アンデス造山運動

ジュラ紀に南アメリカ北西部から分離した大陸地殻の構造ブロックは、白亜紀後期に南アメリカ大陸と斜めに衝突して再び合体した。^{[ 7 ]}この付加のエピソードは複雑なシーケンスで発生した。白亜紀前期に島弧が南アメリカ北西部に付加したことで、沈み込みによってマグマ弧が発達した。コロンビアのロメラル断層は、付加されたテレーンと南アメリカ大陸の残りの部分との間の縫合線を形成している。白亜紀-古第三紀境界付近（約6500万年前）に、カリブ海大規模火成岩地域の海洋台地が南アメリカ大陸に衝突した。海洋台地が南アメリカ大陸に近づくにつれてリソスフェアが沈み込んだ結果、現在エクアドルのコルディエラ・レアルとコロンビアのコルディエラ・セントラルに保存されているマグマ弧が形成された。中新世には、島弧とテレーン（チョコテレーン）が南米北西部に衝突した。このテレーンは、現在のチョコ県とパナマ西部の一部を形成している。^{[ 1 ]}

カリブプレートは新生代初期に南アメリカプレートと衝突したが、その後東へ移動した。^{[ 7 ] [ 8 ]}南アメリカプレートとカリブプレート間の右横ずれ断層運動は1700万～1500万年前に始まった。この運動は一連の横ずれ断層に沿って行われたが、これらの断層だけではすべての変形を説明することはできない。^{[ 9 ]}ドロレス・グアヤキル巨大剪断帯の北部は右横ずれ断層系の一部を形成し、南部では巨大剪断帯は付加された構造ブロックと南アメリカの残りの部分との間の縫合線に沿って走っている。^{[ 10 ]}

アンデス造山運動のはるか以前、ペルー北部は新原生代と古生代 にテレーンの付加を受けていた。^{[ 11 ]}ペルー北部のアンデス造山運動による変形はアルビアン期（白亜紀前期）に遡ることができる。^{[ 12 ]}この変形の第一段階であるモチカ期^{[ A ]}は、海岸近くのカスマ層群堆積物の褶曲に見られる。 ^{[ 11 ]}

ペルー西部の堆積盆地は、白亜紀後期に広範囲にわたる垂直隆起の結果として海洋性から大陸性へと変化した。ペルー北部の隆起は、エクアドルのピニョン地塊の同時期の付加と関連していると考えられている。この造山運動の段階はペルー期と呼ばれている。^{[ 11 ]}ペルー沿岸部以外にも、ペルー期はコルディエラ・オリエンタル沿いの地殻短縮とアンデス山脈麓のサンティアゴ盆地の構造反転に影響を与えたり、引き起こしたりした。しかし、アンデス山脈麓の大部分はペルー期の影響を受けなかった。^{[ 13 ]}

始新世初期に地殻変動がほとんどなかった期間の後、中期および後期始新世にインカ造山運動期が起こった。^{[ 12 ] [ 13 ]}ペルー西部アンデス山脈における他の地殻変動イベントは、その規模においてインカ造山運動期に匹敵するものはない。^{[ 12 ] [ 13 ]}インカ造山運動期の水平方向の短縮により、マラニョン褶曲衝上断層帯が形成された。^{[ 12 ]}マラニョン褶曲衝上断層帯を横切る不整合面は、インカ造山運動期が遅くとも3300万年前の漸新世初期に終了したことを示している。^{[ 11 ]}

始新世以降、ペルー北部アンデス山脈はケチュア期造山運動の影響を受けた。ケチュア期はケチュア1期、ケチュア2期、ケチュア3期の3つの亜期に分けられる。^{[ B ]}ケチュア1期は1700万年前から1500万年前まで続き、コルディエラ・オクシデンタルにおけるインカ期構造の再活性化を含む。^{[ C ]} 900万年前から800万年前のケチュア2期では、ペルー北部のアンデス山脈の古い部分が北東に衝上した。 ^{[ 11 ]}ペルー北部の亜アンデス帯の大部分は、700万年前から500万年前（後期中新世）のケチュア3期に変形した。^{[ 11 ] [ 13 ]}亜アンデス帯は衝上断層帯に積み重なった。^{[ 11 ]}

ペルーとエクアドルのアンデス山脈が中新世に隆起したことで、東部沿いの地形性降水量が増加し、現代のアマゾン川が誕生した。ある仮説では、降水量の増加が侵食の増加につながり、この侵食によってアンデス山脈前地盆地が容量を超えて堆積し、アンデス山脈の隆起ではなく盆地の過剰堆積によって流域が東へ流れるようになったと想定し、これら2つの変化を結びつけている。^{[ 13 ]}以前は、南米北部の内陸部は太平洋に流れ込んでいた。

ジュラ紀初期のアンデス山脈の沈み込みにより、チリ北部にラ・ネグラ弧として知られる火山弧が形成された。^{[ D ]}この弧の残骸は現在、チリ沿岸山脈に露出している。ビクーニャ・マッケナ岩体を含むいくつかの深成岩体が、ジュラ紀と白亜紀前期にチリ沿岸山脈に貫入した。^{[ 15 ]}さらに東の同緯度のアルゼンチンとボリビアでは、ジュラ紀後期と白亜紀前期にサルタ地溝帯が発達した。 ^{[ 16 ]}地溝帯の西側腕と考えられているアタカマ塩湖盆地^{[ 17 ]}には、白亜紀後期と古第三紀前期に、現在プリラクティス層群として知られる厚さ6,000mを超える堆積物が堆積した。^{[ 18 ]}

南緯14度付近のピスコ盆地は、漸新世と前期中新世（2500万年前～1600万年前）に海進に見舞われた^{[ 19 ]}。^{[ 20 ]}対照的に、南東のモケグア盆地とピスコ盆地の南の海岸では、この時期に海進は起こらず、陸地が着実に隆起した^{[ 20 ] 。}

後期中新世以降、アルティプラノとなる地域は低標高から3,000メートル以上に隆起した。この地域は過去1,000万年の間に2,000メートルから3,000メートル隆起したと推定されている。^{[ 21 ]}この隆起に伴い、アルティプラノの西側斜面にいくつかの谷が刻まれた。中新世にはアタカマ断層が動き、チリ沿岸山脈を隆起させ、その東側に堆積盆地を形成した。^{[ 22 ]}同時に、アルティプラノ地域周辺のアンデス山脈は広がり、他のどのアンデス山脈セグメントよりも幅が広くなった。^{[ 7 ]}おそらく、リソスフェアの短縮により約1,000  kmのリソスフェアが失われた。 ^{[ 23 ]}沈み込みの間、前弧域の西端^{[ E ]}は下方に屈曲し、巨大な単斜構造を形成した。^{[ 24 ] [ 25 ]}やや南では、 「インカ期」（始新世？）に属する地殻変動により、プリラクティス層群の地層が傾斜し、一部の地域ではより新しい地層がその上に押し上げられている。 ^{[ 26 ]}

アルティプラノの東の地域は、複雑な褶曲衝上断層帯に沿った変形と地殻変動によって特徴づけられる。^{[ 24 ]}全体として、アルティプラノとプナ高原の周辺地域は、始新世以降水平方向に短縮されている。^{[ 27 ]}ボリビア南部では、リソスフェアの短縮により、アンデス前地盆地は 新生代のほとんどの期間、平均して年間約12～20 mmの速度で大陸に対して東に移動している。 ^{[ 23 ] [ F ]}アルゼンチン北西部では、アンデスの隆起により、アンデス前地盆地がいくつかの小さな孤立した山間堆積盆地に分離した。^{[ 28 ]}東に向かって、ボリビアとアルゼンチン北西部での地殻の積み重なりにより、パラグアイにアスンシオンアーチとして知られる南北方向の前縁隆起が発達した。^{[ 29 ]}

アルティプラノの隆起は、地殻の水平短縮とマントルの温度上昇（熱的薄化）の組み合わせによるものと考えられている。^{[ 1 ] [ 24 ]}アンデス山脈と南米西海岸のボリビア・オロクラインとして知られる屈曲部は、新生代の水平短縮によって強化されたが、それとは独立して既に存在していた。^{[ 24 ]}

中規模のテクトニクス過程はさておき、ボリビアのオロクライン-アルティプラノ地域の特異な特徴は、さまざまなより深い原因に起因すると考えられています。これらの原因には、ナスカプレートの沈み込み角の局所的な急傾斜、ナスカプレートと南米プレート間の地殻短縮とプレート収束の増加、南米プレートの西向き移動の加速、ナスカプレートと南米プレート間のせん断応力の増加が含まれます。このせん断応力の増加は、アタカマ砂漠沿いの乾燥状態によって引き起こされるアタカマ海溝の堆積物の不足に関連している可能性があります。^{[ 7 ]}カピタニオらは、アルティプラノの隆起とボリビアのオロクラインの湾曲は、沈み込んだナスカプレートの年齢のばらつきによるもので、プレートの古い部分はオロクラインの中心で沈み込んでいるとしています。^{[ 30 ]}アンドレス・タサラが述べているように、ボリビアのオロクライン地殻の剛性は熱条件に由来する。オロクラインの西部地域（前弧）の地殻は冷たく硬く、アルティプラノの下から西へ流れてくる、より暖かく弱い延性のある地殻物質の流れに抵抗し、せき止めている。^{[ 25 ]}

ボリビアのオロクラインにおける新生代の造山運動は、変成堆積岩や片麻岩を含む地殻岩石の著しいアナテクシスを引き起こし、その結果、過アルミニウム質マグマが形成された。これらの特徴は、ボリビア・アンデス山脈の一部における新生代のテクトニクスとマグマ活動が、衝突型造山帯で見られるものと類似していることを示唆している。コルディエラ・オリエンタルにおける過アルミニウム質マグマ活動は、ボリビア錫鉱帯の世界クラスの鉱化作用の原因となっている。^{[ 31 ]}

科学者のエイドリアン・ハートリーは、アルティプラノの隆起が、アタカマ砂漠に雨陰を作り、すでに蔓延していた乾燥または半乾燥状態をさらに悪化させたと考えている。^{[ 32 ]}

南緯17度から39度の緯度では、アンデス造山運動の後期白亜紀および新生代の発達は、マグマ帯の東方への移動といくつかの前地盆地の発達によって特徴づけられる。^{[ 3 ]}弧の東方への移動は、沈み込み侵食によって引き起こされたと考えられている。^{[ 33 ]}

南緯32～36度の緯度、つまりチリ中央部とメンドーサ州の大部分では、後期白亜紀に背弧海盆が反転した際に、アンデス造山運動が本格的に始まった。初期のアンデスのすぐ東には前地海盆が発達し、その撓曲沈降により、マーストリヒチアン期には大西洋から造山帯の前面まで水が流入した。^{[ 34 ]}南緯32～36度の緯度のアンデスでは、新生代に西から東へと広がる一連の隆起が起こった。中新世の約2000万年前から、主山脈（サンティアゴの東）で隆起が始まり、約800万年前まで続いた。^{[ 34 ]}始新世から中新世初期にかけて、チリの南北に細長い盆地であるアバニコ伸張盆地に堆積物^{[ G ]が蓄積した。この盆地は南緯29度から38度まで広がっていた。2100万年前から1600万年前の地殻変動により、盆地は崩壊し、堆積物はアンデス山脈に組み込まれた。 [ 35 ]}盆地が反転して隆起している間に、現在ファレジョネス層の一部となっている溶岩や火山物質が蓄積した。^{[ 36 ]}中新世の大陸分水嶺は、アルゼンチンとチリの国境を形成する現在の分水嶺の西約20 kmのところにあった。^{[ 36 ]}その後の河川の侵食により分水嶺は東に移動し、古い平坦な面が残された。^{[ 36 ]}アンデス山脈のこの部分での圧縮と隆起は現在まで続いている。^{[ 36 ]}主山脈は約100万年前に谷氷河の発達を可能にする高さまで隆起した。^{[ 36 ]} 

中新世の主山脈の隆起が終わる前に、東側の前縁山脈で1200万年前から500万年前まで続く隆起期が始まった。さらに東では、前縁山脈が過去1000万年の間に隆起し、パンペアナス山脈も過去500万年の間に同様の隆起を経験している。これらの緯度にあるアンデス山脈の東側の部分は、古生代のサン・ラファエル造山運動に遡る古代の断層によってその形状が制御されていた。^{[ 34 ]}古代のパンペアン造山運動の影響が見られるコルドバ山脈（パンペアナス山脈の一部）は、新生代後期のアンデス造山運動によって現代の隆起と起伏を負っている。^{[ 37 ] [ 38 ]}同様に、アンデス山脈の東、シエラス・パンペアナス山脈の南にあるサン・ラファエル地塊は、中新世のアンデス造山運動中に隆起した。 ^{[ 39 ]}大まかに言えば、メンドーサ州南部とネウケン州北部（南緯34～38度）の地域における造山運動の最も活発な段階は後期中新世に起こり、アンデス山脈の東では弧状火山活動が起こった。 ^{[ 39 ]}

より南の緯度 (36～39° S) では、太平洋からのさまざまなジュラ紀および白亜紀の海進が、ネウケン盆地の堆積物に記録されています。^{[ H ]}後期白亜紀には状況が変化しました。海退が起こり、マラギュエ (36°00 S)、チョス・マラール (37° S)、アグリオ (38° S) の褶曲衝上断層帯がアンデス山脈で発達し始め、始新世まで続きました。これは、後期白亜紀以降の造山運動の変形が進み、ネウケン盆地の西部がマラギュエおよびアグリオの褶曲衝上断層帯に積み重なったことを意味します。^{[ 40 ] [ 39 ]}漸新世には、褶曲衝上断層帯の西部が短期間の伸張テクトニクスを受け、その構造は中新世に反転しました。^{[ 40 ] [ I ]}静穏期を経て、アグリオ褶曲衝上断層帯は始新世に限定的な活動を再開し、その後、後期中新世にも再び活動を再開した。^{[ 39 ]}

メンドーサ州南部では、グアニャコス褶曲衝上断層帯（南緯36.5度）が鮮新世と更新世に出現し、成長してネウケン盆地の西縁を侵食した。^{[ 40 ] [ 39 ]}

南米最南端におけるアンデス造山運動の初期発達は、南極半島にも影響を与えた。^{[ 43 ]}ジュラ紀のアンデス造山運動の開始時に、南パタゴニア南部では伸張テクトニクスによりロカス・ベルデス盆地が形成された。これは背弧盆地であり、その南東への延長部は南極のウェッデル海として残っている。 ^{[ 43 ] [ 44 ]}後期白亜紀にはロカス・ベルデス盆地のテクトニクス体制が変化し、新生代には圧縮前縁盆地であるマガジャネス盆地へと変化した。この変化は、盆地堆積中心の東への移動とオフィオライトの衝上に関連していた。^{[ 43 ] [ 44 ]}白亜紀のロカス・ベルデス盆地の閉鎖は、ティエラ・デル・フエゴ南部のコルディレラ・ダーウィン変成複合体の高変成作用と関連している。^{[ 45 ]}

アンデス造山運動が進むにつれて、新生代に南アメリカ大陸は南極大陸から離れていき、まず地峡が形成され、次に4500万年前にドレーク海峡が開通した。南極大陸からの分離により、フエゴアンデスのテクトニクスはトランスフォーム断層を伴う横圧縮体制へと変化した。^{[ 43 ] [ J ]}

約1500万年前の第三紀中新世に、チリ海嶺はパタゴニア南端（南緯55度）の下に沈み込み始めました。沈み込み地点である三重点は徐々に北へ移動し、現在は南緯47度に位置しています。海嶺の沈み込みにより、南米の下のアセノスフェアに北へ移動する「窓」または隙間が形成されました。 ^{[ 46 ]}