背斜

構造地質学では、背斜はアーチ状の形状で、最も古い層がその中心にある褶曲の一種であり、向斜は背斜の逆です。典型的な背斜は上に凸状で、ヒンジまたは頂上は曲率が最も大きい場所であり、肢はヒンジから離れて下がる褶曲の側面です。背斜は、褶曲の中心に向かって次第に古くなる一連の岩石層によって認識され、反形態と区別できます。したがって、さまざまな岩石層間の年代関係が不明な場合は、反形態という用語を使用する必要があります。

岩石層の年代がコアに向かって進み、中心が隆起していることは、地質図上で背斜の証拠を示す代表的な兆候です。これらの形成は、背斜の尾根が通常、地殻変動中に逆断層の上に発達するために発生します。褶曲の中心が隆起すると、地層の圧縮が起こり、地形的に低い側面に比べてより深い地層レベルに優先的に侵食されます。断層に沿った動き、つまりプレートの短縮と伸長の両方により、通常は断層付近の地層も変形します。これにより、非対称または反転した褶曲が生じることがあります。^[1]

さまざまな折り目の用語

アンチフォーム

反斜は、上向きに凸状の褶曲を表すのに使用できます。岩石層の相対的な年代によって、背斜と反斜が区別されます。^[1]

要素

背斜のヒンジとは、曲率が最も大きい場所を指し、頂上とも呼ばれます。^[1]ヒンジは、褶曲の上部に沿った地層の最高点でもあります。また、最高点も、あらゆる地質構造に沿った最高点を指します。肢とは、褶曲の曲率がより小さい側です。変曲点は、肢上で曲率が方向を変える領域です。^[2]

軸面は、背斜の断面を通して岩石層の各層のヒンジを接続する仮想の平面です。軸面が垂直で、褶曲の各側の角度が等しい場合、背斜は対称です。軸面が傾いている場合やオフセットされている場合、背斜は非対称です。円筒形の背斜は軸面が明確に定義されていますが、非円筒形の背斜は複雑すぎて単一の軸面を持つことができません。

種類

転倒背斜は、片側の枝が垂直を超えて傾いている非対称の背斜であり、その枝の地層は基本的に反転しており、軸面の両側で同じ方向に傾いている可能性があります。^[3]枝間の角度が大きい場合 (70～120 度)、褶曲は「開いた」褶曲ですが、枝間の角度が小さい場合 (30 度以下)、褶曲は「密な」褶曲です。^{[4]背斜が傾斜している場合 (つまり、背斜の頂上が地球の表面に対して傾斜している場合)、}地質図では傾斜方向を指すV字が形成されます。傾斜背斜には、地球の表面と平行ではないヒンジがあります。すべての背斜と向斜には、ある程度の傾斜があります。周斜褶曲は、明確だが湾曲したヒンジラインを持ち、二重に傾斜した細長いドーム状の背斜の一種である。 [ ^5]

背斜のモデル。最も古い層は中央にあり、最も新しい層は外側にあります。軸面は、曲げの中心角と交差します。ヒンジラインは、軸面が褶曲の外側と交差する最大曲げ線に沿っています。

褶曲の枝がヒンジに向かって傾斜し、より U 字型になっているものを向斜と呼びます。向斜は通常、背斜の側面に並び、反対の特徴を示します。向斜の最も古い岩石層は外側の枝にあり、岩石はヒンジに向かって次第に若くなります。単斜は地層が曲がっており、傾斜の 1 方向のみに局所的に急勾配になっています。^[2]単斜は階段に掛けられたカーペットのような形をしています。^[4]

中央部がより深く侵食された背斜は、破断背斜またはスカルプ背斜と呼ばれます。破断背斜は、河川の侵食によって削られ、背斜谷を形成することがあります。

あらゆる方向に窪んで円形または細長い構造を形成する構造はドームです。ドームは、下にあるマグマの貫入、または岩塩(岩塩ドーム) や頁岩(頁岩ダイアピル)などの上向きに移動する機械的延性物質によるダイアピル作用によって形成され、表面の岩石に変形と隆起を引き起こします。サハラ砂漠のリシャット構造は、侵食によって露出したドームであると考えられています。

両端が下向きに傾斜する背斜は、二重下向き背斜と呼ばれ、複数の変形、または 2 組の褶曲の重ね合わせから形成される可能性があります。また、基礎となる分離断層の形状と、その分離断層の表面に沿った変位量の変化に関係している可能性もあります。

背斜は、一連の小さな背斜褶曲が重なり合った大きな背斜です。例としては、ブリティッシュコロンビア州のジュラ紀後期から白亜紀前期のパーセル背斜^[1]、アパラチア山脈のバージニア州北部とメリーランド州のブルーリッジ背斜^[6] 、またはペンシルベニア州中央部のニタニー渓谷などがあります。

形成プロセス

背斜は通常、逆断層の上に発達するため、内部地殻内の小さな圧縮や動きが上部の岩石層に大きな影響を及ぼす可能性があります。山の形成中やその他の地殻変動中に発生する応力によって、同様に地層や葉理構造(またはその他の平面的特徴) が歪んだり曲がったりすることがあります。下層の断層が地殻変動によって隆起するほど、地層は変形し、新しい形状に適応する必要があります。形成される形状は、各層内の異なる種類の岩石の特性と凝集性にも大きく左右されます。

曲げ滑り褶曲の形成中、異なる岩石層は、座屈に対応するために平行滑り褶曲を形成します。複数の層がどのように操作されるかを視覚化する良い方法は、トランプのデッキを曲げて、各カードを岩石層の層として想像することです。^[7]背斜の両側の滑り量は、ヒンジから変曲点に向かって増加します。^[2]

パッシブフロー褶曲は、岩石が非常に柔らかく、弱いプラスチックのようにゆっくりと流れるときに形成されます。このプロセスでは、岩体のさまざまな部分が異なる速度で動き、せん断応力が層から層へと徐々に移行します。このタイプの褶曲では、層間に機械的なコントラストはありません。パッシブフロー褶曲は、地層の岩石組成に大きく依存しており、通常は高温の地域で発生します。^[4]

経済的意義

背斜、構造ドーム、断層帯、地層トラップは、石油や天然ガスの掘削に非常に適した場所です。世界の石油の約80％は背斜トラップで発見されています。^[8] 石油は密度が低いため、石油は浮力で原岩から表面に向かって移動し、砂岩や多孔質の石灰岩などの貯留岩に閉じ込められて貯蔵されます。石油は、不浸透性地層や断層帯などの不浸透性バリアでできた帽岩に水や天然ガスとともに閉じ込められます。^[9]地中の炭化水素、石油、ガスを閉じ込める低浸透性のシールの例には、頁岩、石灰岩、砂岩、岩塩などがあります。地層の実際のタイプは、浸透性が低い限り重要ではありません。

背斜内部で見つかった水、鉱物、石灰岩などの特定の岩層も抽出され、商品化されます。最後に、背斜では古代の化石が見つかることが多く、古生物学研究に使用されたり、販売用の製品に加工されたりします。

注目すべき例

アジア

サウジアラビアのガワール背斜は、世界最大の従来型油田の構造的な落とし穴です。

オーストラリア

ニューサウスウェールズ州のヒルエンド背斜は金鉱床と関連があります。
ビクトリア州キャッスルメイン背斜褶曲は、「この素晴らしい展示物は、1874 年にリトルトンストリートイーストが建設されたときに発見されました。鞍型岩礁は、地質学的層位の低い砂岩と粘板岩の同様の褶曲に発生します」と書かれた銘板で記念されています。
キャッスルメイン背斜褶曲

ヨーロッパ

ウィールド・アルトワ背斜は、イングランド南東部とフランス北部に露出している主要な背斜です。アルプス造山運動中の漸新世後期から中新世中期にかけて形成されました。

北米

背斜は、それが存在する地域の地形や経済に大きな影響を与えることがあります。その一例が、カンザス州のエルドラド背斜です。この背斜は、1918 年に初めて石油採掘に利用されました。その後すぐに、第一次世界大戦と自動車の急速な普及により、この場所は起業家にとって非常に繁栄した地域になりました。1995 年までに、エルドラド油田は 3 億バレルの石油を生産しました。^[10]カンザス州中央隆起は、合計で 250 万バレル以上の石油を生産したいくつかの小さな背斜で構成された背斜です。^[11]

もう一つの有名な背斜は、ニューメキシコ州サンイシドロにあるティエラアマリラ背斜です。^[12]ここは、生物多様性、地質の美しさ、古生物学的資源に恵まれているため、ハイキングやサイクリングに人気の場所です。この急勾配の背斜は、化石化した森の泥岩と砂岩で構成されており、その頂岩は更新世と完新世のトラバーチンでできています。背斜には、二酸化炭素のトラバーチンを堆積させる泉があり、微生物の多様性に貢献しています。^[13] この地域には、地質学的浸食によって露出することがあるジュラ紀の化石や古代植物の遺跡もあります。

ベンチュラ背斜は、1860年代に発見されたカリフォルニア州で7番目に大きい油田であるベンチュラ油田の一部である地質構造です。背斜は東西に16マイル走り、両端で30〜60度の急傾斜になっています。ベンチュラ郡は、サンアンドレアス断層の収束により、圧縮と地震活動の速度が速いです。その結果、ベンチュラ背斜は年間5 mmの割合で上昇し、隣接するベンチュラ盆地は年間約7〜10 mmの割合で収束しています。^[14] 背斜は、一連の砂岩の岩床と、その下に膨大な量の石油とガスが閉じ込められている不浸透性の岩盤で構成されています。背斜に沿った8つの異なる石油含有地帯は、3,500フィートから12,000フィートまで大きく異なります。鮮新世に石油とガスが上昇してキャップロックの下に閉じ込められたことで、これらのプールが形成されました。この油田は現在も稼働しており、累計10億バレルの石油を生産しており、ベンチュラ郡の最も重要な歴史的、経済的特徴の1つとなっています。^[15]

ギャラリー

ギリシャ、クレタ島の石灰岩とチャートの密な褶曲
ペンシルベニア州ウィルズクリーク層のタイトな背斜
チリ、ヘネラル・カレーラ湖の風化した大理石の背斜
ペンシルベニア州中央部のニタニー渓谷は背斜丘陵である。
モンタナ州とワイオミング州の境界にあるエルク盆地は、破断された背斜である。
タスカローラ層は、メリーランド州カンバーランドナローズのウィルズ山に明確な背斜を形成している。
メリーランド州ラウンドトップヒルのウィルズクリーク層またはブルームズバーグ層の背斜
よく発達した軸平面劈開を伴う背斜。スペイン、カンタブリア州、ポテス南東、トゥデス上部の石炭紀砂頁岩層。
ノバスコシア州、ザ・オーブンズの背斜と石英の「サドルリーフ」鉱脈
デボン紀キャッツキル層の背斜、I-70、ペンシルバニア州フルトン郡
メリーランド州ヘイガーズタウンのホルシム採石場の壁にあるカンブリア紀のコノコチーグ層の背斜
ウェストバージニア州のスモークホール渓谷の端にあるケイブマウンテン背斜
ユタ州にある3,000平方マイル（7,800 km ²）のサンラファエルスウェルの一部

参照

参考文献

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