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海沟

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概述

海沟海沟

海沟是海底地形中的一部分,是海底最深的地方,最大水深可达到10000多米。海沟是位于海洋中的两壁较陡、狭长的、水深大于5000米(如毛里求斯海沟5,564米)的沟槽。
一般分布于大洋边缘。如太平洋的菲律宾海沟、大西洋的波多黎各海沟等。而且与大陆边缘相对平行。世界大洋约有30条海沟,其中主要的有17条。属于太平洋的就有14条。
地球上主要的海沟都分布在太平洋周围地区,环太平洋的地震带也都位于海沟附近。地球上最深、也是最知名的海沟是马里亚纳海沟,它位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧,深度大约11,033米。1951年英国挑战者Ⅱ号在太平洋关岛附近发现了它。
地质学上,海沟被认为是海洋板块和大陆板块相互作用的结果。密度较大的海洋板块以30度上下的角度插到大陆板块的下面,两个板块相互摩擦,形成长长的"V"字型凹陷地带。另外,科学家还认识到所有的海沟都与地震有关。环太平洋的地震带都发生在海沟附近。这是因为海沟区的重力值比正常值要低,它意味着海沟下面的岩石圈被迫在巨大的压力作用下向下沉降。

海沟有以下特征:

①海沟长一般在500~4500千米,宽40~120 千米。地球上最深的马里亚纳海沟深达11,033米。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。

②海沟两侧普遍具阶梯状的地貌,地质结构复杂,发育蓝闪石片岩相高压低温变质带。海沟中的沉积物一般较少,主要包括深海、半深海相浊积岩。海沟是大洋地壳与大陆地壳之间的接触过渡带。

③海沟的两面峭壁大多是不对称的"V"字型,沟坡上部较缓,而下部则较陡峭。平均坡度为5度到7度。偶尔也会遇到45度以上的斜坡。

④海沟为重力负异常带,自由空间异常值低达-200 毫伽以下,热流值仅为1HFU左右,低于地壳平均热流量。⑤沿海沟分布的地震带是地球上最强烈的地震活动带。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源带。

海沟常呈弧形或直线形展布,长500~4500公里,宽40~120公里,水深多为6~11公里。大多数海沟有不对称的 V字形横剖面。其洋侧坡(也称外壁)较缓,陆侧坡(也称内壁)较陡;沟坡的上部较缓,下部较陡,平均坡度为5°~7°。但汤加海沟有陡达45°的沟坡。海沟斜坡地形复杂,切割强烈,多见峡谷、台阶、堤坝和洼地等。沟底可被沉积物充填成不宽的平底。沟底的沉积物不厚,大多不超过1公里,有红粘土和硅质沉积,也有来自相邻大陆或岛弧的浊流沉积和滑塌沉积。海沟与洋盆之间,常有宽缓的海底高地,随海沟走向延伸,这种高地高出洋盆底部300~500米,称为外缘隆起。外缘隆起靠海沟一侧坡度较陡,靠洋盆一侧坡度较缓。海沟是岩石圈板块的汇聚型板块边界(消亡边界),大洋岩石圈板块在此俯冲、消亡。主分布于环太平洋区,也见于印度尼西亚之西的印度洋和加勒比海域。在太平洋西部和印度洋,海沟与岛弧平行排列;在太平洋东部,海沟与陆缘火山链相伴随。[2]

地貌概述

海沟马里亚纳海沟
地球上主要的海沟都分布在太平洋周围地区,环太平洋的地震带也都位于海沟附近。地球上最深、也是最知名的海沟是马里亚纳海沟,它位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧,深度大约11,034米。1951年英国挑战者Ⅱ号在太平洋关岛附近发现了它。

在地质学上,海沟被认为是海洋板块和大陆板块相互作用的结果。密度较大的海洋板块以30度上下的角度插到大陆板块的下面,两个板块相互摩擦,形成长长的"V"字型凹陷地带。另外,科学家还认识到所有的海沟都与地震有关。环太平洋的地震带都发生在海沟附近。这是因为海沟区的重力值比正常值要低,它意味着海沟下面的岩石圈被迫在巨大的压力作用下向下沉降。

海沟是岩石圈板块的汇聚型板块边界(消亡边界),大洋岩石圈板块在此俯冲、消亡。主要分布于环太平洋地区,也见于印度尼西亚之西的印度洋和加勒比海域。在太平洋西部和印度洋,海沟与岛弧平行排列;在太平洋东部,海沟与陆缘火山链相伴随。

海沟是岩石圈板块的汇聚型板块边界(消亡边界),大洋岩石圈板块在此俯冲、消亡。主要分布于环太平洋地区,也见于印度尼西亚之西的印度洋和加勒比海域。在太平洋西部和印度洋,海沟与岛弧平行排列;在太平洋东部,海沟与陆缘火山链相伴随。

在现代海沟的研究基础上,古海沟的鉴定有3个主要标志:蛇绿岩套;高压低温变质带,以蓝闪石片岩为特征,发育挤压和剪切构造;混杂岩。板块俯冲作用常被用于解释海沟成因。但海沟的形成与俯冲的机理相当复杂,仍有待于深入综合研究。

地形特征

海沟大洋海沟剖面示意图
海沟长一般在500~4500千米,宽40~120 千米。地球上最深的马里亚纳海沟深达11034米。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。海沟两侧普遍具阶梯状的地貌,地质结构复杂,发育蓝闪石片岩相高压低温变质带。海沟中的沉积物一般较少,主要包括深海、半深海相浊积岩。海沟是大洋地壳与大陆地壳之间的接触过渡带。

海沟的两面峭壁大多是不对称的“V”字型,沟坡上部较缓,而下部则较陡峭。平均坡度为5度到7度。偶尔也会遇到45度以上的斜坡。海沟为重力负异常带,自由空间异常值低达-200 毫伽以下,热流值仅为1HFU左右,低于地壳平均热流量。沿海沟分布的地震带是地球上最强烈的地震活动带。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源带(见贝尼奥夫带)。

海沟分布在活动大陆边缘,主要见于环太平洋地区。在太平洋西部,海沟与岛弧平行排列;在太平洋东缘,海沟与陆缘火山弧相伴随。大西洋和印度洋也有少数海沟。环太平洋的地震带也都位于海沟附近。地球上最深、也是最知名的海沟是马里亚纳海沟,它位于西太平洋马里亚纳群岛东南侧,深度大约11,034米。1951年英国挑战者Ⅱ号在太平洋关岛附近发现了它。

海沟与岛弧紧密共生构成统一的弧沟系。大多数海沟位于岛弧向洋一侧;也有少数海沟见于岛弧陆侧的边缘盆地中,如南海东缘的马尼拉海沟、所罗门海的新不列颠海沟和珊瑚海的新赫布里底海沟等。这些海沟除长度较小外,其他形态特点与一般海沟无异。

一般来说,海沟的形状多为弧形或者直线形,长150千米到4500千米,宽40千米到120千米,水深在6000米到11000米之间。海沟的两面峭壁大多是不对称的"V"字型,沟坡上部较缓,而下部则较陡峭。平均坡度为5度到7度。偶尔也会遇到45度以上的斜坡。

海沟主要分布在活动的大陆边缘。世界上最重要的海沟,几乎都聚集在太平洋。世界最深点所在地-玛利亚那海沟,就在太平洋西部。大西洋的波多黎哥海沟和南桑威奇海沟所处位置都是在大洋边缘。

在地质学上,海沟被认为是海洋板块和大陆板块相互作用的结果。密度较大的海洋板块以30度上下的角度插到大陆板块的下面,两个板块相互摩擦,形成长长的"V"字型凹陷地带。另外,科学家还认识到所有的海沟都与地震有关。环太平洋的地震带都发生在海沟附近。这是因为海沟区的重力值比正常值要低,它意味着海沟下面的岩石圈被迫在巨大的压力作用下向下沉降

地形变动

海沟南所罗门海沟
地壳结构
海沟洋侧坡是大洋盆地岩石圈的直接延续,地壳结构一般属于正常的大洋地壳。海沟的轴部地壳开始增厚,但仍具有洋壳的3层结构。轴部地壳增厚主要是由于层 3增厚的结果。层3厚度可达7~9公里,比标准洋壳的层3(4~5公里)厚。有的海沟轴部莫霍面的深度超过海面之下20公里,如千岛-堪察加海沟和汤加海沟。 但也有轴部地壳无明显增厚的,如琉球海沟和阿留申海沟。自轴带向陆一侧,地壳厚度普遍急剧增大。海沟大体上是大洋地壳与大陆地壳(或过渡型地壳)之间的接触过渡带。

地震活动
海沟及其伴生的火山弧,位于板块俯冲边界,有强烈的地震活动。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源带,称为贝尼奥夫带,其形成与板块俯冲作用有关。海沟本身主要为浅源地震带。大量的浅源地震发生于海沟陆侧坡一带。其震源机制多数显示为逆断层型,反映了俯冲板块与上覆板块之间的汇聚挤压作用。浅源地震也见于海沟轴部和洋侧坡。在洋侧坡和外缘隆起,地震震源机制多显示引张作用。这可能是由于大洋板块俯冲下弯,使弯曲部凸面的板块表层处于伸张状态所致。中、深源地震则主要分布在火山弧及弧后地区。

重力与磁异常
20世纪20~30年代,荷兰学者F.A.芬宁·梅因纳斯首先发现海沟是重力负异常带。自由空间异常与均衡异常最低值位于海沟轴部或略偏陆侧。自由空间异常低达-200毫伽以下,显示出海沟地区的地壳均衡状态遭到剧烈破坏。负重力异常表明:在均衡调整作用下,该带具有上浮而使海沟地形消失的趋势。但板块的俯冲沉潜作用与均衡上浮力相对抗,使深邃的海沟地形得以维持。俯冲作用使海底岩石圈下陷,并代之以增厚的水层,必然会导致重力值降低。故负重力异常的存在也为俯冲作用的存在提供了佐证。外缘隆起则伴有不大的重力正异常。有的海沟未发现磁异常,或仅有微弱的正或负的磁异常。有的海沟(如阿留申海沟和日本海沟)已发现条带状磁异常与海沟轴斜交,条带状磁异常越过海沟轴,延伸入海沟内壁下数十公里,其异常幅度向陆侧逐渐降低。这可能是大洋板块向陆侧俯冲的反映。

热流
海沟是冷板块的下潜处,其热流值低达1微卡/(厘米2·秒)以下。由于岩石的热导率极低,俯冲的速度却较快,下插板块的温度就比同深度的地幔的温度低得多,海沟及海沟内壁附近出现很低的地温梯度和热流值,所以海沟本身缺乏火山活动,海沟深部可出现高压低温变质作用。而海沟向火山弧的方向,热流值却显著升高。[1]

分布区域

世界大洋主要海沟和海槽(深度超过5000米者)

(一)太平洋 

(图)海沟

(图)海沟

(图)海沟

(图)海沟

(图)海沟

(图)海沟


(二)大西洋

(图)海沟 (图)海沟 (图)海沟

(三)印度洋
(图)海沟 (图)海沟 (图)海沟

(四)北冰洋
(图)海沟 (图)海沟 (图)海沟

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