当前位置： 秘鲁 >> 旅游景点 >> 马里亚纳海沟是如何形成的
一、马里亚纳海沟概述
马里亚纳海沟位于菲律宾东北、马里亚纳群岛附近的太平洋底，北起硫黄列岛、西南至雅浦岛附近。它全长千米，为弧形，呈南北走向，平均宽70千米，大部分水深在米以上，这是一片人类还未深入探索的海洋区域。海沟底部高达个大气压的巨大水压，对于人类是巨大的挑战。深海是高压、漆黑和冰冷的世界，通常的温度是2℃。马里亚纳海沟向北与伊豆小笠原海沟衔接，后者最深处达米。
马里亚纳海沟底部的3D虚拟图（据互联网资料）
马里亚纳海沟底部地形图片（据互联网资料）
海沟在平面上大多呈弧形向大洋凸出，横剖面呈不对称的V字型，近陆侧陡峻，近洋侧略缓。太平洋板块在这里俯冲到菲律宾板块之下。马里亚纳海沟是亚欧板块和太平洋板块碰撞形成的。亚欧板块是大陆板块，碰撞上升形成岛弧，而太平洋板块碰撞后下陷形成海沟，就是马里亚纳海沟了。
马里亚纳海沟不仅有全球最深的斐查兹海渊（深度米），还有正在扩张的弧后盆地—马里亚纳海槽，以及正在活动的火山弧—伊豆小笠原马里亚纳岛弧。地质学界认为，马里亚纳海沟是揭示板块俯冲动力、火山活动、深部构造、地幔物质能量交换、深海洋流、极端环境的生命过程的地球“窗口”。
马里亚纳岛弧-海沟的3D构造地质剖面略图（据Hussongetal.,）
展示主要构造单元及其构造关系
地球的最深处是马里亚纳海沟南端的“挑战者海渊”，深达1.1万米。年1月23日，瑞士探险家雅克·皮卡德和美国海军中尉唐·沃尔什，乘坐“的里雅斯特"号深海潜水器，下潜到了马里亚纳海沟的最深处的“挑战者海渊”，下潜花了5个小时，在海底停留20分钟，深度显示为米。
年3月24日，日本的“海沟”号机器人被米长的一次缆缓缓放向海底，母船操作室内的监视器显示出潜水器发回的图像资料。经过三个半小时的“行进”，“海沟”号到达“挑战者海渊”底部，这时测深表显示的水深值是.3米，修正水深为.4米。
年，美国导演詹姆斯·卡梅隆独自驾驶载人潜水器到达马里亚纳海沟底部；年5月，美国探险家维克托·韦斯科沃在马里亚纳海沟打破人类最深潜水纪录，下潜深度米。
年10月，我国自主研制的重器“奋斗者”号载人潜水器突破万米深潜水，下潜的深度达到米，创造了我国载人深潜的新纪录。
二、全球俯冲带的分布特征
全球的活动大陆边缘包括：海沟－岛弧－弧后盆地、弧后前陆冲断带等单元。主要出现于环太平洋、印度洋北缘、地中海等地，包括安达曼海、南中国海、白令海盆、鄂霍茨克海盆、千岛海盆、日本海盆、班达海、菲律宾海、南美南端、加勒比海、阿拉斯加、东、西地中海等地。
全球汇聚型板块边界分布图（Frischetal.,）
全球著名的海沟包括：中美海沟（MiddleAmericaTrench）、秘鲁-智利海沟（Peru-ChileTrench）、南桑威奇海沟（SouthSandwichTrench）、Puysegur海沟、克马德克（KermadecTrench）、汤加海沟（TongaTrench）、Vityaz海沟、马努斯海沟（ManusTrench）、Sorol海槽（SorolTrough）、Lyra海槽（LyraTrough）、新几内亚海沟（NewGuineaTrench）、Ayu海槽（AyuTough）、Yap-Palau海沟（Yap-PalauTrench）、马里亚纳海沟（MarianaTrench）、菲律宾海沟（PhilippineTrench）、伊豆-小笠原海沟（IzuBoninTrench）、冲绳海槽（OkinawaTrench）、NankaiTrough、千岛海沟（KurilTrench）和阿留申海沟（AleutianTrench）等。
全球板块构造边界及其运动矢量图（Schellart和Rawlinson，）
图中主要俯冲带名称:Ad—Andaman,Ak—Alaska,Am—CentralAmerica,An—LesserAntilles,At—Aleutian,Be—Betic—Rif,Bl—Bolivia,Br—NewBritain,Cb—Calabria,Ch—Chile,Co—Colombia,Cr—SanCristobal,Cs—Cascadia,Cy—Cyprus,Ha—Halmahera,Hb—NewHebrides,Hk—Hikurangi,Hl—Hellenic,Iz—Izu—Bonin,Jp—Japan,Jv—Java,Ka—Kamchatka,Ke—Kermadec,Ku—Kuril,Me—Mexico,Mk—Makran,Mn—Manila,Mr—Mariana,Na—Nankai,Pe—Peru,Pr—PuertoRico,Pu—Puysegur,Ry—Ryukyu,Sa—Sangihe,Sc—Scotia,Sh—SouthShetland,Sl—NorthSulawesi,Sm—Sumatra,To—Tonga,Tr—Trobriand,Ve—Venezuela.Incipientsubductionzones:Ct—Cotobato,Gu—NewGuinea,Hj—Hjort,Js—JapanSea,Mo—Muertos,Ms—Manus,Mu—Mussau,Ne—Negros,Ph—Philippine,Pl—Palau,Pn—Panama,Sw—WestSulawesi,We—Wetar,Ya—Yap.
全球汇聚板块边界（海沟组成）类型分布图（Frischetal.,）
三、马里亚纳海沟地质地貌特征
马里亚纳海沟是地球表面的一道狭窄的“痕迹”，呈弧形展布，长约千米，平均宽为70千米，大部分深度超过米。它大约形成于万至万年前，当时太平洋板块俯冲进入菲律宾海板块的下面，在太平洋西部形成一系列的海沟，马里亚纳海沟是其中的一部分。
马里亚纳海沟及其邻区海底深度图（据谷歌地图）
马里亚纳区域从西向东，依次可以划分为残余岛弧、弧后裂谷、火山弧、弧前、海沟等单元。马里亚纳海沟在走向上强烈弯曲，向东突出。马里亚纳海沟也代表年轻海沟，是西太平洋边缘改造的产物。
马里亚纳区域地质海底深度斜视3D图（Chardwik，）
紫色最深，红色最浅，绿色为海岛；主要构造单元包括：海沟、弧前、火山岛弧、弧后
马里亚纳区域地质海底深度斜视3D图（Chardwik，）
白色虚线为海沟、黄色虚线为火山弧、红线为弧后扩张中心、残余岛弧为黑色虚线。马里亚纳弧后盆地由火山岛弧伸展裂解形成
利用多波束回声测深仪，绘制出了地球上最深处--挑战者深渊(ChallengerDeep的3D深度地图。在马里亚纳海沟发现四座“海底桥梁”跨越海沟。这些“桥梁”比周围的海床高出米，“海底山”相对高度约米，由太平洋板块向菲律宾板块下俯冲形成。
左图为马里亚纳海沟“挑战者”深渊高分辨海底深度图（加德纳等，）
“挑战者”右图为挑战者深渊在马里亚纳海沟的位置图
马里亚纳海沟“挑战者”深渊高分辨海底深度图（加德纳等，）
科学家还利用多束回声测深仪测量了地球最深处—挑战者深渊(ChallengerDeep)高精度的海底地形（），在关岛附近的马里亚纳海沟发现4座横跨海沟底部的“桥梁”。有些“海底山”高米，当一个构造板块被拖到另一个构造板块下方，就会形成横跨海沟的桥梁。这些桥梁比周围海床高出米（加德纳等，）。
这些海脊是1.8亿年西太平洋板块与更年轻的菲律宾板块相互碰撞俯冲过程中形成的。随着年龄的增加，大洋地壳会风蚀冷却，太平洋地壳更古老，正缓慢俯冲到菲律宾板块下。当太平洋板块上的海山被拖拽到菲律宾板块下面时，海山将紧密地抵达海沟沟壁，形成这些海脊，并可能引发地震,如年3月日本大地震（加德纳等，）。
沿俯冲带上集聚的压力会由于板块的活动而突然释放，并造成海底地震而引发海啸。在马里亚纳海沟深处，一些“泥火山”分布于陡峭的斜坡上，由来自俯冲板块的泥浆与气体形成，对于研究测海底地质活动具有重要价值。
四、菲律宾海板块与马里亚纳海沟的形成和演化
马里亚纳海沟处于菲律宾板块的东缘，太平洋板块沿着海沟向菲律宾板块下方俯冲。马里亚纳海沟增生楔不发育（Frischetal.,）。
菲律宾板块及其邻区俯冲带构造图（Zahirovic_etal_）
左图马里亚纳岛弧地形图（据互联网资料）
右图为菲律宾板块构造地质略图（Anderson，）
右图为伊豆–小笠原-马里亚纳俯冲带构造叠加于海底深度图上，标示了大洋地壳年龄和海底断裂带，以及相对菲律宾海板块的俯冲运动速率。MP：马里亚纳微板块（Anderson，）
菲律宾海板块由东部活动岛弧、弧后盆地和西部不活动弧后盆地组成。包括西菲律宾弧后盆地、Kyushu–Palau洋脊、PareceVela弧后盆地（形成于渐新世晚期到中新世中期）、西马里亚纳洋脊、马里亚纳海槽（仍活动的弧后伸展区）（Okino，）。它的南部与太平洋板块之间的相对位移量较小。菲律宾海板块西部由古近纪的两期海底扩张形成（南北向伸展），而其东部1/3由第三纪中晚期两期弧后或弧间Palau-Kyushu洋脊扩张形成（东西向伸展）。
西菲律宾海为北西西向展布弧后盆地，张开于55－30Ma，30－26Ma扩张期间没有岩浆活动（Deschampsetal，）。东菲律宾洋盆（PareceVela盆地）、马里亚纳弧后盆地扩张中心北北西向展布，目前尚在扩张过程中，东菲律宾海盆地具有斜向扩张的构造特征。
本区新生代弧后盆地（如菲律宾海盆地、PareceVela盆地）的形成演化，主要与太平洋、菲律宾板块后撤俯冲有关（Hall,；SchellartandLister,）。东南亚-西太平洋弧后盆地的发育可以划分为几个阶段（Honzaetal，）：
1）早期阶段（特提斯阶段）（始新世－渐新世，50－35Ma）：形成西菲律宾盆地、苏拉维西盆地、卡罗林板块（HonzaandFujioka，）。2）过渡阶段（渐新世到中新世，30－20Ma）：南中国海、索罗门海、苏拉维西海以及苏禄海扩张中心形成。构造上为交替期。3）近期阶段（太平洋阶段）（上新世－第四纪）：主要形成马努斯盆地、班达海盆地、安达曼海盆地、东菲律宾海盆地（PareceVela海盆）、马里亚纳海盆地。主要与太平洋板块向西俯冲相关。
西太平洋俯冲带弧后扩张具有反时针运动特点，由北向南，50Ma以来弧后盆地的扩张速率和宽度增大，海沟向太平洋方向持续迁移（Maruyamaetal.；Heineetal.，）。
马里亚纳海沟的深度走向上发生变化，与太平洋板块上地形古海山被俯冲的影响有关，海山俯冲造成海沟深度变迁。海山俯冲造成上覆的菲律宾海板块边缘发生抬升（Chardwik，）。
马里亚纳海沟平面上呈向东突出的弧形展布，控制其几何形态主要作用力与区域上板块运动有关。地质历史上，太平洋板块一直发生向东的迁移撤退（“rollingback”），马里亚纳海沟也持续向东迁移。但是马里亚纳海沟的南、北两端，分别被小笠原群岛洋底高原和卡罗琳（Caroline）海岭俯冲碰撞阻塞作用所固定，造成了马里亚纳俯冲带及其弧后盆地呈香蕉形向东突出（Chardwik，）。
五、马里亚纳海沟与太平洋俯冲板片动力学
一个大洋岩石圈向另外一个大洋岩石圈之下俯冲时，形成“洋-洋俯冲”的汇聚型板块边界，主要分布在西太平洋马里亚纳海沟、菲律宾海沟和汤加海沟一带。这一类型的俯冲边界通常具有较陡的俯冲角度和较深的俯冲深度。
地质学理论认为，当俯冲板块过度挤压时，将抬升地球表面的岩石，这些岩石将隆升到海平面以上，形成一些弧形列岛，这就是岛弧。在漫长的地质时代里，岛弧发生横向迁移，碰撞和拼合，最终组成大陆块体，所以，板块俯冲带一般被认为是大陆地壳形成的“工厂”。
东亚俯冲板片的地震层析成像（Wuetal.,）
西太平洋板片俯冲倾角变化特征
（由南向北变缓倾）（据互联网资料）
地震层析成像揭示的过渡带俯冲板片几何形态特征（蓝色）
及其毕尼奥夫带应力状态（据Goesetal.,修改）
图中箭头指示横剖面位置及其下倾方向。蓝色几何图形代表板片形态（依据快速的地震波异常范围）；水平黑线代表地幔过渡带底界(~km深处)；对于平坦板片，标明了平坦段的长度（白色数字）；对于下插板片，标明了连续板片的深度（黑色数字）；板片内圆圈指示中层(–km)和深层(–km)震源机制和主要为下倾伸展（黑色）或挤压（白色）。
俯冲带代号如下：RYU—琉球群岛，IZU—伊豆群岛，HON—本州，KUR—千岛群岛，KAM—勘察加，ALE—阿留申，ALA—阿拉斯加，CAL—卡拉布里亚，HEL—希腊，IND—印度，MAR—马里亚纳，CAS—卡斯卡底，FAR—法拉龙，SUM—苏门答腊，JAV—爪哇，COC—可可斯，ANT—安的列斯，TON—汤加，KER—克马德克，CHI—智利，PER—秘鲁，SCO—斯科舍
核幔界面的板片俯冲与D“层的成因关系示意图
（Hirose，）
本文据（李江海，，《亚洲大地构造》（讲义））修改补充
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