[4]）。

巖漿的加入這里的泥火山形成機制與眾不同：

首先，巖漿向上涌升，先把地殼“頂”得鼓起來，地表裂開一道道縫，成了泥漿的“專屬通道”；

其次，巖漿的熱量加速了地下中生代地層中有機質的“加速成熟”，很快生成大量油氣，使地層壓力急劇增大；

最后，高壓油氣推動泥漿形成“地下泥包”，當壓力足夠大時，泥漿和油氣就順著裂縫噴上海底，堆出一座座泥火山。

東沙群島的“泥漿派對”，就這樣以獨特的方式上演！這場派對，還吸引了眾多海洋生物前來“參加”。貽貝、管蟲、鎧甲蝦等海洋生物都在泥火山周圍建立了自己的家園。

泥火山附近海底觀測結果：貽貝（A）、碳酸鹽板（B）、氣泡釋放（C）、碳酸鹽結核、管蟲（D）、鎧甲蝦及貝殼殘骸（E）

（圖片來源：參考文獻[2]）

地球的“泥巴游戲”不僅壯觀，還具有重要的科學價值。泥火山噴出來的泥漿和油氣，就像地球送給科學家的“禮物”，能有效幫助科學家找地下油氣資源的藏身之處（參考文獻[5]）。東沙的泥火山也是如此：通過分析這些噴出物，科學家能更精準地定位深部的油氣藏，為資源勘探提供重要線索。

從童年玩泥巴的樂趣，到全球尺度上的泥火山奇觀，泥巴這一常見物質，在不同尺度上展現(xiàn)出完全不同的面貌。地球的“泥巴游戲”隱著地質運動的密碼，而東沙泥火山的獨特形成機制，更讓我們看到地球地質活動的多樣性和創(chuàng)造性——它總能用新方式展現(xiàn)自然的力量，在深邃的海底留下一個個神奇的地質印記，等著我們去發(fā)現(xiàn)和解讀。

參考文獻：

[1] MAZZINI A, ETIOPE G. Mud volcanism: An updated review[J/OL]. Earth-Science Reviews, 2017, 168: 81-112. DOI:10.1016/j.earscirev.2017.03.001.

[2] WU T, DENG X, YAO H, et.al. Distribution and development of submarine mud volcanoes on the Makran Continental Margin, offshore Pakistan[J/OL]. Journal of Asian Earth Sciences, 2021, 207: 104653. DOI:10.1016/j.jseaes.2020.104653.

[3] GAMBERI F, ROVERE M. Mud diapirs, mud volcanoes and fluid flow in the rear of the Calabrian Arc Orogenic Wedge (southeastern Tyrrhenian sea)[J/OL]. Basin Research, 2010, 22(4): 452-464. DOI:10.1111/j.1365-2117.2010.00473.x.

[4] YU J, YAN P, WANG Y, et.al. Seismic evidence for magmatism-driven mud volcanism in the northern continental margin of the South China Sea[J/OL]. Marine and Petroleum Geology, 2025, 181: 107523. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2025.107523.

[5] PRAEG D, CERAMICOLA S, BARBIERI R, et.al. Tectonically-driven mud volcanism since the late Pliocene on the Calabrian accretionary prism, central Mediterranean Sea[J/OL]. Marine and Petroleum Geology, 2009, 26(9): 1849-1865. DOI:10.1016/j.marpetgeo.2009.03.008.

出品：科普中國

作者：張應超（生態(tài)學碩士）

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