日前，由中国科学院南海海洋研究所张锦昌博士领导的中美合作科研团队，揭示了“地球上最大的火山”——大塔穆火山的深部结构，并得出结论，大塔穆火山是目前太阳系已探明火山的宽度之最和面积之最。
本版特约张锦昌博士撰文，向读者介绍有关这个火山研究的方方面面。
三年前发现，大塔穆不是火山群而是单体火山
追溯这座火山的发现，得益于现代海洋观测技术的高速发展，以及科学家们无畏风浪的不断出海调查。
大塔穆火山（TamuMassif）是地球上第三大海底高原沙茨基隆起（ShatskyRise）中最大的山峰，位于西北太平洋，距离日本东京以东约1600公里。大火山山顶位于2公里水深，是一座海底火山；火山高约4公里，周围平原水深约6公里；占地面积30多万平方公里，圆形穹顶最大宽度达650多公里。大塔穆火山形成于约1.45亿年前，在有人类记载的历史上从未喷发过，是一座死火山。火山名字源自美国德州农工大学（TexasA&MUniversity）的缩写，以表示该大学对大塔穆火山研究上的贡献。
人们对大塔穆火山的认识源自20世纪末对沙茨基隆起的海洋科学调查。前期研究通过综合地球物理实验和大洋钻探岩芯分析，已经发现大塔穆山峰是火山喷发造成的，但考虑到这么大面积的火山喷发，大家普遍认为大塔穆山峰是火山群，是一群火山共同造成的。
然而，2013年9月，由美国科学家威廉·赛格尔博士领导的中美合作科研团队（张锦昌作为第二成果完成人），通过海洋多道地震勘探方法获取了大塔穆火山的详细剖面结构，发现了大塔穆火山只有一个火山口，是一座巨型的单体盾状火山；其面积在当时估算，只比当时认为的太阳系中最大火山——火星的奥林帕斯火山少约20%，使得大塔穆火山拥有了进入太阳系最大火山行列的资格，成为了地球上最大的火山。
两种火山喷发机制，共同造成“又矮又宽”体型
一般来说，海洋里的火山有两种形成机制：第一种机制是形成于海底扩张过程中的海洋板块分裂中心，在板块拉张作用下浅部地幔物质减压熔融形成岩浆喷发到海底表面，形成隆起构造，称为大洋中脊；第二种机制是深部地幔物质由于物理、化学等性质差异导致上涌，从而刺穿上覆海洋板块，喷发到海底表面，称为热点。
据研究表明，大塔穆火山既形成于大洋中脊的位置，又受到地幔深部热点的影响，是两种火山喷发机制共同作用下的产物，这种不到千分之一发生几率的特殊事件，可能是大塔穆火山如此巨大的主要原因。
原本出生于赤道，古老得再也不喷发了
大家现在知道大塔穆火山在太平洋西北部，在日本和夏威夷的中间。但是现今的位置是经过1亿多年地球表面演化后的结果，不代表是火山喷发当时的位置。通过对大洋钻探岩芯的古地磁纬度分析，得知大塔穆火山出生于赤道附近，经过漫长的板块运动和板块漂移才到了现今的高纬度位置。
另外，通过火山岩石的定年测量，大塔穆火山出生于约1.45亿年前，那时候是侏罗纪晚期，还能看到恐龙；经过几百万年的快速、大规模的喷发，大塔穆火山很快就死去了。
喷发没有露出过海水面，或许无关恐龙灭绝
可是，在2015年由张锦昌博士领导的一项中美合作研究中，通过分析大塔穆火山的沉积环境和表层结构，表明了大塔穆火山的喷发也许无限接近海平面，但还是没有露出海水面。也就是说，大塔穆火山一直在海平面以下完成了整个喷发过程。这也是大塔穆火山另外一个十分有趣的地方。
既然喷发没有露出过海水面，那么大家会推测，火山的喷发对大气圈和陆地生物圈的影响就大大减少了，尽管对水圈和海洋生物圈影响还是可观的。这种奇特的水下火山喷发，到底造成什么样的灾害响应目前还不清楚，有待进一步的研究。
山高一公里根长六公里，测量证实“假说”
还有一个有趣的问题就是关于火山的根。像大树一样，枝叶茂盛的大树源于更大面积、更大深度的根须系统的支撑。那么火山也是这样吗？表面看上去是一个大穹窿，火山底下是什么样子的，科学家们都很好奇。
因此，研究团队设计了海底地震仪实验和多道地震实验，尝试去探测火山的根部结构。两种方法虽然不同，但都是为了获取火山深部结构图像，好比给火山照个CT，从这点来说我们成为了“地球医生”。“体检结果”展示，大塔穆火山底下存在一个深达20多公里的根，是其4公里的出露高度的6倍多。很好地阐释了“山有多高、根有多深”的所谓常理。
不光是地球最大，原来还是太阳系最大
大塔穆火山面积达30多万平方公里，相当于山东、山西两省的面积之和。有了火山根的测量数据，结合火山面积数据，我们可以计算出火山的体积也是惊人的：近700万立方公里，相当于一个120公里半径的熔岩球体。倘若考虑到地幔物质约20%的部分熔融率，那么多达3500万立方公里的地幔源物质参与到大塔穆火山的形成当中，相当于一个200公里半径的地幔“火球”。
最新测出的大塔穆火山面积，比之前估算要增加约12%，使得其面积比太阳系中探明的最大火山——火星的奥林帕斯火山面积略大；再考虑到大塔穆火山的宽度达650多公里，比奥林帕斯火山的600公里要宽不少，因此可以确切地说，大塔穆火山正式登顶了太阳系已探明火山的宽度之最和面积之最。
正在出发
测测马里亚纳海沟为啥这么深
“地球之最”的科学问题总是那么吸引眼球，总是引领国际前沿。结合国家在海洋科学研究领域走进世界一流的重大需求，此次团队除了研究“地球上最大的火山”，还正在中国科学院特聘研究员林间教授的领导下，实施“马里亚纳海沟研究计划”。