- 1 马里亚纳海沟成因
- ▪ 马里亚纳岛弧系统
- ▪ 马里亚纳西部构造带
- ▪ 海岭
- 2 马里亚纳海沟位置境域
- ▪ 分布特征
- ▪ 周围海沟
- 3 马里亚纳海沟地理分段
- ▪ 海沟的北部部分
- 5 马里亚纳海沟影响
- ▪ 地质灾害
- ▪ 海洋生态系统
- ▪ 全球气候系统
- 6 马里亚纳海沟开发问题
- 7 马里亚纳海沟研究历程
- ▪ 马里亚纳海沟的发现
- ▪ 马里亚纳海沟“挑战者海渊”的发现
- ▪ 海沟深度的第一次校正
马里亚纳海沟，又称马里亚纳海沟，位于太平洋西北部，菲律宾群岛东北角，马里亚纳群岛以东。其中心位置为北纬15°，东经147.3°，北端起始于小笠原高原，南端延伸至西马里亚纳岛弧西南坡，整体呈东南走向。马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，长约2550公里，平均宽度为69公里，大部分深度超过8000米。最深的地方是斐济深渊，深度为11034米。它大约有七个贝加尔湖(地球上最深的湖)那么深。如果你把世界上最高的山峰珠穆朗玛峰加到泰山上，把它放在沟里，它就不会暴露在水里。
一般认为，马里亚纳海沟是地球上最大的两块板块——欧亚板块和太平洋板块长期持续挤压碰撞而形成的。太平洋板块俯冲并插入欧亚板块之下，然后不断下沉，在碰撞地点形成海沟，并在靠近大陆的一侧隆起形成沿海山脉。整个俯冲系统长约2800公里，沿南北方向延伸。据估计，这条海沟形成于6000万年前，它在海平面以下的深度超过了珠穆朗玛峰的最高海拔。在主海沟的底部有一个陡峭的小山谷，挑战者深渊。
1960年，美国“达里亚斯特”号军舰进入马里亚纳海沟;2012年，好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆独自登上“深海挑战者”号潜水器，下潜近11公里，探索马里亚纳海沟，成为第一个独自下潜到“最深”点的人;2016年，中国“探测一号”潜航器在马里亚纳海沟地区开展了中国海洋科技发展史上首次10000米深海综合探测活动;2020年，中国“奋斗者号”载人潜水器成功下潜至马里亚纳海沟10909米深度。
马里亚纳海沟成因
编辑根据板块构造理论，海沟是由于不同的地质构造在大陆板块和大洋板块交界处形成的巨大裂缝。当大洋板块由于海底扩张与大陆板块碰撞时，其前缘俯冲到大陆板块下方并支撑其进入下地幔，形成海沟。马里亚纳海沟是由地球上最大的两个板块——欧亚板块和太平洋板块长期持续挤压碰撞而形成的。太平洋板块俯冲并穿透欧亚板块，然后不断下沉，在碰撞部位形成海沟，并在靠近大陆的一侧隆起形成沿海山脉。
马里亚纳岛弧系统
马里亚纳岛弧系统是太平洋板块与菲律宾海板块之间的辐合带，以马里亚纳海沟为特征。马里亚纳海沟与伊豆小笠原海沟北面相连，形成菲律宾海板块的东部边界。在全球构造和地球动力学研究中，马里亚纳弧引起了人们的强烈兴趣，一方面是因为它代表了一种岛弧体系和俯冲带，另一方面是因为它是一个典型的弧后扩张区。因此，马里亚纳岛弧系统已成为马里亚纳海沟研究的重要组成部分。
马里亚纳西部构造带
在马里亚纳海沟以西和东中国海磁高带以东，有一大片带有轻微条纹特征的区域，称为马里亚纳西部构造带。这个大构造区的深部地壳是洋壳还是陆壳，目前还难以确定。已知只有日本本州岛南部、四国岛和九州岛是它的外围部分，广阔的菲律宾海也与它相连。因此，为了探索马里亚纳盆地深部地壳的组成因素，马里亚纳海沟作为最深的海沟在研究中起着不可替代的作用。
海岭
海沟常常被海底的一些高地或山脊分割成若干不连续的部分，同时其延伸方向也会发生重大转折。根据研究，马里亚纳海沟南段在北纬11°N、东经140°e附近经历了一个近90°的拐点，该拐点与卡洛琳脊有关，其东面的海沟为东西走向，西面的海沟为南北走向。
马里亚纳海沟位置境域
编辑马里亚纳海沟位于太平洋西北部，菲律宾群岛东北角，马里亚纳群岛以东。它从东边的硫磺岛附近开始，经过塞班岛和关岛，在雅浦岛附近结束。在海沟的形成和发展过程中，随着菲律宾海板块的扩张和旋转，其位置和形状也发生了不断的变化。因此，扩展方向逐渐由西北向东南向近南北方向转变。与此同时，随着太平洋板块的运动，海沟的位置也向北推进了约10摄氏度。目前，海沟的范围在10°N到18°N之间，中心位置为15°N和147.3°E。
分布特征
海沟通常排成一排，但马里亚纳海沟相对独特，它与其他海沟分叉:一排面向南，包括伊豆市原海沟、马里亚纳海沟、雅浦海沟和帕劳海沟;另一列面向西南，包括西南日本海沟、琉球海沟、马尼拉海沟和菲律宾海沟。
周围海沟
马里亚纳海沟位于西太平洋，是西太平洋海底一系列海沟的一部分。马里亚纳海沟北部有阿留申、千岛群岛、日本等小海沟，南部有新不列颠、新赫布里底群岛等海沟，与举世闻名的塞班岛相邻。
马里亚纳海沟地理分段
编辑马里亚纳海沟被太平洋的山峰分成三个区域。
海沟的北部部分
北段(120.5°N~25°N)，也被称为北马里亚纳海沟，可以被6000米深的线圈封闭。沟槽轴线的平均深度为7000m~8000m，少数地区深度大于8000m。海沟海洋一侧的地形相对平缓，盆地内平均水深为5000 ~ 6000米。海山在盆地内分布相对较小，且远离海沟轴线。
海沟的中间部分
中部(15°N~20.5°N)被太平洋的大型海底山链切断。海沟中北部为不连续区域，海侧海山与周围盆地相对高差超过4000m，而分离海沟的平均深度为6000m ~ 7000m;中部18.5°以南的海沟相对连续，海沟底部可以用一个深度为7000m的盘管封闭。大部分地区海沟底部深度超过8000m;与北部相比，该区域洋侧海山分布相对较少，且远离海沟轴线。
海沟的南段
15°以南为马里亚纳海沟南段(15°N~10.7°N)，南段水深最深，海沟底部可封闭8000m深的线圈。在大多数地区，沟轴最深的部分超过9000m。在它的海洋一侧，也有一些与周围盆地高度差超过3000米的海山;在海沟的最南端，在它的海洋斜坡上可以看到许多与海沟轴线平行的洼地。
总体而言，马里亚纳海沟不同位置的深度呈现出明显的分割。如果不考虑海沟中部被大型海山链隔开的太平洋部分，海沟的深度从北向南逐渐增加，海沟底部的深度从6000m逐渐增加到7000m，直至超过9000m。
马里亚纳海沟地理特征
编辑水文
马里亚纳海沟完全黑暗，海水温度低，含氧量低，食物资源稀缺，使其成为地球上环境最恶劣的地区之一。
水压
在世界海洋中11034米深的马里亚纳海沟，海水压力达到100兆帕斯卡。深度越深，压力越大，海水本身的体积就会缩小。一般来说，每增加10万帕斯卡的压力，海水的体积只缩小原来的47/1百万。对于马里亚纳海沟10000米深处的海水，压力约为100兆帕斯卡。原体积1000m的海水被压缩为935m。当体积减小而密度增大时，比重也随之增大。因此，深海海水的重量大于浅水层海水的重量。
深度
总体而言，马里亚纳海沟不同位置的深度呈现出明显的分割。如果不考虑海沟中部被大型海山链隔开的太平洋部分，海沟的深度从北向南逐渐增加，海沟底部的深度从6000m逐渐增加到7000m，直至超过9000m。
吸水能力
马里亚纳海沟不仅面临着巨大的压力和恶劣的环境，而且具有惊人的吸水能力。这种能力与全球风系统和水循环密切相关。
全球风系统的作用
全球风系统是大气环流的产物，驱动地球上大气运动的逆转。这些风系统中最著名的是东北信风和西南信风，它们在赤道附近形成热带气旋。这些风系统在塑造马里亚纳海沟的吸水能力方面起着重要作用。
东北信风:东北信风从北半球高纬度温带地区吹向近赤道地区，主要在低纬度热带地区形成具有代表性的马斯顿环流。这种循环导致海洋垂直流动，使温暖的地表水下沉到深海的马里亚纳海沟。
西南信风:在夏季，西南信风从海洋吹向温带地区，引起深海水上升，形成温暖的上升洋流。这些暖流聚集在马里亚纳海沟周围并沉入海沟。
水循环的作用
水循环是地球上水资源的地质时间尺度循环，包括蒸发、凝结、降水和地下水补充。地球上的水循环与全球风系统相互作用，也影响着马里亚纳海沟的吸水能力。
蒸发和降水:由于太阳能的加热，海洋表面的水不断蒸发，形成水蒸气。这些水蒸气最终形成云，通过降水和大气环流落到地面。降水丰富了海洋的深水，然后进入马里亚纳海沟，增强了其吸水能力。
地下水补充:除了海洋，地球上的水循环也涉及地下水。大雨使水渗入土壤，逐渐渗入地下，并通过地下水系统补充深海水。这些地下水通过地震和火山活动等途径进入马里亚纳海沟。
综上所述，全球风系统和水循环的共同作用是影响马里亚纳海沟吸水能力的关键因素。在东北和西南信风的驱动下，温暖的表层和深层海水不断进入马里亚纳海沟。大气中的水汽通过补充降水和地下水，进一步丰富了马里亚纳海沟的水资源。
地质
岩石特征
根据门捷列夫测测船内坡岩石样品，马里亚纳海沟底部为基性岩和辉长岩，上部为辉绿岩和枕状熔岩岩。顶部由火山碎屑沉积物组成。1978年，华盛顿号调查船在马里亚纳航行期间进行了几次拖网取样，发现了类似的岩石，包括蛇纹岩和几块橄榄岩。在内坡上部，深海钻探还发现了一些高温变质玄武岩和辉长岩碎片。
2019年5月28日，中国远洋综合科考船“科学”号考察船队员在马里亚纳海沟南侧海域发现近10片彩色珊瑚林。各种珊瑚和柱状珊瑚虫在森林中聚集和生长，就像一个水下花园，这是真正罕见的。
泥泞的特点
1990年，日本东京大学海洋学研究所的研究人员在马里亚纳海沟的沉积物中发现了大量的河豚毒液，其毒性是氰化钾的500-1000倍。1克泥浆含有25-90纳克(1纳克相当于10亿分之一克)的海豚毒素，这意味着10克含有毒素的海底泥浆可以毒死一只老鼠，10公斤含有毒素的海底泥浆(0.5-1毫克)可以致人死亡。
地壳的特征
地壳是指地球表面的一层坚硬的岩石。马里亚纳海沟的地壳只有5-6公里，地壳平均厚度为35公里。
地形地貌
马里亚纳海沟的特点是向东突出的新月形，其弧度非常清晰。由于海洋玄武岩的侵入，可分为北马里亚纳海沟和马里亚纳海沟。
北马里亚纳海沟位于伊豆小笠原海沟和马里亚纳海沟之间，呈链状相连。一般水深在6000 - 7000米之间，北部最大水深超过8600米。沟渠的某些部分被布置成鹅形。
马里亚纳海沟自东向东南延伸，是世界海洋中最深的海沟。海沟水深自北向南逐渐加深，最大观测深度为11034米。海沟断面呈不规则的“V”形，坡度陡，但西坡(岛坡)比东坡(洋坡)慢，洋坡更陡、更陡。虽然坡面陡峭，但深海海沟底部平坦，宽度不到2公里，在1万-10900米的海沟底部附近有1-5公里的近水平面。
海底沉积物
马里亚纳海沟不容易发现俯冲增生棱柱，后期有一半的深海和陆基沉积物以充填沉积为主。沉积物呈水平产状，层序正常。滑动和堆积只发生在陡峭的岛弧斜坡上，使沉积层更加复杂。
海沟中的沉积物一般不厚，大多只有几百米。海床上的深沟是由坚硬的岩石组成的，海床上覆盖着一层薄薄的沉积物。因此，在海沟取样时，除了获得玄武岩和超基性岩外，远离大陆的海沟中的沉积物是深海软泥(如马里亚纳海沟中挖掘的硅藻软泥)。马里亚纳海沟底部的软泥来自海面上繁殖的微小生物的残骸。根据研究，这些微生物的残骸从海面下沉到海底，大约需要一年的时间。
生物
虽然万米海沟条件极其恶劣，高压、漆黑、低温，但通常温度只有2℃(极少数海底水温受地热能影响可达380℃)。然而，科学家们实际上可以看到一条比目鱼和一只小红虾在这里游泳。此外，在数千公里深的海水中，还生活着虾、鱿鱼、章鱼、枪乌贼、抹香鲸等著名的大型海洋动物;在2000-3000米的距离也发现了成群的大口琵琶鱼;在8000米以下，只发现了18厘米长的新鱼类;在最深的地方，很少能看到动物。
单细胞生命
到目前为止，日本海洋地球科学技术机构已经从地球上最深的马里亚纳海沟(深度10898米)获得了180个独立的微生物物种。
真菌
自1928年唐尼发现第一个碱性细菌(粪链球菌)以来，各种类型的碱性细菌已经从海洋等碱性环境中分离出来。除了古菌外，还有一些细菌、放线菌和真菌，有好氧也有厌氧，广泛分布在温泉、南极洲、马里亚纳海沟等极端环境中。
马里亚纳海沟影响
编辑地质灾害
火山
在马里亚纳海沟的部分地区，俯冲地壳上的古火山等构造被带入深海沟，先是隆升，然后在内壁海沟内形成较大的沉积物，形成沉积棱柱状。这些沉积物延伸至数千米深处，并受到自身重量的压缩，导致水和泥浆在压力下进入泥火山表面。当俯冲板块开始融化时(深度约110公里)，上升的熔融物质形成一个火山链，称为岛弧。
在海沟中形成的另一种火山类型是俯冲带特有的，被称为冷火山或泥火山，它们会释放出蛇形矿物泥浆。海水穿过海沟壁上的裂缝，与地球深处的地幔岩石发生反应，形成蛇纹岩。它自身的膨胀迫使它到达表面，像熔岩一样倾泻在海床上，形成蛇纹岩海山翅膀。然后，这些液体在海床上形成矿物质，类似于烟窗，类似于大洋中脊上的黑培根。
地震
中国古代地理书《山海经》记载:“东海之外，有一大谷。”在我国东海之外，确实有一条很深的海沟，这就是位于日本东海岸的马里亚纳海沟，在今天日本东海岸频繁发生大地震的下面。马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，毗邻日本东海岸。海沟以东的海洋平均海拔约为-6000米，比海平面低6000多米。更可怕的是，从日本东海岸的零海拔地面到6000米深处，只有200公里，而且落差非常大，所以这一地区的地形非常陡峭。
可以说，日本的岛屿就像一座城市矗立在6000米深的悬崖边上。许多人对日本表示担忧，因为日本正处于悬崖边上。美国国家科学院院长布鲁斯·阿尔伯茨博士在接受《时代》杂志采访时庄严指出，2004年底印度尼西亚大地震后，亚太板块变得越来越脆弱，地震和海啸将更加活跃。特别是东亚的日本群岛已经处于随时可能崩溃的漏斗上。
由于亚洲大陆板块的推动和太平洋板块的后退，马里亚纳海沟沿太平洋日本列岛线以每年10厘米的速度向东北扩张。印尼地震后，科学家观察到海沟进一步加速了向东扩张。日本群岛位于太平洋板块和亚洲板块的交界处，毫无疑问位于世界最深漏斗的边缘。如果发生一两次超强水下地震，很有可能除了琉球群岛南部外，日本列岛将面临滑入海沟的灾难性灾难。
海洋生态系统
在海洋科学研究中，我们发现马里亚纳海沟的吸水能力对维持全球海洋环境的平衡具有重要意义。
深海环流系统是指全球范围内水体的大规模运动和交换过程，包括水体的上升和下降。海洋的深层循环非常复杂，涉及多种因素和力量。作为地球上最深的地方之一，马里亚纳海沟在深海环流系统中起着至关重要的作用。
马里亚纳海沟可以看作是深海环流系统中的一个水下漏斗。它的存在使得大量的海水下沉到海洋的深层，这对平衡全球海洋环境至关重要。海水中所含的氧气、营养物质和溶解碳是海洋生物生存和繁殖所必需的重要元素。通过马里亚纳海沟，这些重要元素被有效地输送到海洋的深层，维持了海洋生态系统的稳定。
马里亚纳海沟还在将富含营养物质和二氧化碳从深海带回海洋表面方面发挥着作用。这种物质的输入和输出之间的平衡是维持海洋生态平衡所必需的。
全球气候系统
除了对海洋生态系统的影响外，马里亚纳海沟对全球气候系统也有重大影响。海洋是地球上一个巨大的碳库，含有大量的溶解碳。马里亚纳海沟通过海水下沉向深海输入了大量的碳。
这可以减少大气中的二氧化碳含量，从而对全球气候产生平衡作用。马里亚纳海沟还参与了全球热盐分布的调节，对全球气候的影响不容忽视。
马里亚纳海沟开发问题
编辑海洋环境广阔、深邃、浩瀚，风、云、水的状况难以预测。目前，人类对它的认识还不完整。据估计，只有大约20%的海域被调查过，其中只有5%的海域得到了系统的研究。目前，人类对太空的探索已经到达了宇宙的边缘，在最深的马里亚纳海沟进行了广泛的商业和科学研究。然而，对地下空间的探索远远不够。截至目前，人类对地下空间的最深探测距离是苏联1970年钻探的科拉钻井平台，深度约11000m，但尚未开展实质性的商业或工业活动。人类大规模工业活动的地下深度集中在5000m以内，远小于地球6378km的半径，因此地下空间的开发潜力巨大。
为了适应海洋发展的需要，克服海洋灾害(台风、暴雨、海啸、旋风等)，有必要建立海洋环境预报、导航定位、海洋环境监测、海洋数据服务、长期海洋天气预报等全球或区域系统。
马里亚纳海沟研究历程
编辑马里亚纳海沟的发现
1951年，英国海军调查船挑战者号发现了马里亚纳海沟。然而，直到20世纪50年代末，尽管人类向太空发射了卫星，却没有人敢下到这个神秘的深渊。
马里亚纳海沟“挑战者海渊”的发现
1951年至1952年，英国海洋调查船挑战者8号进行了一次世界航行海洋调查，在马里亚纳海沟的10836米深处发现了挑战者深渊。马里亚纳海沟最深的部分被称为挑战者深渊，以纪念发现它的英国海洋调查船挑战者8号。从那时起，这些数据不断被新的记录所修订。
海沟深度的第一次校正
在“挑战者深渊”号被发现后，1957年，苏联“维塔亚兹”号船使用声波反射装置对“深渊”号进行了另一次调查。深渊的测量深度为11034米。
人类第一次到达沟底
1959年，美国工程师雅克·皮卡德和美国海军中尉沃尔什决定登上美国海军三合会号，再次探索被称为挑战者深渊的马里亚纳海沟。这次探测标志着人类第一次到达挑战者号深渊的深度，也标志着对深渊深度的第二次官方修正。
抵达关岛后，的里雅斯特号在海上进行了两次深海潜水试验。第一次潜水的最大深度为5670米，第二次潜水的最大深度为7320米。但这两次潜水都没有到达最深的地方，所以他们开始了第三次潜水活动。
12时6分，当他们下潜到9880米深的时候，他们听到一声强大的、被压制住的爆炸声，船身震动起来，好像遇到了轻微的地震。13时6分，的里雅斯特号慢慢地沉到海底，水深计指的是10912米(这是当时测得的)。沃尔什按了四次音频电话的按钮，这是事先约定的安全到达海底的信号。13时26分，的里雅斯特号慢慢地从海底升起它那150吨重的笨重身躯，开始了一万多米的海上世界之旅。经过三个半小时的上升，的里雅斯特号终于浮出水面。
这次考察活动，一方面采集到许多深海动物的珍稀标本，颠覆了当时英国著名生物学家福布斯所主张的“海洋中540米以下没有生物”的观点;另一方面，测量其深度的更精确的数据是10912米。
海沟深度第三次校正
1995年，日本海洋科学技术中心斥资5000万美元开发了电缆控制的水下机器人“海沟”，该机器人配备了复杂的摄像机、声纳和机械臂。
海沟到达查林杰深渊底部，水深计显示深度为10903.3米，校正深度为10911.4米(校正深度根据水压测量，并根据盐度和水温数据进行校正)。
日本海洋研究开发机构地球内部变化中心和英国海洋研究所也利用深海无人探测器探测了10000米深处的马里亚纳海沟。甲壳类海洋单细胞生物——有孔虫——首次从海床表面沉积物中分离出来，平均每平方厘米有449个。通过基因分析发现，海洋中有孔虫和普通甲壳类生物在8亿至10亿年前先后走上了两条进化路径，可称之为海底活化石。
单人第一次到达海沟底部
2012年3月26日，当地时间7点52分(关岛时间)，北京时间5点52分，好莱坞著名导演詹姆斯·卡梅隆(执导过《泰坦尼克号》和《阿凡达》)成功潜入世界海洋最深的马里亚纳海沟的挑战者深渊底部，深度10898.5米。当地时间26日上午返回地面。卡梅隆是第三个到达海沟底部的人，也是第一个独自潜水的人。除了为科学研究收集样本外，卡梅伦还在潜水过程中拍摄了一些照片和视频。
单人到达海沟底部两次
2019年4月，Victor Viscovo将DSV极限因子驾驶至10928米的深度，比之前的记录高出16米。同年5月1日，他再次成为第一个两次坠入深渊的世界纪录保持者。他在挑战者号深渊的海床上看到了塑料袋和糖果包装纸。
中国首次潜入马里亚纳海沟
2012年6月，中国首艘深海载人潜水器蛟龙号成功下潜马里亚纳海沟7062米，创造了同类作战载人潜水器最大下潜深度的世界纪录，标志着中国水下载人科学研究和资源勘探能力达到国际领先水平。
中国在马里亚纳海沟进行首次10000米深的科学考察
2016年6月22日至8月12日，中国“探测一号”科考船在马里亚纳海沟地区开展了中国海洋科技发展史上首次全面的万米深渊科学研究活动。在这次探险中，“探索一号”科考船的成员们将电梯从后甲板缓缓降入海中。电梯成功沉入海底后，一块写着中国科学院简称“CAS”的识别布被放置在挑战者号深渊10000米的海底下。继蛟龙号7000米海试成功后，这是中国海洋科技的又一里程碑，标志着中国深海探测进入10000米时代的开始。
中国第三次探测马里亚纳海沟
2018年8月24日，“探索一号”再次进入马里亚纳海沟进行科学研究。经过54天的努力，终于取得了优异的成绩，创造了三项国际纪录和三项国内纪录。中国首次获得了马里亚纳海沟与雅浦海沟之间关键航道的水文资料和水样。
中国在马里亚纳海沟成功完成首次10000米海试任务
2020年10月10日，在“探索一号”和“探索二号”两艘科考船的支持和支撑下，“奋斗者”号从三亚亚州湾南山港启航，驶向西太平洋马里亚纳海沟。在完成指定海域的前期准备工作后，这艘深海潜水器在工作人员的配合下开始了10000米深潜试验任务。
同年10月27日，美国“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功突破10000米，此后出现了许多好消息。截至11月19日，在指定海域共开展了13次潜水活动，其中8次突破10000米，创造了中国载人深潜10909米的新纪录。在顺利完成10000米深潜试验后，“奋斗者”号于2020年11月28日顺利随船返航。“奋斗号”在海底工作了约6个小时，不仅捕获了宝贵的图像数据，还借助采样工具带回了矿物、沉积物、深海生物和深海海水等样本。这标志着中国具备了100%的海域下潜探测能力，也创下了中国无人潜航器最大下潜深度的新纪录，填补了中国万米作战无人潜航器的空白。
此次在马里亚纳海沟的海洋测试任务是中国海洋技术领域的里程碑，为中国深海科学研究提供了新的技术手段，也标志着中国无人潜航器技术覆盖整个海洋深度探测和操作的新时代。
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