ร่องลึกก้นสมุทร

ไฟล์:Oceanic spreading th.svg|right|thumb|300px|เปลือกโลกใต้มหาสมุทรจะเกิดขึ้นที่เทือกเขากลางสมุทรขณะที่แผ่นธรณีภาคชั้นนอกจะถูกมุดกลับเข้าไปในชั้นฐานธรณีภาคที่ร่องลึกก้นสมุทร
ร่องลึกก้นสมุทร (oceanic trench) เป็นร่องหลุมลึกของพื้นผิวท้องทะเลที่มีลักษณะภูมิประเทศยาว แคบ และโค้ง และถือว่าเป็นส่วนของมหาสมุทรที่ลึกที่สุด
ร่องลึกก้นสมุทรถือเป็นหนึ่งในขอบเขตทางธรรมชาติที่สำคัญที่สุดบนพื้นผิวในส่วนที่เป็นของแข็งของโลกระหว่างแผ่นเปลือกโลกสองแผ่น ขอบเขตระหว่างแผ่นธรณีภาคชั้นนอกมี 3 ประเภท คือ ขอบเขตแนวแผ่นเปลือกโลกแยกตัว (divergent boundary) (เป็นขอบเขตที่เกิดขึ้นที่เทือกเขากลางสมุทร) ขอบเขตแนวแผ่นเปลือกโลกลู่เข้าหากัน (convergent boundary) (เป็นขอบเขตที่แผ่นธรณีภาคชั้นนอกจมลงไปใต้อีกแผ่นหนึ่งกลับลงไปสู่ชั้นเนื้อโลก) และขอบเขตที่แผ่นธรณีภาคชั้นนอกเคลื่อนที่ผ่านซึ่งกันและกัน (transform boundary)
ร่องลึกก้นสมุทรเป็นลักษณะของขอบเขตระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่โดดเด่นชัดเจน โดยเป็นบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกมีการเคลื่อนที่เข้าหากันด้วยอัตราการลู่เข้าหากันที่แปรผันจากปีละไม่กี่มิลลิเมตรจนไปถึงสิบเซนติเมตรหรือมากกว่า ร่องลึกก้นสมุทรหนึ่ง ๆ เป็นตำแหน่งที่แผ่นธรณีภาคชั้นนอกหนึ่งมีการโค้งมุดลงไปใต้แผ่นธรณีภาคชั้นนอกอีกแผ่นหนึ่ง โดยทั่วไปแล้วร่องลึกก้นสมุทรจะขนานไปกับแนวหมู่เกาะรูปโค้ง (volcanic arc) และอยู่ห่างจากแนวหมู่เกาะรูปโค้งออกไปประมาณ 200 กิโลเมตร โดยทั่วไปร่องลึกก้นสมุทรจะมีความลึกประมาณ 3 ถึง 4 กิโลเมตรลงไปจากพื้นมหาสมุทรรอบข้าง ส่วนที่ลึกที่สุดอยู่ที่แชลเลนเจอร์ดีปของร่องลึกก้นสมุทรมาเรียน่าซึ่งมีความลึก 10,911 เมตรใต้ระดับทะเล แผ่นธรณีภาคชั้นนอกใต้มหาสมุทรจะเคลื่อนที่หายเข้าไปในร่องลึกก้นสมุทรด้วยอัตราประมาณ 10 ตารางเมตรต่อวินาที

**ตำแหน่งและการกระจายตัวทางภูมิศาสตร์**
ขอบเขตรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลกแบบลู่เข้าหากันมีความยาวทั้งหมดได้ถึง 50,000 กิโลเมตรทั้งหมดอยู่ในมหาสมุทรแปซิฟิกซึ่งเป็นที่มาของการใช้คำว่า “ขอบเขตรอยต่อแบบแปซิฟิก” (pacific-type margin) แต่ก็พบได้ทางด้านตะวันออกของมหาสมุทรอินเดียด้วย และรวมถึงขอบเขตรอยต่อสั้น ๆ ในมหาสมุทรแอตแลนติกและทะเลเมดิเตอร์เรเนียน บางครั้งร่องลึกก้นทะเลก็ถูกฝังกลบไม่แสดงลักษณะ แต่จากลักษณะโครงสร้างพื้นฐานแล้วก็ยังต้องเรียกว่าร่องลึกก้นทะเล ดังที่นำไปใช้กับโซนมุดตัวแคสคาเดีย มากรัน เลสเซอร์แอนตอลเลสด้านใต้ และร่องลึกก้นสมุทรคาลาเบรียล ร่องลึกก้นสมุทรจะอยู่ขนานไปกับแนวหมู่เกาะรูปโค้ง และโซนแผ่นดินไหวที่มีการเอียงเทลงไปใต้แนวหมู่เกาะรูปโค้งลึกลงไปได้ถึง 700 กิโลเมตรที่จัดให้เป็นขอบเขตรอยต่อแผ่นเปลือกโลกแบบลู่เข้าหากันเกิดเป็นโซนมุดตัวลึกลงไป ร่องลึกก้นสมุทรมีความเกี่ยวข้องกับการชนกันของแผ่นเปลือกโลกแต่มีความแตกต่างไปจากการชนกันระหว่างแผ่นเปลือกทวีป (ดังเช่นการชนกันระหว่างอินเดียกับเอเชียที่ทำให้เกิดเทือกเขาหิมาลัย) อันเกิดจากแผ่นเปลือกทวีปเคลื่อนที่เข้าไปในแนวมุดตัว เมื่อแผ่นเปลือกทวีปเคลื่อนที่ถึงบริเวณร่องลึกก้นสมุทรการมุดตัวก็จะสิ้นสุดลงและขอบของแผ่นเปลือกโลกแบบลู่เข้าหากันก็จะกลายเป็นแนวชนกันของแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีป ลักษณะที่เทียบเคียงได้กับร่องลึกก้นสมุทรจะเกิดมีสัมพันธ์กับแนวชนกันที่เป็นร่องลึกหน้าเกาะ (foredeep) ที่มีการสะสมตัวของตะกอนและถือว่าเป็นแอ่งสะสมตะกอนหน้าแผ่นดิน อย่างเช่นที่พบในแม่น้ำแกงเกส และแม่น้ำไทกรีส-ยูเฟรตีส

**ประวัติความเป็นมาของคำว่า “ร่องลึกก้นสมุทร”**
ร่องลึกก้นสมุทรยังไม่เป็นที่เข้าใจกันอย่างชัดเจนจนกระทั่งช่วงปลายทศวรรษที่ 1940 และทศวรรษที่ 1950 ลักษณะพื้นผิวก้นสมุทรยังไม่เป็นที่สนใจกันอย่างจริงจังจนถึงช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และช่วงต้นของศตวรรษที่ 20 จากช่วงแรก ๆ ของโครงการวางสายโทรเลขข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกลงบนพื้นท้องมหาสมุทรเชื่อมต่อระหว่างทวีป และรวมไปถึงที่ลักษณะพื้นผิวของมหาสมุทรที่มีลักษณะเป็นร่องลึกลงไปและมีรูปร่างเรียวยาวจะยังไม่เป็นที่รู้จักกันจนกระทั่งศตวรรษที่ 20 ศัพท์คำว่า “ร่องลึกก้นสมุทร” (trench) ยังไม่พบปรากฏอยู่ในตำราสมุทรศาสตร์ของจอห์น เมอร์เรย์ และเจิร์ต (1912) แต่เขากลับใช้คำว่า “ร่องลึก” (deep) ใช้เรียกส่วนของทะเลที่ลึกที่สุดแทน อย่างเช่น ร่องลึกชาแลนเจอร์ (Challenger Deep) ประสบการณ์จากสนามรบในสงครามโลกครั้งที่ 1 ได้มีการกล่าวถึงแนวคิดของการกำหนดขอบเขตสงครามโดยใช้ร่องลึกก้นสมุทรว่าเป็นลักษณะภูมิประเทศใต้ทะเลที่เว้าลึกลงไปที่เป็นแนวแคบๆและยาวให้เป็นขอบเขตที่สำคัญ ดังนั้นไม่ต้องสงสัยเลยว่าคำว่า “ร่องลึกก้นสมุทร” ถูกใช้อธิบายในลักษณะสิ่งธรรมชาติในช่วงต้นของทศวรรษที่ 1920 แล้ว และถูกนำมาใช้ในทางธรณีวิทยาโดยสโคฟิลด์สองปีหลังจากสิ้นสุดสงครามเพื่อใช้อธิบายลักษณะที่เป็นร่องที่เกิดจากโครงสร้างทางธรณีวิทยาของเทือกเขาร็อกกี้ ในหนังสือของจอห์นสโตนตีพิมพ์ในปี 1923 เรื่อง “สมุทรศาสตร์เบื้องต้น” (An Introduction to Oceanography) ได้มีการนำคำศัพท์นี้มาใช้แทนลักษณะพื้นท้องทะเลที่เป็นร่องลึกและแคบเรียวยาว
ระหว่างทศวรรษที่ 1920 – 1930 เฟลิกซ์ แอนดรีส์ เวนิ่ง ไมเนสซ์ ได้พัฒนาเครื่องมือวัดแรงโน้มถ่วงโลกที่สามารถวัดค่าแรงโน้มถ่วงโลกในสภาพแวดล้อมใต้ทะเลที่เสถียรและได้ทำการวัดค่าแรงโน้มถ่วงเหนือร่องลึกก้นสมุทรด้วย จากค่าแรงโน้มถ่วงที่เขาวัดได้ชี้ชัดว่าร่องลึกก้นสมุทรเป็นบริเวณที่เว้าลึกลงไปในเนื้อโลก แนวคิดเรื่องลักษณะที่เว้าลึกลงไปตรงบริเวณร่องลึกก้นสมุทรถูกทำให้เป็นรูปเป็นร่างขึ้นมาโดยกริ๊กกส์ในปี 1939 ด้วยสมมุติฐานเทคโทยีน ซึ่งเขาได้พัฒนาแบบจำลองเปรียบเทียบมีรูปลักษณะเป็นรูปกลองคู่หมุนได้ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 ได้มีการปรับปรุงข้อมูลลักษณะพื้นผิวก้นทะเลในมหาสมุทรแปซิฟิกโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางด้านตะวันตกและทางด้านเหนือที่ทำให้เห็นแนวร่องลึกเป็นแนวยาวชัดเจนขึ้น ความพยายามในการวิจัยห้วงทะเลลึกมีการเติบโตอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการใช้เครื่องกำเนิดเสียงสะท้อนกันอย่างกว้างขวางในช่วงทศวรรษที่ 1950 – 1960 ที่ช่วยยืนยันคุณประโยชน์ของคำศัพท์ในเชิงรูปลักษณ์สัณฐานนี้ มีการค้นพบร่องลึกก้นทะเลที่สำคัญ ๆ มีการเก็บตัวอย่างและมีการวัดความลึกได้อย่างแม่นยำมากขึ้น ช่วงระยะเวลาของการสำรวจร่องลึกก้นทะเลได้บรรลุถึงจุดสุดยอดในปี 1960 ที่ทำให้ทราบถึงลักษณะที่ชัดเจนด้วยการดำดิ่งลงไปถึงก้นทะเลที่ร่องลึกชาลเลนเจอร์ หลังจากนั้นโรเบิร์ต ไดเอตซ์ และฮาร์รี เฮสส์ ได้สร้างสมมุติฐานการแยกแผ่ออกไปของแผ่นเปลือกโลกใต้มหาสมุทร (seafloor spreading) ในช่วงต้นของทศวรรษที่ 1960 และพัฒนาไปเป็นเพลตเทคโทนิกในช่วงปลายของทศวรรษจนทำให้คำว่า “ร่องลึกก้นสมุทร” ได้รับการนิยามอีกครั้งในเชิงเทคโทนิกและความหมายทางพื้นผิวก้นมหาสมุทร

**การม้วนกลับของร่องลึกก้นสมุทร**
แม้ว่าร่องลึกก้นสมุทรดูเหมือนว่าจะมีความเสถียรทางตำแหน่งตลอดช่วงเวลา แต่บางร่องลึกก้นสมุทรโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีความเกี่ยวข้องสัมพันธ์กับแนวมุดตัวที่แผ่นเปลือกโลกภาคพื้นสมุทร 2 แผ่นเคลื่อนที่ลู่เข้าหากัน กล่าวคือมีการเคลื่อนถอยหลังเข้าไปในแผ่นเปลือกโลกซึ่งกำลังมุดตัวเหมือนกับการเคลื่อนถอยหลังของคลื่น เรียกกันว่าการม้วนกลับของร่องลึกก้นสมุทร (trench rollback หรือ hinge rollback) นี่เป็นสิ่งอธิบายอย่างหนึ่งที่ระบุได้ว่ามีแอ่งด้านหลังหมู่เกาะรูปโค้ง (back-arc basin)

**รูปลักษณะ**
ไฟล์:Peru-Chile trench.jpg|thumb|200px|