海沟

海沟（Oceanic trench），又名海渊，是指位于大陆边缘或岛弧与深海盆地之间、 两侧边坡陡峭的狭长洋底巨型凹地，属于海底的一种地形。海沟长可达数千公里，宽一般在百公里左右，一般呈V字形，上部比较和缓，越往下越陡峻。主要分布于环太平洋地区，也见于印度尼西亚以西的印度洋和加勒比海域，紧依岛屿或大陆沿岸山脉的外侧。迄今已现的海沟有20多条，其中大部分在太平洋。比如，马里亚纳海沟是地球上最深的海洋海沟，是地球上两个最低点的所在地，就位于西太平洋。

位于大陆边缘或岛弧与深海盆地之间、 两侧边坡陡峭的狭长洋底巨型凹地。水深一般大于 5000m，如毛里求斯海沟 5564m 的狭长沟槽；最大水深可达到万 米以上，如马里亚纳海沟深达 11034m。

总的来说，地球物理探测资料表明，海沟的洋侧坡属正常的大洋地壳，是大洋盆地岩石圈的直接延续；在其轴部增厚，轴部的玄武岩层厚度可达7~9km，比正常洋壳的玄武岩层厚3~4km；自轴部向陆一侧，地壳厚度普遍急剧增大。海沟的洋侧坡较缓，陆侧坡较陡，两侧沟坡的上部较缓，下部较陡，平均坡度5°~7°；海沟斜坡地形复杂，切割强烈，多见峡谷、台阶、堤坝和注地等；海沟的沟底可被沉积物充填成平底。

1、海沟和海岭常常是连在一起的，并且通常呈弧形，海岭有时露出海面形成海岛或群岛，而深海沟一般位于弧形海岭的凸面。这是一些海底上坡度最大，高度最高和深度最深的地形悬殊的地方。

2、海沟不在大洋的中间，而在它们的边缘，紧接着大陆和配连着成列的岛屿。

3、海沟是另一类型的巨型裂隙，大多数海沟的两壁是不平整的，有一系列平行主沟的次级槽和脊，从地形上看，很像是次一级平行的裂隙。

4、海沟集中的地方常是地壳变动剧烈的不稳定的地区，多火山、地震和断层。震源通常自洋侧向陆侧加深，构成自海沟附近向大陆方向倾斜的震海沟是位于海洋中的两壁较陡、狭长的、水源带。

1、海沟的沉积新且不厚。海沟两侧普遍具阶梯状的地山岛弧，中国台湾岛就是太平洋地壳插到亚洲大貌，地质结构复杂，发育蓝闪石片岩相高压低温陆地壳下面形成的岛弧，为地震多发区、变质带。海沟中的沉积物一般较少，主要包括深海、半深海相浊积岩。而沉积速率高，板块聚敛速率低，斜向俯冲，外斜坡陡时有利于充填较多的浊积岩。

2、海沟沉积可由于俯冲而消耗掉，若海沟只有10公里宽，俯冲速度1cm/年，由100万年就可把海沟沉积全消耗尽。

3、有的海沟沉积物已发生变形，另一些未变形。

海沟外斜坡比内斜坡要平缓，故海沟整体的形状是不对称的。外斜坡基底构造为引张作用造成的正断层，可以是玄武岩不规则面、海底山和地垒断块和地堑沟谷。其上为深海平原沉积物。厚度成分变化大，影响因素较多。逆断层一般不常见。外斜坡向大洋一侧为外部隆起，宽缓不对称，向海沟方向陡，形成一个宽约200公里的隆起，比相邻洋底高出200—400米。其形态可能是由下降板块的弯曲作用和仰冲板块的重量所致。其上受到引张，形成正断层和由地垒分割的地堑，局部有火山活动，也有浅源地震。

图为海沟所在位置

目前，学界针对于海沟的成因主要有两种观点，一是板块构造学说，二是重力学说。

依照板块构造学说的解释，海沟是大陆板块与大洋板块交界处，由于不同的地质构造所形成的巨大裂缝，当海洋板块因海底扩张向大陆板块撞击时，其前缘俯冲到大陆板块之下，并插入到地幔下层，这样，就形成海沟。如，琉璃球海沟处于菲律宾海板块和欧亚板块交汇、俯冲和消亡的地区。]因为海沟是大洋地壳与大陆地壳之间的接触过渡带，其内部重力异常、重力值低于正常值，这导致了海沟下的岩石圈被迫在巨大的压力下向下沉降，从而形成了地震带。

基于重力异常的分布和地质构造，专家们又提出了关于海沟成因的种种假说，其中乌姆格罗夫—迈内兹(J．H．F．Umbgrove&F．A．V．Meinesz)的解释被公认为比较充分。其海沟成因学说如下：多数海沟的重力异常为负值，可以认为是这里的硅铝层特厚的缘故。由地壳压缩或地球内部某种对流生成的向大陆倾斜的断层带，地壳沿着断层带弯曲下降后形成海沟。

对海沟的地貌特征进一步研究，可以将海沟划分为以下几个组成单元：

洋侧斜坡，也称外壁，是指位于海沟的外缘的一个宽缓的隆起带，坡度为3°～5°，宽度为50～125km，高于正常洋底平原1000～2000m，水深3000～4 000m。斜坡上有纵向的沟谷，具有构造拉张性质。在某些地段，与隆起带平行的方向上展布着张性裂谷，并发育有海底火山。这种地貌主要见于日本一小笠原海沟的外缘，在其他地方发育不典型。

图为洋侧斜坡位置图

沟缘阶地，是指在深海沟的边缘或沟坡上可以发现一些相对平缓的地带。这些相对平缓地带在各岛弧—海沟系所见深度不一致，浅至500m，最深为4000m。日本海沟沟缘阶地深1000～2000m，马里亚纳海沟沟缘阶地深度为3000～5000m。规模较大的沟缘阶地一般都分布在海沟内侧沟坡上，外侧沟坡不明显。

沟底，是指在深海沟的最深处由于堆积作用往往形成平坦的海底，即海底堆积平原，其宽度为30~50km。沟底纵剖面常常是波状起伏，覆盖有浊流沉积和远洋沉积。海沟中的沉积物主要为来自岛弧火山物质和侵蚀物质及海底滑坡重力堆积物。从深海沟堆积物来源推断，沟底堆积平原应该由岛弧一侧向大洋盆一侧缓缓倾斜（像大陆上的山前倾斜平原）。但是，有海沟底详细观察资料表明：沟底平原稍微向岛弧方向倾斜。这可能反映在海沟底部靠近岛弧的一侧下降幅度较大，大洋板块在海沟处向下“俯冲”时，可能受到来自地壳深处地幔的负浮力的影响

图为沟底

岛弧是位于海沟与边缘海之间的正向构造地貌，是从海底隆起的巨大山脉和山系。岛弧分为外岛弧和内岛弧。外岛弧靠大洋一侧，无火山地震带；内岛弧靠陆一侧，是大洋板块与大陆板块接触带，火山和地震集中于此。海沟与岛弧（山弧）相伴相随，故称之为海沟－岛弧（山弧）系，简称沟弧系（trench-arcsystem），它们构成了特征的火山岩带与地震带，以环太平洋带最为典型。由于海沟的分布表现出与岛弧相平行，所以，人们常将海沟与岛弧作为同一体系进行研究、如弧沟系、弧沟盆系等。岛弧海洋地壳和与海沟像是孪生姊妹，形影相随，不即不离。大陆地壳一岛一沟，显得奇特可贵。当然，其他的大洋也有相碰撞，海群岛与海沟伴生的现象，这些都是大洋底与相邻洋地壳向下陆地相互作用的结果。岛弧出露水面部分往往成为串珠状岛屿，水下部分有狭窄的岛架、复杂的岛坡和海岭。

图为伴生岛弧位置图

海沟多分布于大洋边缘：一是沿太平洋西边岛弧地带分布，一是沿太平洋东岸美洲的海岸山脉分布，三是沿印度洋贯他群岛南岸分布，约占海洋总面积的3%。

在各大洋目前已探明的30多条海沟中，其中主要的有17条。除了大西洋的南桑德威奇和波多黎各海沟、印度洋的爪哇海沟外，其余海沟几乎多出现在太平洋边缘附近。目前世界上最深的海沟是位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧的马里亚纳海沟，其最深处斐查兹海渊的深度大约为11034 m，也是地球的最深点。这条海沟的形成据估计已有6000万年，具有非常高的研究价值。中国近年来也开始开展深渊科考工作。

各大洋主要海沟

马里亚纳海沟(Mari-ana Trench），位于太平洋西北部，马里亚纳群岛东侧东南走向的弧形海沟。横跨北纬10°～18°之间，最宽处超过150千米。深度全部在6000米以上，其中西南段最深海沟内的勇士海渊和查林杰海渊的深度。分别为11034米和10863米，是目前人们所知的地球最深点。海沟底质以褐泥和红粘土为主，也有海绵动物、硅藻等沉积物。

图为马里亚纳海沟位置

琉球海沟是欧亚板块与菲律宾海板块之间的边界。海沟西坡是大陆性质的琉球岛弧，东坡是大洋性质的菲律宾海地壳，海底地震反射探测和地震震源定位表明，菲律宾海板块沿海沟向琉球岛弧下俯冲，俯冲角度与深度沿海沟走向变化。有证据显示，由于俯冲板前缘的横向移动，海沟和岛弧正朝大洋方向后退弧后盆地—冲绳海槽发生拉张变形，最近一次的海沟后退与冲绳海槽扩张可能是从上新世末（2Ma前）开始的，岛弧的后退移动和弧后拉张在南部与海沟走向垂直在中部和北部与海沟走向斜交总体上向南的运动分量占优势。

图为琉球海沟位置

爪哇海沟(Java Trench)，也称双巽他海沟(Sunda Double Trench)。是印度洋第三深的海沟。位于印度洋东部，印度尼西亚苏门答腊岛和爪哇岛西南岸外约300千米处。在所有海沟中，双巽他海沟与其它海沟有着明显的不同。一般海沟的大陆一侧，有火山列呈弧形作点线状分布，在与大陆之间，环抱着深度超过2000米的海盆；从深海底到离开海沟的地方，多出现幅度很大的边缀在一起的隆起部。双巽他海沟地形的分布顺序则稍有不同，从洋侧向陆侧的顺序是：深海底、外洋海沟、非火山性列岛、内侧海沟、火山性列岛、海盆，而婆罗洲(加里曼丹)、印度支那古大陆则位于最内侧。另外，巽他海沟的重力异常的分布，在深海底，外侧海沟为正，非火山性列岛为负；内侧海沟、火山性列岛为正，而在其他海沟或其内侧斜面为负，火山列岛为正。从这种地形的分布顺序和重力异常的分布格局的特征来看，巽他海沟是一个与其他海沟类型不同的海沟。

海沟与上层海洋、海底之下存在着广泛的物质和能量交换，涉及到多个圈层的物质和能量循环海沟，所以海沟是很多特殊海洋生物生存的地方。在海洋水深3600米以内，海洋动物在世界各海洋中大体是一致的，这说明海洋是相通的，海洋动物之间可以相互往来。到更深的海底，各海区的生物就有区别，在海沟中，它们有着各自独特的动物群这说明，今天的深海沟曾经是比较浅的，在海沟沉陷变深过程中，当时有众多的海洋动物被困在深渊中与外界隔绝了，一部分动物被淘汰，一部分适应了深渊的环境，保持着过去的形状。这样，海沟中保存了古时遗留下来的特殊的动物所以，对海沟中各种生物的研究可以帮助我们了解海洋的历史。如1960年1月，科学家首次乘坐“的里雅斯特”号深海潜水器，首次成功下潜至马里亚纳海沟底进行科学考察，发现海沟底部高达1100个大气压的巨大水压，对于人类是一个巨大的挑战，但令人惊奇的是，在这样一个高压、漆黑和冰冷的世界（极少数海底受地热的影响水温可高达380℃），科学家们竟然看到有一条比目鱼和一只小红虾在游动。

太平洋边缘深海沟的断裂活动、强地震，以及突然的海底变形，常常伴随大海啸的发生。据统计，公元479～1956年，在太平洋总共发生308次大海啸，次数之多居世界大洋之首。

与海沟相伴随的地质活动还有火山，海沟的火山作用是以安山质为特征的。如，海沟众多的太平洋边缘地带，素有“太平洋火环”之称，地球上的522座活火山，有322座在太平洋地区，而且大多分布在太平洋边缘地带。如长白山火山就是一种与太平洋板块在东亚大陆地幔转换带中滞留和深部脱水等过程密切相关的一种弧后板内火山，即发生在海沟周围的火山。

在很多情况下，火山岩组分有着侧向变化，即从岛弧系的靠大洋一侧为拉斑玄武岩，向大陆一侧碱性熔岩和安山质熔岩增多。已知高热流带是出现在某些岛弧的靠大陆一侧，例如，西太平洋的一些岛弧。海沟较明显的地球物理特征是一条非常显著的负重力异常带，它出现在地形海沟之下，或者出现在海沟与岛弧或大陆边缘之间。大洋板块下插到地幔一定深度之后，因强烈受热，洋壳上层岩石尤其是具有较低熔点的、富含水分的海洋沉积物发生部分熔融，加上覆岩石圈板块也发生部分熔融，便形成具有以中性成分为特征的岩浆。岩浆上升，引起广泛的火山活动，形成了环太平洋火山带。

世界海洋的平均深度不到四千米，而全球十九条海沟的深度都在七千米以上。处在大洋深处的海沟的秘密吸引了许多勇敢的科学家。尤其是那全长2500余公里、深达1万多米的马里亚纳海沟，更是引人注意。该海沟南端的“挑战者深坑”深达11022米，是目前人类已知的地球的最深处，最初发现这个深坑的是英国“挑战者”号海洋调查船。1875年3月23日，“挑战者”号到达关岛以南的海域，第一次测深就测到了8148米，随即玻璃温度表在海水强大压力下被压得粉碎。后来，俄国、美国、德国纷纷派海洋调查船进入马里亚纳群岛水域进行调查，导致了马里亚纳海沟的发现。

100年后，苏联人公布了对马里亚纳海沟的探测结果。此后，人们向“挑战者深坑”发起挑战，第一个挑战者是瑞士的杰·皮卡德和美国的唐·沃尔什。杰·皮卡德是瑞士著名深潜器制造专家阿·皮卡德之子。父子俩为了向海底挑战，奋斗了20余年，1952年，他们设计出可载2—3人的深潜器“的里雅斯特”号，1959年潜至5530米，以后又潜到7315米。在这之后，试潜小组制定了向“挑战者深坑”进军的计划，1960年1月，杰·皮卡德和他的助手美国海军上尉沃尔什，信心十足地爬进“的里雅斯特”号，从关岛西南354公里处下潜，直达沟底，并在“挑战者深坑”内发现鱼虾，胜利完成了探险。

图为马里亚纳海沟

1957年，苏联海洋研究所对马里亚纳海沟进行了详细的探测，并用超声波测深仪在它的西部发现了一条特别深的海渊。这条海渊位于北纬11°20＇9"东经142°11'5”，最深的地方达到一万一千零二十二米，是这今为止人们知道的最深的地方。海渊大约有七个贝加尔湖那么深，若把世界最高的珠穆朗玛峰加上一座泰山，放到海沟里去，也不能露出水面。在这样的海底，氧气缺少，水的压力非常大。

继“的里雅斯特”号深潜器告捷后，1962年，法国“阿基米德”号深潜器来到千岛群岛海面，对堪察加海沟进行探险，当下潜到8000米时发现了鱼，同时进行了海底采样。再一次证明，海沟深处不是人们通常认为的那样寒冷，寂静。那里不但有鱼虾，还有其它生命，海沟这一神秘的处所，不但受到地质学家和生物学家的重视，还引起了环境保护专家的注目。

1991年7月至8月，日本海洋科技中心的调查潜器—“深海6500”号在日本海沟和南海海槽实施潜航考察。在水深约6000m的日本海沟，发现了能证实太平洋板块在东北日本弧下沉入的裂缝。

日本海沟的海侧斜面，在客观上由于存在与海沟平行的地沟一地垒群而独具特点。“深海6500”在这地沟东西两侧陡崖上进行潜航。陡崖形成2～3级的阶梯状地形，已经发现在与海沟轴平行的南北方向上有很多裂缝群不断发展。裂缝宽度从几米到一—15m，其落差从2m到3m，几乎没有沉积物，形成了薪新的时代。

图为日本海沟

2023年6月22日，美国海岸警卫队称，此前在参观“泰坦”号邮轮残骸时失踪的美国深海潜水器，已在沉船地点附近发生“灾难性内爆”。

据悉，观光潜艇"泰坦号"载着5名乘客，18日从加拿大下潜探访沉没泰坦尼克号，之后在大西洋海域失联，就在22日5人达到"氧气存活极限"96小时之后，搜救队发现疑似残骸，美国旅游公司"海洋之门探险"（OceanGate Expeditions）23日凌晨发布声明，认为潜艇中包含英国富豪、巴基斯坦富商父子等5名乘客已经不幸死亡。而美国海岸警卫队也称，从海底遥控探测车发现的碎片，已被评估为潜艇的一部分。

图为美国海岸队工作现场

基于对于海沟的形成原因的探索，学界也出现了许多与之相关的假说。

假定海沟与洋中脊是同期产物：按照目前流行说法，海沟是地幔对流下降流导致地壳下弯的结果，它使洋中脊增生的地壳长度缩短，那么，地球上洋中脊和海沟的形成期将发生在晚休罗世以前，千岛海沟和日本海沟至少已经吞了一段现今的北太平洋宽度的洋壳，并且，目前的大洋格局就是当时的分布格局。显然，这种动态的观点不能取得陆上证据的支持，而大洋两岸静止的观点也是不符合现实的。—海沟与洋中脊不是同期产物，但仍然是洋壳消减带：海沟形成时代早于洋中脊以及海沟是洋壳消减带的提法无证据。

海沟与洋中脊不是同期产物：据上述，得此结论无疑。海沟的形成期为海沟轴部最老水平沉积物的形成期。

如果海沟性质类同于洋中脊，那么海沟应该存在有张性应力场，并且与洋中脊一样，每年有一定量的扩张，这样，海沟因其比洋中脊更深入地球内部，总有一天，它将成为更加典型的洋中脊，一个大洋中将对称地出现两条或多条平行的洋中脊。因为现实世界里找不到这样的例子，所以，海沟的性质不同于洋中脊。

性质介于洋中脊和山脉之间的地质体是稳定的地块，在地史中，它一直处于稳定状态，既不会被褶皱成山，也不会被拉张成裂谷或洋中脊。海沟不属于这一类。那么，海沟性质类同于山脉。

由于绝大多数山脉是地球体积缩小的产物，海沟性质类同于山脉，所以，海沟主要是造山期形成的产物。

既然海沟是地球体积缩小的产物，所以海沟的形成模式应该是相邻两板块的共同下沉可以形成海沟，一个板块向另一个板块的人覆式缩短地壳可以形成海沟，一个板块与另一个板块的包嵌式缩短地壳可以形成海沟，一个板块与另一个板块的推叠式缩短地壳可以形成海沟，一个板块与另一个板块的铆钩式缩短地壳可以形成海沟。所以，海沟可以是山脉的负向构造，也可以不是山脉的负向构造，但海沟总是比本身板块其他位置和相邻板块的大部分位置低，不会与山脉一样成为向上的正向构造。

因为海沟性质不同于洋中脊，所以海沟也不会是洋中脊的负向构造。

因为山脉属于地球体积缩小的产物，所以海沟是地球收缩力(压缩力)作用的产物。地球的膨胀力作用也可以形成狭长的低洼地带，但它们被人们习惯称为裂谷、地堑或“某海”。

海沟可以形成于地球周长、表面积缩小的开始阶段，也可以形成于地球周长改变量持续增大阶段或地球周长改变量持续减小阶段。无论形成于哪一阶段，海沟本身所具有的地壳缩短量都是有限的。

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