深海チャネル

深海チャネル（深海チャネル、海底チャネルとも呼ばれる）は、地球の海底にあるチャネルです。チャネルの先端付近で雪崩によって発生する濁った水の急流によって形成され、水によって運ばれる堆積物が周囲の深海平原の堆積を引き起こします。海底チャネルとそれを形成するタービダイトシステムは、大陸斜面で見られる砂岩堆積物の大部分の蓄積に関与しており、これらの地域で見られる最も一般的な炭化水素貯留層の1つであることが証明されています。^{[ 1 ]}

海底水路とその両側の堤防は、一般的に水路堤防システムと呼ばれています。^{[ 2 ]}これらは、海底を数千キロメートルにわたって走ることもある重要な地形的特徴です。多くの場合、水路堤防は合体して重なり合い、多くの主要な海底扇状地の構成要素となる水路堤防複合体を形成します。^{[ 3 ]}これにより、水路堤防は、粗粒堆積物を深海に運ぶ原因となるいくつかの地質学的プロセスの 1 つであるとともに、大陸棚から大陸縁辺部のより深い部分への炭素の移動の主要な経路となっています。 ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]}

しかしながら、それらは依然として最も理解されていない堆積過程の一つである。^{[ 3 ]}

地球の自転の影響により、水路の片側に堆積物が他方よりも多く堆積する。^{[ 9 ]}

チャネルを構成するものは単純ではありません。研究ごとに異なる用語が使用され、それらはすべて似ているものの、完全に互換性のある定義ではありません。最新の包括的な見解を作成する努力がなされてきましたが、それ以降も概念をさらに発展させた論文が多数あります。^{[ 10 ] [ 11 ]}

この研究に含まれる特徴を説明するために使用される用語は数多くあり、地質体、チャネル複合体、チャネル階層、チャネル複合体セット、および閉鎖チャネル複合体システムなどがある。^{[ 12 ]}これらは、単一のチャネル、単一のチャネルと関連する堆積物、またはグループ化された複数のチャネルをカバーしている。Flood (2001) は、チャネル堤防システムを、両側に堤防がある単一のチャネルと定義している。^{[ 13 ]}これらの堤防は、混濁流の越流と流れの剥離によって形成される。これらは、海面低下時に最も発生しやすい。これらのチャネルと堤防、および氾濫原堆積物の集合がチャネル堤防複合体を形成する。

それらはV字型またはU字型で、堆積縁の有無、非常に蛇行しているか直線的であるかのいずれかである。^{[ 11 ]}

イアン・ケインは、「内側」堤防と「外側」堤防の使用に関する文献上の混乱を避けるために、「内部堤防」と「外部堤防」という用語の使用を提唱している。この用語をより明確な建築階層に統一することを促進するために、本研究ではケインの命名法を使用する。^{[ 3 ]}

外堤防は、主に堆積によって形成される堆積物の構造的な楔であり、水路帯から垂直方向に薄くなっています。外堤防は、遺伝的に関連する水路帯（または斜面谷、水路フェアウェイ）の進化の過程で、その境界から部分的に溢れ出る流れによって形成されます。外堤防は、隣接する水路帯を囲い込み、堤防で囲まれたシステムを形成することがあります。外堤防は、特定の水路に沿っているのではなく、より広い水路帯内で蛇行する 1 つ以上の水路または水路堤防システムからの溢れの産物であるため、個々の水路堤防システムの堤防よりもはるかに蛇行が少ない場合があります。^{[ 14 ] [ 15 ]}堤防の頂上は外堤防の最高点であり、水路帯の経路と平行に走り、外堤防を外側の外堤防と内側の外堤防に分けます。

内部堤防は、部分的に水路化された囲いから溢れ出した流れによって形成された構造物ですが、水路帯の囲いから完全に逃れることはできませんでした。内部堤防を形成する流れは、主要な囲い面、すなわち外部堤防、および/または水路帯の侵食面と相互作用し、水路底の移動や流路変更、および内部堤防によって囲われていない大きな流れの氾濫によって侵食される可能性があります。横方向の移動の結果として、内部堤防は内側の湾曲部でよりよく保存される可能性があります。^{[ 16 ]}内部堤防は、外部堤防の構築および/または水路帯の複合侵食面の劣化と侵食によって囲いが確立された場合、または峡谷内に囲い込まれた場合にのみ形成されます。^{[ 14 ]}内部堤防は、十分な空間がある場合に、堆積物の明確な楔を形成することがあります。空間が限られている場所、つまり、不十分な水路からの溢流が外部の堤防や侵食による制約と相互作用する場所では、溢流堆積物は、地下で広く確認されている段丘堆積物と表面上類似しているように見えることがある。^{[ 17 ] [ 18 ]}

海底水路の蛇行は、地震探査図でよく見られる特徴です。それは、時折見られる振幅の小さい曲がりから、非常に蛇行し、密にループする水路まで様々です。水路の蛇行は、横方向への大きな移動を引き起こし、水路堆積物と周囲の深海堆積物の両方に関連する相の連続性に影響を与えます。これらの蛇行がどのように進化するかは必ずしも明確ではありませんが、通常はランダムな移動によって生じるものではありません。ほとんどの場合、蛇行の移動と蛇行の変化は、外部の力によるものです。このため、PJeff Peakall は、陸上の河川系で見られる同様の蛇行を説明するために使用されるフレーズである「蛇行」という用語をこの蛇行を説明するために使用することを避けるよう提唱しています。^{[ 19 ]}

真に蛇行した水路は、平均蛇行度が1.2 ^{[ 10 ]}から1.15 ^{[ 20 ]}の間である水路として定義できるという潜在的な合意があるようです。これらの値を厳密に適用する際の難点は、比較的直線的な水路が局所的にこれらの値を超える可能性があり、また、一部の蛇行した水路がピーク蛇行度値をはるかに超える可能性があることです。

海底水路の蛇行は、河川系と共通する特徴としてすぐに認識できる。近年、学術文献では両者の類似性について様々な意見が交わされており、類似性という概念自体が成り立たないという見方もある。最も適切な表現は、両者はいくつかの点で類似しているものの、他の点ではより多様で複雑であるということである。これは、地形的特徴の幾何学的形状、形成過程、そして形成される堆積物の性質のいずれにも当てはまる。

マイク・メイオールは、蛇行の原因について論じた最良の要約を提供している。要因には、流速や流速などの流れのダイナミクス、地形に対する流れの深さ、形状チャネル断面、傾斜地形、流れの開始時の侵食基盤、横方向の積み上げと横方向の堆積の両方の影響などの地形的および形態学的制御が含まれる。地震断面、航空写真、岩石露頭で観察される海底システムの規模は、陸上の同類と比較すると、全く比較にならない。この規模の大きな違いから予想されるように、海底チャネル内の混濁流の流れのダイナミクスは、河川システムとは大きく異なる。これらのダイナミクスと規模の違いは、流れと母体流体の間の密度コントラストが、自由表面を持つ開水路の流れよりも海底チャネルでははるかに低いことに起因する。これにより、流れがチャネル縁に対して著しく高くなり、溢流と堤防の形成を引き起こす。^{[ 11 ]}

横方向の移動と堆積は、河川系において重要な役割を果たします。これは、陸上の河川系と最も類似している海底水路の特徴です。外側の堤防での侵食と内側の堤防でのポイントバーとしての堆積から成ります。^{[ 21 ] [ 22 ]}しかし、大きな相違点があり、最大の相違点は、海底水路では横方向と垂直方向の両方の移動が見られることです。^{[ 19 ] [ 23 ] [ 24 ]}河川系では、この垂直方向の要素は見られません。横方向の堆積パッケージは、地形的な強制ではなく、堆積の結果として形成されると考えられています。この横方向の移動のみの蛇行様式は、タービダイト系では比較的まれであると考えられています。^{[ 21 ]}

海底水路系では、垂直移動は水路の積み重なりという形で現れます。水路内の流れが弱まると、水路は堆積物で埋められます。流れが再び始まると、流れの底がわずかに横方向にずれて、ずれた侵食が生じます。メイオールは、この垂直移動は塩/頁岩のテクトニクスや断層運動による海底地形の変化の結果である可能性があると示唆しています。^{[ 11 ]}彼らが示唆するもう1つの可能性は、定義されていない「堆積プロセス」によるものです。考えられるプロセスの1つは、古い水路の不均質な充填によって、後の流れのためのオフセット導管が形成されることです。プロセスが何であれ、この積み重なりは堆積システムにおいて重要な役割を果たし、堤防に囲まれた複合体の形成における主要な制御要因の1つである可能性があります。蛇行に関して、メイオールは、この垂直移動は湾曲部の外側で発生し、既存の湾曲を強化することを示しています。^{[ 11 ]}

堆積チャネルは一般的に、傾斜が「勾配より低い」場所に形成されます。これにより、幅広く、合体し、砂を多く含むチャネルが堆積し、傾斜の形態に大きく影響されます。^{[ 6 ]}チャネル幅と傾斜の関係は、チャネルに沿った流れのフルード数によって制御されます。フルード数が低い場合（<1.0）、チャネル幅は一定のままですが、フルード数が1の周りで振動すると、チャネル幅はチャネル底の傾斜とともに急速に減少します。これにより、チャネルの狭窄と堆積の促進によって、臨界流に近い流れを維持できるチャネル幅を生成するメカニズムが提供されます。この挙動は、実験的に見つけることができなかった未知の定数によって制御されます。

タービダイト水路が横断する斜面の形態と地形は、必然的に水路の形状に影響を与えます。これは、水路経路のわずかな変化から、水流の大きな迂回まで、様々な結果をもたらします。地形の影響は、断層の地表への現れや、ダイアピリズムや地下褶曲などによる塩層／頁岩層の地殻変動に伴う地形の変化といった形で現れます。

海底水路は水中波を運ぶことができる。^{[ 25 ]}

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