西太平洋翻涌的怒波之下，隐藏着地表最深的地方——马里亚纳海沟。
太平洋板块俯冲到菲律宾海板块之下，形成了如此的深渊海沟。
随之产生两个问题：
（1）海沟为什么是地表最深的大地构造单元？
（2）地球众多海沟中为何马里亚纳海沟最深？
1. 为何海沟最深？
先放一张世界的海洋和湖泊深度对比图↓
（图片来源：https://www.visualcapitalist.com/dive-oceans-lakes-drill-holes/）
地球表面由许多岩石圈板块构成，哪里最有希望找到地表最深处？
无外乎在着眼于板块内部和板块边缘。
首先是板块内部。
板块内部能产生较大负地形的区域，莫过于裂谷，也就是板块离散区域，而且很多已由板块内部逐渐发展为板块边界。
在陆地，裂谷成因的贝加尔湖最深处可达 1637 米，
东非大裂谷最深处不过 2000 多米，
红海，一个即将由大陆裂离转化成为大洋的狭海，最深处不过 3050 米。
大陆板块发生伸展、裂解，会逐渐形成洋壳，
在地壳均衡作用下，其最大深度通常也不过是深海平原的深度——约四五千米。
在大洋板块，洋中脊是最大的离散区域，
不过，这里在裂解的同时，不断有新生的岩浆产生，其整体表现为正地形，也是地表最大规模的山脉。
接下来，是板块边缘。
板块边缘分为三种：离散边缘、汇聚边缘和转换边缘。
离散边缘上文已经提及，而单纯的转换（走滑）型板块边缘是指两个板块之间发生水平位移，不具备诞生极端负地形的条件。
只有板块消亡（汇聚）边界是寻找地表最深处的最佳场所，
这里会出现两个板块出现了叠置的情况，即一个板块俯冲到另一个板块之下。
两个板块交汇的地方就是海沟。
2. 什么样的海沟更深？
同样是海沟，马里亚纳海沟为什么最深？达到了 11034 米。
其实海沟的深度受到许多因素影响，主要是俯冲板片的倾角以及海沟内填充物的多少。
2.1 俯冲板片倾角大
世界上类似的俯冲带还有三十多条，近万米深的几条都在西太平洋。
西太平洋海沟深度和俯冲带的板片倾角也相对较大↓
上图或许还不够直观，下图展示的是全球俯冲带的剖面图，
能够更加清晰地观察俯冲板片的几何形态↓
由上图可见，马里亚纳海沟的俯冲倾角尤其夸张，近乎直立。
板片俯冲角度较大，越容易与上盘一起形成深而窄的海沟；
反之，板片俯冲角度较小，容易形成浅而宽的海沟；
马里亚纳海沟为什么会有这么大的俯冲倾角？
这受到许多因素影响。
PS：下面内容相对专业，仅做参考↓
（1）洋壳性质
一般来讲，洋壳越老，其密度越大、越冷、越厚重，其俯冲下插力量也越大，俯冲倾角也较大；
西太平洋的俯冲板片，洋壳年龄普遍较老，在其俯冲角度上也有所体现。
（2）上覆岩石圈的热结构（或厚度）
通常，上覆大陆岩石圈比较厚，其底部及地幔楔的粘滞度也较高，
一方面可以增加板块俯冲界面处的耦合力，
另一方面可以提高板片吸力作用，导致板片趋向于向上运移， 降低板片倾角。
西太平洋地区，以大洋板片向大洋板片俯冲为主，而太平洋东缘多为大洋向大陆俯冲。
大陆岩石圈厚度远大于大洋，其对下伏板片的吸力和耦合力较大，因此安第斯山一侧的俯冲带倾角普遍较小，甚至发育平板俯冲。
（3）板片运动速率或上下盘之间的相对运动状态
上覆板块逐渐远离下盘，或向洋运动速率减小，或俯冲板片后撤，俯冲角度会增加；
反之，上覆板块逐渐向洋运动，且绝对运动速率的逐渐增加，板片倾角会逐渐减小，甚至形成平板俯冲。
（4）地幔物质的流变性质和流动方向
俯冲带附近地幔流变性质越强，板片吸力越大，越不利于形成高角度俯冲；
地幔物质的相对流动方向与板块倾向相反，则有利于板片下沉形成高角度俯冲作用，反之会起到抵消作用。
相关背景知识可参考此前的回答↓
为什么地球会有板块运动，动力机制是什么？地幔是固态的，那大洋地壳是怎么俯冲进去的？
2.2 海沟内填充物少
通常，海沟是个“V”型深坑，所谓：天之道，损有余而补不足，
这么深的坑，八方而来的物质纷纷前来填充。
由于“漏斗效应”，通常海沟沉积物的填充效率高于深海盆地。
量你再深的坑，填满泥沙，也会变浅。
可见，海沟内填充物的多少对海沟深度也起到较大作用。
海沟内填充的沉积物主要有两种来源：
（1）俯冲剥蚀作用
也就是自己刮下来。
板块发生俯冲作用，上下板块之间的摩擦是必然的，上盘底部和下盘顶部都会被刮掉一些物质，这些物质一部分被带进地幔，更多的还是留在海沟内。
马里亚纳海沟整体的剥蚀量较低，与其高陡的俯冲角度有关。
通常低角度俯冲带与上盘接触面大，水平推力更大，与上盘之间的摩擦力也较大，容易刮下更多的岩石碎屑，同时也更容易发生大地震（上图 b）；
而高角度俯冲带与上盘接触面小，向下的拖曳力更大，与上盘之间的摩擦力相对较小，同时由于板片弯曲程度较大，最大弯曲点附近易发生张裂形成堑 - 垒构造，其中地堑处易被刮削下来的沉积物填充（上图 a），这些沉积物也随之被带入地幔。该种俯冲模式通常较少发生大地震。
此外，大洋地壳与水反应发生蛇纹石化，也为俯冲起到了极佳的润滑作用，减弱刮削效率。
（2）周围物质流入
海沟作为地球表层的最深处，具有特殊的地形地貌和沉积过程，被认为是沉积物最终的汇集区。
与紧邻安第斯山脉的智利海沟不同，马里亚纳海沟发育在洋 - 洋俯冲带内，远离具有充足物源供应的大陆地区。
而且，上盘连续的岛弧在海沟近侧形成陆坡、下盘板片挠曲形成的外缘隆起，在海沟两侧形成两道阻碍远洋物源的屏障。
这些海沟以后期远洋 - 半远洋以及陆源等充填沉积为主。
相关研究也证实了这一点：
马里亚纳海沟沉积物碎屑组分，基本上都是从大陆飘来的风尘、缓慢沉积的悬浮物以及火山物质的混合。
2.3 独特的形态
马里亚纳海沟俯冲带有独特的空间形态。
海沟是狭长的带状构造，外观形似耳朵的外廓。
其最深处为被称为挑战者深渊（The Challenger Deep），位于最南端，也就是“耳垂部位”。
这是因为马里亚纳海沟在平面上具有分带性，
即同一条俯冲带，在不同部位，其俯冲板片的几何形态有所差异。
马里亚纳海沟的俯冲板片本就很陡，
但其南部的俯冲板片可能存在纵向的撕裂（约东经 144°15′处），使南缘的俯冲带更陡。
导致南缘板片撕裂的原因有很多，例如板块的差异运动速率、特殊的累积应力条件和地幔的黏滞系数等。
更加高陡的俯冲板片导致马里亚纳海沟南缘的挑战者深渊成为地表最低点。
3. 小结
综上所述，太平洋板块向菲律宾海板块俯冲形成了马里亚纳海沟，
（1）它是洋壳间发生俯冲的产物，俯冲板片较为古老、俯冲角度极大，从而形成了窄而深的海沟形态；
（2）由于是洋内俯冲，远离陆缘沉积物，加之高角度俯冲形成的外缘隆起与上盘的岛弧组成两道屏障，导致海沟内填充的沉积物较少；
（3）受板块运动速率和地幔粘滞系数差异等因素的影响，马里亚纳俯冲板片南段（约东经 144°15′处）存在纵向撕裂，造成其南缘出现更加高陡的俯冲带，形成了目前已知的地表最深处——挑战者深渊。
最后，分享一些生活在马里亚纳海沟的深海生物↓
（来源：Mariana Trench: The Ocean's Deepest Point | Ocean Info）
小飞象章鱼（dumbo octopus），类似于 1941 年迪士尼电影中的小飞象。
它于 1883 年左右首次被发现，章鱼的凝胶状身体使它生活在极端的高压深处。
琵琶鱼是生活在马里亚纳海沟中最著名的动物之一，它的出名主要受益于迪士尼电影《海底总动员》的成功。它以其独特而突出的发光物而闻名，用于吸引猎物和配偶。
这种鲨鱼物种具有鳗鱼般的身体，颜色深棕色至灰色，外观奇特，被称为“活化石”。
皱鳃鲨生活在海底附近，例如马里亚纳海沟内及其周围。
主要参考文献：
Fryer P, Becker N, Appelgate B, et al. Why is the Challenger Deep so deep?[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2003, 211(3-4): 259-269.
Frisch W, Meschede M, Blakey R C. Plate tectonics: continental drift and mountain building[M]. Springer Science & Business Media, 2010.
Gardner J V, Armstrong A A, Calder B R, et al. So, how deep is the Mariana Trench?[J]. Marine Geodesy, 2014, 37(1): 1-13.
Gvirtzman, Zohar; Stern, Robert J. (2004).Bathymetry of Mariana trench-arc system and formation of the Challenger Deep as a consequence of weak plate coupling. Tectonics, 23(2), n/a–n/a.doi:10.1029/2003tc001581
Huangfu P, Wang Y, Cawood P A, et al. Thermo-mechanical controls of flat subduction: Insights from numerical modeling[J]. Gondwana Research, 2016, 40: 170-183.
Stern R J, Fouch M J, Klemperer S L. An overview of the Izu-Bonin-Mariana subduction factory[J]. GEOPHYSICAL MONOGRAPH-AMERICAN GEOPHYSICAL UNION, 2003, 138: 175-222.
Straub S M, Gómez-Tuena A, Vannucchi P. Subduction erosion and arc volcanism[J]. Nature Reviews Earth & Environment, 2020, 1(11): 574-589.
李江海,刘仲兰.地幔内板片俯冲运动模式及其大地构造意义——俯冲的屏障与穿越机制[J].地质论评,2019,65(02):453-463.
李三忠,索艳慧,朱俊江,等.海沟系统研究的进展与前沿[J].中国科学:地球科学,2020,50(12):1874-1892.
高玲举,张健,吴时国.马里亚纳海沟 Challenger Deep 的岩石圈流变结构与动力学分析[J].中国科学院大学学报,2017,34(03):380-388.
彭祎辉,赵俐红,凌子龙,等.基于俯冲倾角的马里亚纳海沟挠曲模拟[J].海洋地质前沿,2022,38(05):23-32.DOI:10.16028/j.1009-2722.2021.213.
肖春晖,王永红,林间.海沟沉积物研究进展[J].热带海洋学报,2017,36(06):27-38.
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