海沟多发育于俯冲带中，而俯冲带是全球物质再循环的重要场所，亦常被称为“俯冲工厂”。板块俯冲是地球内部系统最核心的地质过程，板块及其所携带的沉积物在海沟处俯冲到地幔深处，经历了强烈变质变形和脱水作用，发生显著的物质循环再造，因此海沟是实现地球表面及其内部物质和能量交换、陆壳生长、壳-幔相互作用的重要场所，进入海沟的沉积物也构成了全球物质循环的重要部分。同时海沟沉积物对火山和地震活动、矿产资源分布等具有广泛且深刻的影响。另外海沟沉积物储藏了大量的碳而影响着全球气候变化。因此认识海沟沉积物的性质变化，对于理解区域能量与物质交换有着重要的作用。目前，对海沟沉积物的研究多集中于沉积物和构造运动关系的研究，例如海沟沉积物的厚度对附近板块的弯曲度以及地震强度的影响关系的研究，海沟汇聚边缘前的构造侵蚀作用以及俯冲带地震海啸的研究等，而对海沟内后期充填沉积的沉积环境和沉积特征等方面的研究仍较为薄弱，受限于取样深度，目前较普遍的研究手段也多以地球物理方法为主。

一、海沟的形成和分布

⒈海沟的形成和形态

海沟是两板块相向汇聚的地方，和同时形成的岛弧、弧后盆地共同形成了一组具有成生联系的沟-弧-盆体系。汇聚板块边缘有两种可能的构造特征：①在大陆汇聚边缘或活动大陆边缘，大洋岩石圈俯冲到大陆岩石圈之下；②在大洋汇聚边缘，大洋岩石圈俯冲到另一大洋岩石圈之下，如马里亚纳海沟即太平洋板块俯冲到菲律宾板块之下形成的。前者称智利型,陆坡之下即为海沟(图1b)，后者即马里亚纳型，依次发育边缘海盆、岛弧及海沟(图1a)。

A—A′:马里亚纳型；B—B′:智利型

图1两种大陆活动边缘类型

海沟常见于深海的AbyssalZone(～m)和HadalZone(m)中，该区域仅占全球海洋面积的1%～2%。海沟是两壁陡峭且狭窄的“V”形槽状洼陷,常呈弧形或直线形展布，一般长～km，宽40～km，较之毗邻洋底深～m。海沟是海洋中最深的部分，目前测得的海洋最深处位于马里亚纳海沟的挑战者深渊，水深为±25m。

海沟两侧的斜坡，近陆地的一侧称为“内坡”或“陆坡”，较为陡峭，近海的一侧称为“外坡”或“洋坡”，地形坡度略缓。通常情况下，沟坡的上部较缓，下坡较陡，整个坡度平均为5°～7°，但个别海沟坡度较陡，如汤加海沟的沟坡坡度可达45°，波多黎各海沟内坡的平均坡度可达15°，最陡处达24°～30°。海沟斜坡地形复杂，切割强烈，多见峡谷、台阶、堤坝和洼地等，海沟底部海山、海丘普遍发育。

⒉海沟的分布

据统计，全球共有40余条超过m的海沟，已知的29条分布在太平洋边缘，特别是西太平洋边缘；印度洋有7条，大西洋有5条，北冰洋仅有两条，且深度均小于m。研究程度相对较高且比较著名的海沟有27条(图2)。

图2全球海沟分布图

二、海沟沉积物的来源

进入海沟的沉积物主要包括两种来源：①俯冲大洋板块从海沟下潜时被上盘板块刮削下来的沉积盖层和洋壳碎片，连同板块上的深海沉积物可堆积到海沟的向陆侧形成增生楔形体和混杂堆积(图3a)，是一种构造作用形成的堆积；这部分物质大部分会随着板块进入地幔而消耗(图3a)。②海沟逐渐形成后通过沉降以及其他各种沉积作用充填入海沟的沉积物(图3b—3d)。相向汇聚的两板块间应力作用若强，则有助于刮削俯冲板块上的深海沉积物，甚至洋壳(图3a)；若弱，则可允许沉积物俯冲于上地幔之中。因此,智利型边缘是最易找到俯冲增生棱柱体的地方；而在马里亚纳海沟、日本海沟、中美海沟、千岛—堪察加海沟(图3b)、华盛顿—俄勒冈海沟(图3c)、阿留申海沟(图3d)等地则不易发现俯冲增生棱柱体。这些海沟以后期远洋-半远洋以及陆源等充填沉积为主,沉积物呈水平产出,并具有正常地层层序,仅在较陡峭的岛弧坡面发生滑塌堆积使得沉积层复杂化。

图3不同海沟内充填的沉积物类型示意图

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