海底就像陆地一样,有着各种各样的地形,包括在扩张脊上形成的主要构造特征,包括深海山丘、转换断层和海底山脊,以及在各种脊外环境中形成的火山海山。与陆地一样,地形上具有真正突出的特征是山,在海洋中它们被称为海山,它们可能是由构造板块相互推挤或由火山爆发形成的。海山是高度至在1000米-4000米的活火山或死火山,它们的成分是玄武岩,形成于三种构造环境,靠近洋中脊、板内热点和岛弧。大多数小海山在大洋中脊附近形成。板块边界的岩石圈很薄且有断裂,这使得岩浆可以通过岩石圈迁移,形成几十米到几千米高的小海山,在远离扩张脊的地方形成的板内海山,通常位于较老的海底,一般归因于“热点”,相关假说认为,当板块经过一个相对固定的地幔上升气流(即羽流)时,在岩石圈/大气圈产生的熔体迁移到表面,形成一个年龄递增的海山链,岛弧海山在俯冲区的覆盖板块中形成,当俯冲板块的大洋地壳达到约150公里的深度时,它经历了脱水反应,释放出的水降低了地幔楔的熔化温度,部分熔体迁移到表面,形成岛弧火山。
全球已知的海山
实地取样和科学钻探数据表明海洋中曾有过剧烈火山爆发,例如创造了太平洋中部许多海山和海洋高原(如沙茨基海隆、赫斯海隆、中太平洋山地)的90至100万年前的火山喷发,在太平洋可能还有其他这样的火山事件,在始新世和晚侏罗纪达到顶峰。一旦形成海山,就很容易被大规模的扇形塌陷所改变,表现为扇形海岸线、海底碎屑流和海底大块的沉降。这种过程的时间尺度为几十万年,例如在加那利群岛特内里费岛北侧的Icod和La Orotava滑坡中可以看到。
目前全球只有四分之一的海底被测绘,这意味着有更多海山没被发现,比如至少2010年科学家才发现在日本以东约 1500公里的海底有着可能是全球最大的火山群,巨大的盾状火山的面积和不列颠群岛差不多大。这些神秘的海山对于对潜艇来说是一个问题,美国潜艇曾两次与海山相撞,比如美国海狼级康涅狄格号核潜艇在南海据称撞上了海山,2005年旧金山号核潜艇则在西北太平洋卡罗琳群岛附近160 米深处与一个未知的海山相撞,造成一人死亡,潜艇严重损坏。而不知道海山的位置带来了另一个问题是,海洋学家无法建立描述世界各地海水流动的模型。
海山测绘有两种方法,一种是通过船上的回声测深仪或多波束声纳进行地形测绘,远洋考察船的多波束声纳测绘提供了高分辨率地形图(100-200 米),由于船舶航迹之间的巨大差距,仍有大量海洋未被测绘,多数研究调查都是针对年轻岩石圈的,因此大洋中脊附近的小型海山引起了科学家的关注,在偏远地区或沿过境游轮进行的调查并不总是穿过海山的山顶,因此其高度鲜为人知,这种对全球海底进行完整的多波束覆盖既费时又昂贵,因此科学家们转向卫星测高以获得低分辨率(6 公里)的全球测绘。为此在新一轮的调查中,科学家使用使用了雷达卫星的数据来发现和绘制尽可能多的海山,当然这里没有太多秘密,卫星显然无法看到海底的情况,卫星能做的是测量海面的高度,由于与海底地形有关的引力变化,海面的高度会发生变化,这种影响被称为海丘。在新一轮的调查中,人们发现了19325个以前未知的海山,进而将全球海山目录扩大到43454 个,其中一些海山正在海底生长,可能成为岛屿,而另一些曾经是岛屿,现在正在下沉。
某个海山
这些发现将协助人类的海底采矿工作,往往海山蕴藏着大量稀土矿物,此外更完整的海山地图也将帮助地质学家更好地绘制地球的构造板块和地磁场,以及更好研究的海底生物,一些海山为大量海洋生物提供了栖息地。
此外,海底火山也可能对气候变暖的理论产生影响,30多年前气候变化的理论是海底火山对于气候变暖的贡献接近0,上升流即风力驱动温度较低、密度较大、通常富含营养的海水流向海表面,取代温度较高、通常缺乏营养的表层海水曾被认为在不同密度的深海层之间的边界处受到湍流波的驱动,在整个海洋中均匀发生。而新的研究表明它集中在海山和海脊,当洋流在海山周围盘旋时,它们会产生湍流的“尾流涡流”,可以提供将冷水向上推的能量。这些尾流涡流使海山成为向上海水混合的主要贡献者,这可能充当了气候的核心参与者。由于持续的气候变化,海洋从大气中吸收更多的热量和二氧化碳,以及淡水的融化,绘制这样的洋流变得更加重要。