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カナダ北極圏リフトシステム | |
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 カナダ北極地溝帯によって形成された盆地を占めるバフィン湾とラブラドル海を含む、カナダ北東部の水域の地図。 | |
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| 座標: 65°N 58°W / 65°N 58°W / 65; -58 | |
| 位置 | カナダ/グリーンランド |
| 年 | 古生代から新生代 |
| 寸法 | |
| • 長さ | 4,800 km (3,000 マイル) |
カナダ北極地溝帯は、南東のラブラドル海からデイビス海峡、バフィン湾、北西の北極諸島まで広がる北米の主要な地質構造です。古生代、中生代、新生代に形成された一連の相互接続された地溝で構成されています。地溝帯の全長にわたる伸張応力により、地溝、半地溝、盆地、断層など、さまざまな地質構造が形成されています。
カナダ北極地溝帯の発達は、北米プレートの反対側で発生し、互いに伝播した2 つのプレートテクトニクスの出来事を伴っていました。どちらも既存の構造によって強く制御されており、伝播する断層を誘導するか、成長を妨げました。現在、地溝帯は、バフィン湾とラブラドル海で時折発生する地震によって示される小さな変化を除いて、活動していません。
地質学
カナダ北極海溝系は、大西洋中央海嶺の支流で、北米大陸に4,800 km (3,000 mi)伸びている。北西に向かって発達度合いが小さくなり、バフィン湾の先端で分岐して北極諸島に消えていく初期の構造である。この海溝系は主に伸張構造であり、グリーンランドとカナダが回転して分離し、介在する海路を形成することを可能にしている。[1]ラブラドル海からバフィン湾に伸びる部分は、ラブラドル海-バフィン湾海溝系または北大西洋-ラブラドル海海溝系と呼ばれることもある。[2] [3]
地殻構造の進化
2つのリフトエピソードにより、カナダ北極地溝帯が形成されました。1つ目はボレアルリフトエピソードと呼ばれ、エルズメリア造山運動による圧縮と露出に続いて起こりました。2つ目はユーレカリフトエピソードと呼ばれ、カナダ北極地溝帯を構成する構造のほとんどを形成しました。両方のリフトエピソードは、白亜紀前期から第三紀中期にかけて同時に活動していました。[4]
ボレアルリフトエピソード
ボレアル・リフティング・エピソードはデボン紀後期に始まり、カナダ盆地から南東方向に広がり、北米大陸に広がった。これにより、ピアリア・ジェアンティクラインとスヴェルドラップ・リムが隆起し、地殻が伸張して地域のリソスフェアが薄化および沈降した。[4] [5]リフティングは、将来の中央クイーンエリザベス諸島が占める領域にまで広がったが、そこでは構造的傾向の妨害により中断された。最西端のバンクス島地域では、ボレアル・リフティング・エピソードの伸張は、第三紀中期まで途切れることなく続いた。[4]
ユーリカン・リフティング・エピソード
ユーレカのリフティング期は、白亜紀前期、ボレアルのリフティング期が衰退する頃に始まった。[5] [4]地殻の伸張は1億3000万年前にリフトシステムの南端で始まり、その間に超大陸 ローラシアは分裂の過程にあった。[6]リフティングは大西洋から始まり、北西に広がり、白亜紀後期にはラブラドル海が開き始めた。[4] [7] 海底拡大は7500万～6000万年前にラブラドル海南部で始まり、その間にグリーンランドは北アメリカ本土に対して北に移動した。この北方への移動により、グリーンランド北部と北極諸島の間に圧縮力が生じ、ユーレカ造山運動の舞台が整えられた。海底拡大は6000万～4000万年前にラブラドル海北部に達し、グリーンランドは同時にネールズ海峡に沿ってエルズミーア島を通り過ぎた。[7]グリーンランドとバフィン島の間で約170km（110マイル）の古第三紀の分離が起こり、バフィン湾内に海洋地殻が形成されました。 [8]
ノルウェー海で前期始新世に活発な海底拡大が始まると、ラブラドル海とバフィン湾の両方で海底拡大の方向が変わった。[9]ノルウェー海での拡大が続き、最終的にグリーンランドはユーラシアから分離し、グリーンランドプレートと南グリーンランド三重会合点が形成されました。[6] [10]この頃までにバフィン湾とラブラドル海の拡大は鈍化し、斜めになり、最終的に4500万年前から3600万年前の間に停止しました。[6]
地溝形成の最終段階は、第三紀中期の大陸の伸長によって特徴づけられた。[4]地溝は北アメリカ大陸を突破して北極海に達し、パリー海底地溝帯とナレス海底地溝帯、クイーンエリザベス諸島、クイーンエリザベス諸島サブプレートを形成した。[4] [11]この地溝形成は前期中新世以降まで続いた。 [4]
今日のリフトシステム
カナダ北極地溝帯では地震活動はほとんど起こっていない。これは、この地溝帯が現在ほぼ不活発な構造になっており、地溝帯全体が北米プレートの一部として移動していることを示している。地震は数回発生しているが、そのパターンは、プレート境界に特徴的な地殻変動が現在カナダ北極圏で直接作用していないことを示している。その結果、グリーンランドプレートを依然として別のプレートと見なすべきかどうかという疑問が生じている。[4]現在の地震活動は、主に氷河期後の隆起に伴う地域的な応力場に対する既存の地溝帯構造の再調整の表れである可能性がある。[4] [12]
グリーンランドとバフィン島の間の地域は、カナダ東部で最も地震活動が活発な地域の一つである。[13] 1933年11月20日にバフィン湾下で表面波マグニチュード7.3の地震が発生するまで、この地域は地震帯として知られていなかった。これは、北米の受動的境界沿いで発生した機器記録された最大の地震であり、おそらく世界最大の受動的境界地震である。偶然にも、これは北極圏の北で最大の地震でもある。 1933年のバフィン湾地震は、その規模にもかかわらず、沖合に位置し、隣接する陸上地域の人口がまばらであったため、被害をもたらさなかった。地震記録の分析によると、この地震の発生には横ずれ断層が関与していたことが示唆されている。それ以降、1934年、1945年、1947年、1957年にマグニチュード6.0以上の地震が記録されている。[14]
ラブラドル海地震帯として知られる中振幅地震の線状帯は、ラブラドル海嶺中部の消滅拡大軸と一致している。[15] 1982年以来、この帯ではマグニチュード5.0の地震が記録されている。[16]
構造
欠点
アンガヴァ断層帯は、崩壊したラブラドル海とバフィン湾拡大中心を分けるデイビス海峡の主要な地殻構造である。[17]これは、古第三紀にグリーンランドが北アメリカ本土に対して北向きに動いたことに関連したリーキートランスフォーム運動と関連していた。[17] [18] [19]この断層帯はおよそ1,000 km (620 mi)の長さがあり、北北東方向に細長い。[20]イケルミウト断層帯と呼ばれる北部の延長部は、グリーンランドプレートと北アメリカプレートの間の横ずれ運動による後期暁新世から前期始新世の逆断層が主流である。 [17] [21]
バサースト島には、南東バサースト断層帯があり、これは地溝のような構造を形成する南北方向の正断層系である。この断層はもともとボレアル・リフト期に形成されたが、ユーレカ・リフト期による地域的な隆起と圧縮の時期に再活性化した。 [22]北東のサウス・ケープ断層帯は、ジョーンズ湾のほぼ全域に広がる東西方向の主要断層である。[23] [24]この断層はエルズミーア島南部の半島を横切っている。[24]
クロジエ海峡を数百キロメートルにわたって貫くのがクロジエ海峡断層帯である。この断層帯はコーンウォリス褶曲帯の北向きの背斜に位置し、下がった断層ブロックを含んでいると思われる。水深データによると、この断層帯はユーレカ断層期に形成された、南北に急峻で直線的な縁を持つ地溝構造である可能性がある。この地溝を形成している断層は、コーンウォリス褶曲帯の構造に部分的に誘導されたようだが、最終的には先カンブリア時代の 結晶質基盤岩の傾向によって制御されたと考えられる。[25]
カルタグ断層は、クイーンエリザベス諸島の北西の大陸縁に沿って伸びる北東方向の構造です。カナダ北極地溝帯と北西の他の地溝構造との境界を形成しています。 [4]カルタグ断層は、3つの期間にわたって断続的に伸張と横ずれ変位を伴うトランスフォーム断層として機能しました。 [4] [26]石炭紀からペルム紀までの第1期間のテクトニズムは、ボレアル・リフティング・エピソードの初期段階と同時期でした。これに続いて、ボレアル・リフティング・エピソードが活発で、ユーレカ・リフティング・エピソードが発達の初期段階にあった、白亜紀末から第三紀前期までの第2期間のテクトニズムが続きました。中新世または鮮新世における3番目で最後の構造運動の期間は、ユーレカ断層運動の最終段階と一致しており、この期間、カルタグ断層はクイーンエリザベス諸島サブプレートの北西境界となっていました。[26]
ランカスター海峡の北側に沿って走るのは、パリー海峡断層と呼ばれる、大きく急傾斜した正断層である。 [27] [8]ユーレカ断層運動の際、この断層に沿って最大8 km (5.0 mi)の垂直変位が発生した。 [4]ランカスター海峡の南側に沿って走るのは、北バフィン断層とアドミラルティ断層であり、前者が優勢である。西はアドミラルティ入江から始まり、バフィン島とバイロット島の北岸に沿って東に伸び、バフィン湾で他の地溝構造とつながっている可能性がある。[27]
プリンス・リージェント断層は、サマーセット島の東海岸に沿って伸びる大きな断層である。この断層はランカスター・オーラコゲンの南西境界を形成し、バフィン島のブロデューア半島の北西海岸に沿って伸びると思われるブロデューア半島断層の西に位置する。プリンス・リージェント断層の主な証拠は、サマーセット島の東海岸が直線的であることだが、この断層の南端は陸上の既知の断層である線状構造ともつながっている。[27]
ラブラドル海には一連の断裂帯が存在する。これには、北東方向に伸びるジュリアン・ハブ断裂帯とカートライト断裂帯、北北東方向に伸びるハドソン断裂帯、スノッリ断裂帯、ミンナ断裂帯、レイフ断裂帯が含まれる。 [6]この傾向の変化は、始新世におけるラブラドル海嶺中部のより北方への拡大方向と一致している。[28]
盆地
スヴェルドラップ盆地は、ボレアルリフト期に形成されたクイーンエリザベス諸島の石炭紀のリフト盆地です。[5] [29]北東から南西にかけての軸は約1,300 km（810マイル）、幅は最大400 km（250マイル）で、面積は313,000 km 2（121,000平方マイル）です。[29]
バフィン盆地は、バフィン湾中央部の大部分の下にある北北西方向に伸びる地質構造である。[30]これは、約5600万年前のバフィン湾の第三紀の開口時に海底が拡大した結果として形成された。盆地の北端は、海面下150〜200メートル（490〜660フィート）のジョーンズ湾、ランカスター湾、およびナレス海峡の水底によって区切られており、南端は海面下約 600メートル（2,000フィート）のデイビス海峡の水底によって区切られている。[31]
ランカスター盆地は、より大きなパリー海底地溝帯の東口を形成する半地溝帯である。[27] [8]いくつかのブロック断層構造を含み、中生代、第三紀、第四紀の堆積物で満たされている。[29]
バロー盆地は顕著な地形的窪地であり、東のランカスター盆地と同様に、北側が高角度の正断層で区切られたパリー海底地溝帯の半地溝を形成している。バロー盆地には厚さ約1,100メートル（3,600フィート）までの非海洋第三紀堆積物が存在している。[32]
レディー・フランクリン盆地は、西グリーンランド沖で最も深い盆地の一つである。[33]この盆地は白亜紀前期の地溝帯で形成され、ラブラドル海の北端を区切る断層帯内に位置する。[29] [33]レディー・フランクリン盆地は、白亜紀と新生代の厚い堆積層で覆われている。 [33]
ラブラドル海盆は、グリーンランドとラブラドルの間にある巨大な構造的な谷で、白亜紀後期から始新世後期にかけて海底が拡大した結果として形成された。[34] [35]その海底は、海抜3,000～4,500メートル（9,800～14,800フィート）のやや南東方向に伸びる平野からなる。海盆の南東部には、北西に向かって徐々に高さが低くなる一連の海山がある。地球物理学的データによると、それらは埋没したラブラドル中部海嶺の頂上であり、南東部では大西洋中央海嶺と共役である。[35]ラブラドル海盆の下のP波速度構造は、大西洋中央海嶺のものと類似しており、カナダ北極地溝系がその海嶺の支流であるという解釈を裏付けている。[1] [36]ラブラドル海盆の特徴は、北西大西洋中央海峡である。これは、海盆の軸に沿って南に伸び、ニューファンドランド海盆まで続く、深さ100～150メートル（330～490フィート）の濁流システムである。[35]
バイロット島とバフィン島北部には、北バフィン地溝帯を構成する一連の地溝とホルストがある。これらの構造は原生代後期から第三紀初期にかけて断続的に形成され、最新の再活性化期はユーレカ地溝帯で起こった。[27]
火成岩学
世界中の多くの地溝帯と同様に、カナダ北極地溝帯は活発な地殻変動の時代にマグマ活動が起こった場所であった。この活動はバフィン盆地とラブラドル盆地の海底拡大と北極諸島内の大陸の地溝帯形成に関連していた。[22] [37]古生代から新生代にかけて、岩脈、岩床、溶岩流、火砕岩の形成を伴う貫入および噴出活動が数回発生した。[5]
スヴェルドラップ盆地の東中央部にあるスヴェルドラップ盆地マグマ区は、白亜紀前期から古第三紀の大規模な火成岩区である。火砕堆積物、薄い溶岩流、洪水玄武岩、中央火山、および半深成岩の岩床と岩脈から構成される。この区の苦鉄質火成岩のアルゴン-アルゴン年代測定によると、苦鉄質マグマ活動は2つの期間にピークを迎えた。1億2700万年前から1億2900万年前の最初の期間は、岩床と岩脈の広範な貫入が特徴であった。9200万年前から9800万年前の2番目の期間の洪水玄武岩火山活動は、原北極海の発達と同時期であった。スヴェルドラップ盆地マグマ地域のシルと洪水玄武岩は、アクセル・ハイバーグ島を縦断する南北に伸びるプリンセス・マーガレット山脈でよく露出している。玄武岩質の溶岩流は、イザクセン層とストランド・フィヨルド層で発生する。シルは中生代層全体に侵入しており、特にブラア山群の三畳紀頁岩に豊富に存在する。[38]
バサースト島のフリーマンズ コーブ地域には、始新世の火山群が存在します。これはバサースト断層帯南東部に限定されており、岩床、岩脈、凝集性噴出孔、および小さな栓で構成されています。そのほとんどは、ネフェリナイトまたはラルナイト(標準的なネフェリナイトとベイサナイト)で構成され、より稀なカンラン石 メリライト、ネフェリナイト、フォノライト、ソレアイト質およびアルカリ玄武岩が含まれます。広範囲にわたる浸食により、溶岩流の痕跡はすべて除去されていますが、凝集岩内には溶岩の破片、爆弾、スコリアが岩片として堆積しています。厚さ50メートル（160フィート）の岩床の浸食残骸が、ノースメサ、ピークドヒル、ラウンドヒルの著名なメサを形成しており、後者の2つはそれぞれソレアイト玄武岩とアルカリ玄武岩で構成されています。 [22]
バフィン湾の開口に関連する第三紀の大規模なマグマ活動により、バフィン島と西グリーンランドに苦鉄質の貫入岩と火山岩が形成された。[39] [40]バフィン島の玄武岩質角礫岩と溶岩は、主にダイアー岬とサール岬の間の狭い海岸沿いの帯状に露出している。それらの総厚は200メートル（660フィート）を超え、北側は小規模な貫入岩に囲まれている。西グリーンランドの火山群は主に溶岩流で構成され、ディスコ島、イルロースーツ島、ヌナビク半島、ヌースアーク半島に分布している。[40]イルロースーツ島の中心部の火山は、およそ5600万年前にサルカタ・カカ斑れい岩-グラノファイア貫入岩の堆積によって形成された。バフィン島と西グリーンランドの第三紀火山岩は北大西洋火成岩区の一部を形成し、東グリーンランド、アイスランド、フェロー諸島、アイルランド、スコットランドを通って東に約3,000 km（1,900マイル）に広がっています。この大きな火成岩区はアイスランドのホットスポットと関連しています。[41]
海洋学
北アメリカ北部には、大西洋と北極海を結ぶ主要な海路システムが広がっている。このシステムは、カナダ北極地溝帯の地質学的イベントによって形成され、現在も地溝構造によって制御されている。これには、ラブラドル海、バフィン湾、パリー海峡、および北極諸島内およびそれに隣接する他の海峡を横切る北西航路が含まれる。[4]大西洋からの流入と北極海からの流出により、西グリーンランド、バフィン島、ラブラドルの地溝帯に沿った海流が流れている。 [42] [43]
水域
ナレス海峡は、北グリーンランドとエルズミーア島の間のナレス海底地溝帯内にあります。[44]南はバフィン湾、北は北極海を結ぶ北北東方向に伸びる海峡です。南から北にかけて、この海峡にはスミス湾、ケイン海峡、ケネディ海峡、ホール海峡、ロブソン海峡が含まれます。[45]
パリー海峡は、パリー海溝によって形成された北極諸島の水路である。[26] [46]パリー海峡は、ランカスター海峡、マクルーア海峡、メルビル子爵海峡、バロー海峡の4つの水域から構成される。長さ1,100 km (680 mi)を超えるパリー海峡は、東はバフィン湾、西はボーフォート海を結んでいる。海峡の北側と南側には、いくつかの小さな水路が開いている。これらのうち、アドミラルティ入江は、ランカスター海峡の南側からバフィン島の北西部深くまで浸透している。パリー海峡の西端では、プリンスオブウェールズ海峡がメルビル子爵海峡とマクルーア海峡の合流点から南西に延び、アムンゼン湾に流れている。[47]
ジョーンズ湾は、北のエルズミーア島と南のデヴォン島の間の地溝帯を占めている。 [1] [48]東西の長さは約210 km (130 mi)、幅は約47～116 km (29～72 mi)である。[48]デヴォン島北岸とエルズミーア島南岸の地表データと海に向かって下がる断層ブロックの存在から、ジョーンズ湾は地溝構造である可能性が示唆されている。[49]
バフィン湾は長さ1,200km（750マイル）、幅500km（310マイル）の半閉鎖海で、北はエルズミーア島とデヴィン島、東はグリーンランド、西はバフィン島に囲まれている。[31]これは失敗した原始海洋の一例であり、中央はバフィン盆地の海洋地殻の下にあり、その周囲を厚さ約25～30km（16～19マイル）の拡張した大陸地殻が取り囲んでいる。[1] [50] [51]南はデービス海峡で北大西洋に、北はネアズ海峡、ジョーンズ海峡、ランカスター海峡で北極海につながっているバフィン湾の海水は高度に成層化している。北極起源の表層水は冷たく淡水である。北極層の下は大西洋起源の暖かく塩分を多く含む層である。大西洋層の下にはバフィン湾深層水とバフィン湾底水があり、どちらも冷たく塩分を多く含んでいます。年間で約1.7Sv の水が北極海からバフィン湾を通って流れ出ており、この湾は北極海と世界の他の海洋を結ぶ2番目に重要な導管となっています。[31]
ラブラドル海は、グリーンランドとラブラドルの間のラブラドル海盆を占める北大西洋の支流である。[35] [52] [53]北では浅くなりデイビス海峡に流れ込み、南東では北大西洋に面している。この海は、氷河によって浸食された水路で区切られた水深200メートル（660フィート）未満の大陸棚に挟まれている。北東には南西グリーンランド棚、南西にはラブラドル棚、北西にはバフィン島棚がある。[54]ラブラドル海の対流プロセスによって、ラブラドル海水として知られる中程度の冷水塊が形成される。 [55] [56]これは、大西洋の熱、淡水、その他のトレーサーの輸送と貯蔵に大きく貢献する大西洋南北循環の重要な構成要素である。[57]
バサースト島とリトルコーンウォリス島の間にあるクロジエ海峡は、クロジエ海峡断層帯の大部分を占めています。[25]クロジエ海峡は、幅が狭いが非常に深い水域で、長さは約30km（19マイル） 、最も狭い部分で幅は8km（5.0マイル）です。 [58]この海峡は北極海の支流で、北はクイーンズ海峡、南はマクドゥーガル湾を結んでいます。 [59]
プリンス・リージェント・インレットは、バフィン島とサマーセット島の間にあるランカスター・オーラコゲンの南支流を占めています。[27]北端の幅は64km（40マイル） 、南端の幅は105km（65マイル）を超える深い水域です。このインレットは、北のランカスター湾と南のブーシア湾を結んでいます。[60]
デイビス海峡は、北のバフィン湾と南のラブラドル海を結ぶ狭く比較的浅い海域である。幅は300 km (190 mi)から950 km (590 mi)以上まで変化し、最も浅い海域はデイビス・シル沿いにある。この海底シルは、海面下350 ～ 550 m (1,150 ～ 1,800 フィート)の海底の尾根で、西はバフィン島から東はグリーンランドまで伸びている。[61]バフィン湾やラブラドル海とは異なり、デイビス海峡は火山性の非活動的な境界に囲まれている。海峡の両側、東は西グリーンランドのディスコ・スヴァルテンフク地域、西はバフィン島のダイアー岬付近で、古第三紀の火山岩が露出している。[19]
ハドソン海峡、エバンス海峡、フォックス海峡は、西北西のハドソン湾とフォックス海盆、南南東のラブラドル海を結ぶ、長さ1,000キロメートル（620マイル）の水域です。この海域は、ラブラドル海の拡大の初期段階で発達したと思われるいくつかの半地溝で構成されています。これらは、主に北に向かって傾斜する急傾斜の正断層によって制御されたサブベイズンを形成しています。[62]
海流
西グリーンランド海流は、東グリーンランド海流とイルミンガー海流によって引き起こされる、グリーンランドの南端を流れる大西洋の水の動きから生じます。 [42] [63] [64]この海流はラブラドル海に淡水を運び、ラブラドル海水の形成に影響を与えます。[57]この海流は西グリーンランドの海岸に沿って北に流れ、水がラブラドル海の高気圧循環系に供給されるにつれて、低速の西方向の分岐によって着実に量を失っています。[64]デイビス・シルのすぐ南で、西方向への大きな分岐が発生し、残りの西グリーンランド海流はデイビス・シルを越えてバフィン湾に続き、最終的に消滅します。[42] [64]
バフィン島海流は、主に比較的淡水の北極海水で構成され、ネアズ海峡、ジョーンズ海峡、ランカスター海峡を通ってバフィン湾北部に流れ込んでいます。[65]デボン島沖で最初に検知されたバフィン島海流は、バフィン湾西部とデイビス海峡の西半分に沿って南に流れています。[30] [66]その後、ハドソン海峡で分岐し、1つの支流はハドソン海峡の北半分に沿って西に進み、もう1つの支流はラブラドル海に向かって南に続きます。[66] [67]
ラブラドル海流は西グリーンランド海流とバフィン島海流の延長である。[42]ラブラドル海の西側を流れ、北大西洋に戻り、ニューファンドランド島の東海岸に沿って南下し、グランドバンクスの北東部を完全に浸水させる。[42] [64]ここで分岐し、1つの支流はアバロン半島に沿って南西に向かい、もう1つの通常主要な支流はグランドバンクスの東側を南下する。[64]
参照
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