基于声呐-无人机联合地形测绘的玛珥湖形态分析：揭示复合玛珥火山喷发历史

研究人员针对玛珥火山湖因水体遮蔽导致形态学研究受限的问题，通过整合高分辨率数字高程模型(DEM)与声呐-无人机测绘技术，对墨西哥Serdán-Oriental盆地La Preciosa和Quechulac两处玛珥湖开展复合形态分析，揭示了喷发中心迁移规律及后喷发塌陷过程，为火山演化机制和灾害评估提供了新方法。

　　

在火山学研究领域，玛珥火山（maar）因其独特的形成机制备受关注。这类火山由岩浆与地下水相互作用引发的射汽岩浆喷发（phreatomagmatic eruption）形成，其环形凹陷常积水成湖。然而，水体覆盖导致火山口内部特征难以观测，传统形态学研究面临两大挑战：一是多数玛珥火山口面积仅约1.5 km²，需亚米级精度的数字高程模型（DEM）；二是水下与陆上地形数据割裂解读。墨西哥Serdán-Oriental盆地保存着La Preciosa和Quechulac两处形态奇特的第四纪玛珥湖，前者北半部发育厚达40米的火山碎屑环（tephra ring）而南半部完全缺失，后者湖心竟耸立着火山碎屑构成的岛屿，这些反常现象亟待合理解释。

为破解这些谜题，Jaime A. Cavazos-Alvarez团队在《Geomorphology》发表研究，创新性整合消费级声呐设备（Lowrance Hook 7）与无人机摄影测量（DJI Air 2S），构建了厘米级（陆域）与米级（水域）分辨率融合的DEM模型。通过QGIS地理信息系统进行三维重建，首次实现玛珥湖水陆地形无缝衔接的形态学分析。

研究结果揭示：La Preciosa火山呈现"南北二分"的独特结构。北部由东向西迁移的多次爆炸形成叠加喷发足迹（explosion footprints），爆炸能量逐步增强使西北区火山碎屑环抬升至2379 m.a.s.l.；南部则因射汽喷发诱发围岩塌陷，碳酸盐岩溶蚀形成持续扩张的沉陷坑，现场可见米级塌陷块体（图9）。这一发现修正了前人关于火山延伸方向的认知，证实区域东西向构造对基性火山活动的控制。

Quechulac火山则记录了三阶段喷发序列：东部最早形成的NNW-SSE向复合坑体被中部NNE-SSW向喷发覆盖，最终西部爆炸形成深达71米的嵌套式火山口，其东侧残留的火山碎屑环露出湖面成为"圣岛"。微生物岩（microbialite）覆盖的岛屿剖面显示内侧陡峭（57°）、外侧平缓（22°）的典型火山碎屑环特征，排除了后期岩浆活动的可能性。

这项研究的意义在于：方法学上开创了低成本高精度水陆一体化测绘新范式，理论层面首次阐明爆炸中心迁移与地表塌陷的协同演化机制。La Preciosa南部的持续塌陷警示这类"生长中"的火山口对周边社区构成潜在地质风险，而Quechulac岛屿的成因解析为全球类似地貌提供对比样本。该技术方案可推广至古气候重建（如湖芯取样点优选）和生态研究（如微生物岩演化监测），为多学科交叉研究搭建了新平台。