付加ウェッジ

付加体ウェッジまたは付加体プリズムは、プレート収束境界で沈み込んでいないプレートに付加した堆積物 から形成される。付加体ウェッジの物質のほとんどは、沈み込む海洋地殻のスラブから削り取られた海洋堆積物で構成されるが、場合によっては、ウェッジには、上にあるプレート上に形成された 火山島弧の浸食生成物が含まれる。

付加体とは、現在（現代では）または過去に付加した岩石のことである。付加体は通常、陸生物質のタービダイト、海底の玄武岩、遠洋性および半遠洋性の堆積物の混合物から構成される。例えば、日本の地質学的基盤のほとんどは付加体で構成されている。^[1]

付加ウェッジと付加地塊は、地殻プレートと同等ではありませんが、むしろ地殻プレートと関連しており、地殻衝突の結果として付加します。付加ウェッジに含まれる物質には、次のものがあります。

• 海底玄武岩 – 典型的には沈み込むプレートから削り取られた海山
• 遠洋性堆積物 – 典型的には沈み込むプレートの海洋地殻のすぐ上にある
• 海溝堆積物 – 典型的にはタービダイトであり、以下から生成されます:
• 海洋性火山島弧
• 大陸火山弧とコルディレラ造山帯
• 走向に沿って位置する隣接する大陸塊（バルバドスなど）。
• 重力滑りと前弧海嶺（オリストストローム）からの土石流によって海溝に運ばれた物質
• ピギーバック盆地は、付加体の表面の窪みに位置する小さな盆地です。
• 前弧海嶺に露出している物質には、沈み込み帯のより深いところから押し寄せてきた海洋地殻の破片や高圧変成岩が含まれる可能性があります。

海洋盆地内の隆起した地域、例えば線状島列、海嶺、小さな地殻片（マダガスカルや日本など）は、テレーンと呼ばれ、沈み込み帯に向かって運ばれ、大陸縁辺部に付加される。約3億6千万年前のデボン紀後期から石炭紀前期以降、北米西縁部の下での沈み込みにより、テレーンとの衝突が数回発生し、それぞれが山脈形成イベントを引き起こした。これらの付加されたテレーンが断片的に追加された結果、北米大陸の西縁部の幅は平均600 km（370マイル）増加した。^[2]

付加体の地形的表現は縁を形成し、それが堆積した物質の盆地をせき止める可能性がある。そうでなければ、その物質は上部プレートから海溝に運ばれてしまう。付加体のくさびは、一貫した内部層と一貫した内部秩序を欠いた、激しく変形した岩石の塊であるメランジュの生息地である。^[3]

付加体ウェッジの内部構造は、薄皮の前地逆断層帯に見られる構造に似ています。海溝に向かう一連の逆断層は、最も新しい最も外側の構造が、より古い内側の逆断層を徐々に持ち上げることで形成されます。

くさびの形状は、くさびが基底デコルマンに沿って、またその内部でどれだけ容易に破壊されるかによって決まります。これは、間隙水圧に非常に敏感です。この破壊により、臨界テーパーの平衡三角形断面形状を持つ成熟したくさびが形成されます。くさびが臨界テーパーに達すると、その形状を維持し、より大きな相似三角形にのみ成長します。

海洋地殻の小さな部分が、上にあるプレートの上に押し上げられる現象は、オブダクションと呼ばれる。これが起こると、オフィオライトと呼ばれる海洋地殻のまれな断片が陸上で保存される。これらは、海洋地殻の構成と特徴、および陸上での定着と保存のメカニズムを研究するための貴重な自然の実験室となる。典型的な例は、カリフォルニアのコースト レンジ オフィオライトで、北米で最も広大なオフィオライト地帯の 1 つである。この海洋地殻は、中期ジュラ紀、およそ 1 億 7000 万年前に、背弧または前弧盆地内の伸張様式で形成されたと考えられる。後に、ローラシア大陸の縁辺に付加された。^[4]

造山運動前の堆積物の縦方向の堆積層の先細りは、南シナ海縁辺部の海底前線付加帯の曲率と強い相関関係があり、前線構造の形状を主に制御しているのは前線付加層の厚さであることを示唆している。付加帯の前進の斜め前方に既存の南シナ海斜面が前線褶曲の前進を妨げ、その結果、南シナ海斜面の走向に逆らって褶曲が次々と終結する。南シナ海斜面の存在はまた、衝突する褶曲の走向を北北西方向に、南シナ海斜面の走向に平行な北東方向に急激に変化させる。分析により、造山運動前の機械的/地殻の不均一性と海底の形態が、台湾弧大陸衝突帯の初期の断層帯の発達に強い制御を及ぼすことが示された。^[5]

付加体ウェッジでは、地震活動によって重なり合った断層運動が活発化し、上部地殻からメタンや石油が上昇する可能性がある。^[6]

付加体を堆積物の臨界テーパー角のくさび形として扱う力学モデルは、間隙水圧が基底および内部せん断強度を変更することでテーパー角を制御することを示しています。いくつかの研究の結果は、付加体のくさび形の間隙水圧は、間隙水圧を駆動する要因 (ソース ターム) と流れを制限する要因 (透水性と排水経路の長さ) に対する動的に維持される応答と見なすことができることを示しています。堆積物の透水性と流入する堆積物の厚さが最も重要な要因であるのに対し、断層の透水性と堆積物の分割はわずかな影響しか与えません。そのような研究の 1 つでは、堆積物の透水性が増加すると、間隙水圧がほぼ静水圧の値から静水圧の値に低下し、安定したテーパー角が約 2.5° から 8°～12.5° に増加することがわかりました。堆積層の厚さが増加すると（100～8,000 m（330～26,250 フィート））、間隙水圧の上昇によって安定テーパ角が 8.4°～12.5° から 2.5～5° 未満に減少します。一般に、浸透性が低く流入する堆積物が厚いと、浅いテーパ形状と一致する高い間隙水圧が維持されますが、浸透性が高く流入する堆積物が薄いと、急勾配の形状になります。流入セクション内に細粒堆積物がかなりの割合で含まれることが特徴の活動的な縁辺部（北部アンティル諸島や東部南海トラフなど）は、細いテーパ角を示しますが、砂質タービダイトの割合が高いことが特徴の活動的な縁辺部（カスケーディア、チリ、メキシコなど）は、急勾配のテーパ角を示します。活動的な縁辺部の観測では、堆積層の厚さが増加すると（<1 km から 7 km に）、テーパ角が減少する傾向（>15° から <4° に）も強く示されています。^[7]

付加体ウェッジ内の湿った堆積物に急激な構造荷重がかかると、流体圧力が上昇してダイラタント破砕を引き起こすのに十分になる可能性があります。ウェッジの下で逆断層運動によって付加された堆積物を脱水すると、このような非常に高圧の流体が大量に安定して供給されます。ダイラタント破砕によって逃げ道ができるので、流体圧力は、せん断破壊と斜め引張破壊 (ダイラタント) 破壊の間の遷移に必要な値で緩和される可能性があります。この値は、最大圧縮がほぼ水平の場合、荷重圧力をわずかに超えます。これにより、ウェッジの強度が凝集強度で緩和されます。凝集強度は圧力に依存せず、ウェッジ全体で大きく変化することはありません。ウェッジの前面付近では、強度はウェッジ内の既存の逆断層の凝集強度になる可能性があります。くさびの基部のせん断抵抗もほぼ一定で、基底剥離として機能する弱い堆積層の凝集力と関係している。これらの仮定により、単純な塑性連続体モデルを適用することができ、付加くさびの観察される緩やかな凸状のテーパーを正確に予測することができる。^[8]

ペラヨとウェインズは、いくつかの津波現象は付加体の基底デコルマに沿った堆積岩の破壊によって生じたと仮定している。 ^[9]

付加体ウェッジの背面が前弧盆地の岩石の上を弧の方向に逆方向に逆流する現象は、付加体テクトニクスの一般的な特徴である。付加体ウェッジのバックストップが弧に向かって後退し、付加体がそのようなバックストップの下に配置されるという古い仮説は、多くの活動的な前弧の観察結果と矛盾している。観察結果では、(1) 逆流は一般的であること、(2) 前弧盆地は付加体ウェッジのほぼ普遍的な関連物であること、(3) 画像化された前弧基盤は堆積物パッケージから分岐し、ウェッジの下に沈み込み、その上にある堆積物はウェッジに対して持ち上げられることが多いことが示されている。ウェッジの頂上と前弧盆地の表面の間の起伏が大きい場所では、起伏が逆流に沿ったせん断応力によって支えられているため、逆流が起こりやすい可能性がある。 ^[10]

• 地中海海嶺– アフリカプレートとユーラシアプレートの活発な衝突地帯の一部
• バルバドス海嶺–南米プレートがカリブ海プレートの下に沈み込んでいる
• 南海付加体–フィリピン海プレートがアムールマイクロプレートの下に沈み込んでいる。近年、この場所は海底下の生命の温度^[11]や沈み込み帯の地下の高温流体の研究で注目されている場所である。^[12]

• チリ海岸山脈、南緯38度から南緯43度の間（バイア・マンサ変成岩群）。
• 地中海中部のカラブリア付加体ウェッジ –地中海中部の新第三紀のテクトニクスは、ユーラシア大陸の下へのイオニア盆地の沈み込みと海溝の後退と関連しており、リグロ・プロヴァンスおよびティレニア背弧盆地の開口とカラブリア付加体ウェッジの形成を引き起こした。カラブリア付加体ウェッジは、イオニア沖合に位置し、横方向はプーリアおよびマルタの断崖に囲まれた、部分的に水没した付加体複合体である。^[13]
• オリンピック山脈はワシントン州にあります。この山脈は、約3500万年前にファンデフカプレートが北アメリカプレートと衝突し、その下に押し込まれたときに形成され始めました。^[14]
• アラスカ湾のコディアック棚–チュガッチ国有林の地質は、2つの主要な岩相単位、バルディーズ層群（後期白亜紀）とオルカ層群（暁新世および始新世）によって支配されている。^[15]バルディーズ層群は、チュガッチ地層と呼ばれる、長さ2,200km、幅100kmの中生代付加体複合体岩石の帯の一部である。^{[16]この地層は、アラスカ南東部のバラノフ島から}アラスカ南西部のサナック島まで、アラスカ沿岸に沿って広がっている。オルカ層群は、プリンスウィリアム地層と呼ばれる古第三紀の付加体複合体の一部であり、プリンスウィリアム湾から西にコディアック島地域まで広がり、西側の大陸棚の大部分の下にある。 ^[17]
• アラスカ州キーナイ半島沖の新第三紀付加体ウェッジ– 沈み込みによる付加と度重なる地殻衝突により、アラスカの収束縁辺部が形成されました。ヤクタット地殻は現在、アラスカ湾中央部の下で大陸縁辺部と衝突しています。新第三紀には地殻西部が沈み込み、その後、アリューシャン海溝北東部に沿って堆積物のウェッジが付加しました。このウェッジには、大陸縁辺部から浸食された堆積物と、太平洋プレートの沈み込み帯に運ばれた海洋堆積物が組み込まれています。^[18]
• カリフォルニアのフランシスカン層– サンフランシスコ湾岸地域のフランシスカン岩石の年代は、約 2 億年から 8,000 万年前までの範囲です。フランシスカン コンプレックスは、構造層序テレーンと呼ばれる半連結ブロックの複雑な融合体で構成されており、沈み込む海洋プレートから散発的に削り取られ、東に押し出され、北アメリカの西縁に押し付けられました。このプロセスにより、構造的に最も高い岩石 (東側) が最も古く、西側の各主要な押し出しウェッジが若い順に積み重なる順序が形成されました。ただし、各テレーン ブロック内では、岩石は上層部でより若くなりますが、この順序は押し出し断層によって複数回繰り返される場合があります。^[19]
• イタリアのアペニン山脈は、主に沈み込みの結果として形成された付加体である。この地域は構造的にも地質学的にも複雑で、アペニン山脈の下に東から西へ向かってアドリア小プレートが沈み込み、ユーラシアプレートとアフリカプレートが大陸衝突してさらに北にアルプス山脈地帯が形成され、西にティレニア盆地が開けている。^[20]
• ボヘミア、スロバキア、ポーランド、ウクライナ、ルーマニアにまたがるカルパティア・フリッシュ帯は、ボヘミア山塊と東ヨーロッパ台地に押し上げられたカルパティア断層帯の白亜紀から新第三紀の薄皮帯である。^[21]ペニン山脈ユニットのアルプス・レノダヌビアン・フリッシュの延長である。

• 沈み込み帯変成作用

• ビジュアル用語集 – 付加ウェッジ。（米国地質調査所）