南海海盆海山形态特征的定量化和无监督聚类分析

摘要

不同的火山喷发模式形成的海底火山在形态上存在差别，但由于缺乏有效方法，两者之间的关系仍不清晰.创新性地运用机器学习聚类分析法，基于高分辨率多波束水深数据，对南海海盆中的海山地形开展多维的形态参数量化分析，并对其结果进行无监督式聚类研究.结果表明，南海海盆中共发育三类海山：类型Ⅰ，体积大、坡度陡、底盘圆的大型孤立海山；类型Ⅱ，体积大、坡度缓、底盘长的大型线状海山；以及类型Ⅲ，体积小、坡度缓、底盘椭圆的小型海山.类型Ⅰ和Ⅱ位于东部次海盆洋中脊区，类型Ⅰ高耸的海山形态代表了活跃且快速的喷发模式，类型Ⅱ的平缓形态代表了缓慢且喷发物质流动性更强的火山活动，类型Ⅲ沿着转换断层及远离东部次海盆的洋中脊区，代表了缓慢且不强烈的火山活动.本文定量证实了不同构造背景下形成的海山形态具有普遍规律；针对海山形态学建立的聚类分析新方法，可为获得大量岩石学信息之前研究火山喷发模式提供新思路.

关键词

海山形态 / 火山喷发模式 / 南海海盆 / 聚类分析 / 机器学习 / 海洋地质学