造山運動

造山運動（/ ɒˈrɒdʒəni / ）は、収束プレート境界でプレートの動きによって境界が圧縮されるときに起こる造山プロセスです。圧縮されたプレートが褶曲して隆起し、1つまたは複数の山脈を形成すると、造山帯または造山帯が発達します。これには、造山運動と呼ばれる一連の地質学的プロセスが含まれます。これには、既存の大陸地殻の構造的変形と、火山活動による新しい大陸地殻の生成の両方が含まれます。造山帯で上昇するマグマは、密度の低い物質を上方に運び、密度の高い物質を後方に残すため、地球のリソスフェア（地殻と最上部マントル）の組成分化が生じます。^{[ 1 ] [ 2 ]}造山運動と同時期（または同時期運動）のプロセスまたはイベントは、造山運動中に発生するものです。^{[ 3 ]}

造山運動という言葉は、古代ギリシャ語のὄρος ( óros )「山」とγένεσις ( génesis )「創造、起源」に由来する。^{[ 4 ]}彼以前にも使われていたが、アメリカの地質学者GKギルバートは1890年に、造山運動とは区別して、山の形成過程を意味する言葉としてこの用語を使用した。^{[ 5 ]}  

造山運動は大陸の収束縁で起こる。収束は沈み込み（大陸が海洋プレートの上に強引に乗り上げて非衝突型造山運動を形成する）または大陸衝突（2つ以上の大陸が収束して衝突型造山運動を形成する）の形をとる。^{[ 6 ] [ 7 ]}

造山運動は一般的に、大陸クラトン（大陸の安定した内部）に隣接​​する細長い変形領域である造山帯または造山帯を形成します。沈み込みがまだ起こっている若い造山帯は、頻繁な火山活動と地震が特徴です。古い造山帯は通常、深く侵食されて変位および変形した地層が露出しています。これらはしばしば高度に変成しており、バソリスと呼ばれる巨大な貫入火成岩体を含みます。^{[ 8 ]}

沈み込み帯は海洋地殻を消費し、リソスフェアを厚くし、地震や火山を発生させます。すべての沈み込み帯が造山帯を形成するわけではありません。造山運動は、沈み込みによって上盤プレートに圧縮が生じる場合にのみ起こります。沈み込みが圧縮を引き起こすかどうかは、プレートの収束速度や2つのプレート間の結合度などの要因に依存します^{[ 9 ]。}一方、結合度は、沈み込みの角度や沈み込み帯に関連する海溝の堆積速度などの要因に依存する可能性があります。アンデス山脈は非衝突型造山帯の一例であり、このような造山帯はアンデス型造山帯と呼ばれることもあります^{[ 10 ]}。

沈み込みが続くと、島弧、大陸の断片、海洋物質が徐々に大陸縁辺に付加されることがあります。これは大陸が成長してきた主なメカニズムの 1 つです。大陸同士の大きな衝突の兆候がないにもかかわらず、長期間にわたって付加された地殻の断片 (テレーン) から形成された造山帯は、付加造山帯と呼ばれます。北米コルディエラ山脈とオーストラリア南東部のラフラン造山帯は、付加造山帯の例です。^{[ 11 ]}

造山運動は、沈み込む海洋プレートの反対側の大陸地殻が沈み込み帯に到達することで最高潮に達する可能性がある。これにより沈み込みが終了し、付加造山帯がヒマラヤ型衝突造山帯に変化する。^{[ 12 ]}衝突造山運動は、過去6500万年にわたってヒマラヤで起こっているように、非常に高い山々を生み出す可能性がある。 ^{[ 13 ]}

造山運動の過程は数千万年かかり、かつて堆積盆地であった場所から山々を形成することがあります。^{[ 8 ]}造山帯に沿った活動は極めて長期間続くことがあります。例えば、アメリカ合衆国の下にある基盤の大部分は、古原生代の2億年かけてローレンシア（北アメリカの古代の中心）に付加された大陸横断原生代地域に属しています。^{[ 14 ]}ヤヴァパイ造山運動とマザツァル造山運動は、この時期の造山活動のピークでした。これらは、ピキュリス造山運動を含む長期にわたる造山活動の一部であり、少なくとも6億年間続いたグレインビル造山運動で最高潮に達しました。 ^{[ 15 ]}同様の造山運動のシーケンスは、北米西海岸でも発生しており、後期デボン紀（約3億8000万年前）のアントラー造山運動に始まり、ソノマ造山運動、セビア造山運動を経て、ララミー造山運動で最高潮に達した。ララミー造山運動だけでも、7500万年前から3500万年前までの4000万年間続いた。^{[ 16 ]}

造山帯

造山帯は多様な特徴を示すが、^{[ 21 ] [ 22 ]} 衝突型造山帯と非衝突型造山帯（アンデス型造山帯）に大別できる。衝突型造山帯は、衝突相手が第二大陸か大陸断片か島弧かによってさらに細分化できる。後者のタイプの衝突が繰り返され、主要大陸との衝突や海洋盆地の閉鎖の証拠がない場合、付加型造山帯が形成される。島弧と大陸の衝突によって生じた造山帯の例としては、台湾やオーストラリアとバンダ弧の衝突などがある。^{[ 23 ]}大陸同士の衝突によって生じた造山帯は、海洋閉鎖を伴うもの（ヒマラヤ型造山帯）と、海洋盆地の閉鎖を伴わないかすめ衝突を伴うもの（現在ニュージーランドの南アルプスで起こっているもの）に分けられる。 ^{[ 7 ]}

造山帯は特徴的な構造を持つが、これはかなり変動する。^{[ 7 ]}造山帯の前方には、主に発達中の山脈によるリソスフェアへの荷重とそれに伴う撓曲によって前地盆地が形成される。典型的な前地盆地は、活動的な造山楔の上にある楔頂盆地、活動的な前線のすぐ外側の前縁盆地、撓曲起源の前縁隆起高地、およびその外側の後縁隆起域に細分されるが、これらすべてがすべての前地盆地システムに存在するわけではない。^{[ 24 ]}盆地は造山帯の前線とともに移動し、初期に堆積した前地盆地の堆積物は次第に褶曲と衝上断層に巻き込まれる。前地盆地に堆積した堆積物は、主に山脈の活発に隆起している岩石の侵食に由来するが、一部の堆積物は前地から由来する。このような盆地の堆積物は、時間の経過とともに深海性（フライシュ型）から浅海性、そして大陸性（モラッセ型）の堆積物へと変化していることを示している。^{[ 25 ]}

活発な造山帯は現在の大陸の縁辺部に存在するが、アルゴマン造山帯^{[ 26 ]} 、ペノキアン造山帯^{[ 27 ]} 、アントラー造山帯などの古い非活動的な造山帯は、さらに内陸にある堆積盆地を伴う変形および変成岩によって代表される^{[ 28 ] 。}

プレートテクトニクスが受け入れられるずっと前から、地質学者は多くの造山帯において、堆積、変形、地殻の厚化と造山、そして新たな堆積盆地を形成するための地殻の薄化の繰り返しサイクルの証拠を発見していた。これらは造山サイクルと呼ばれ、それを説明するためにさまざまな理論が提案された。カナダの地質学者トゥゾ・ウィルソンは、造山サイクルのプレートテクトニクス解釈を最初に提唱し、これは現在ウィルソンサイクルとして知られている。ウィルソンは、造山サイクルは海洋盆地の周期的な開閉を表しており、プロセスの各段階が造山帯の岩石に特徴的な記録を残すと提案した。^{[ 29 ]}

山造り

造山帯における山脈の形成は、主に地殻の厚化の結果である。プレートの収束によって生じる圧縮力は、大陸縁辺部の地殻の広範囲にわたる変形（衝上断層運動）をもたらす。^{[ 31 ]}これは、延性のある深部地殻の褶曲と、上部の脆性地殻における衝上断層運動という形をとる。^{[ 32 ]}

地殻の厚化は、アイソスタシーの原理によって山を隆起させる。^{[ 33 ]}アイソスタシーとは、隆起した山脈（軽い大陸地殻物質で構成されている）にかかる下向きの重力と、その下にある密度の高いマントルによって及ぼされる上向きの浮力とのバランスである。^{[ 34 ]}

造山帯の一部は、造山帯リソスフェアの剥離の結果として隆起することもある。この剥離では、不安定な冷たいリソスフェアの根がアセノスフェアのマントルに滴り落ち、リソスフェアの密度が低下して浮力による隆起が起こる。^{[ 35 ]}カリフォルニア州のシエラネバダ山脈はその一例である。この断層ブロック山脈^{[ 36 ]}は、その下にある造山帯の根の剥離の後、再び隆起し、大量のマグマ活動が起こった。^{[ 35 ] [ 37 ]}

バンフとキャンモアを結ぶトランスカナダハイウェイ沿いのランドル山は、傾斜した層状岩石に刻まれた山の典型的な例である。数百万年前、衝突によって造山運動が起こり、古代の海洋地殻の水平層が50～60°の角度で隆起した。その結果、ランドル山には、木々に覆われたなだらかな斜面と、隆起した層の端が露出した鋭く急峻な斜面が残された。^{[ 38 ]}

造山運動は主に造山帯で起こるが、多くの二次的なメカニズムによっても大規模な山脈が形成される可能性がある。^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]}中央海嶺や東アフリカ地溝帯のように分裂している地域では、その下にある高温のマントルに関連した熱浮力によって山脈が形成される。この熱浮力は動的地形として知られている。サンアンドレアス断層のような横ずれ造山帯では、拘束的な屈曲によって、プレート境界全体にわたる造山運動を伴わずに、局所的な地殻短縮と造山運動が生じる。ホットスポット火山活動は、現在のテクトニックプレート境界上に必ずしも位置していないように見える孤立した山や山脈の形成をもたらすが、それらは本質的にはプレートテクトニクスの産物である。同様に、造陸運動（大陸の一部が大規模な垂直運動をするものの、それに伴う褶曲、変成作用、変形はほとんどない）^{[ 42 ]}に関連した隆起と侵食によって、局所的な地形の高地が形成されることがある。

19世紀に地質学的概念が発展する以前は、山岳地帯に海洋化石が存在することは、キリスト教の文脈では聖書の大洪水の結果として説明されていた。これは、初期キリスト教の著述家に影響を与えた新プラトン主義思想の延長線上にあるものであった。^{[ 45 ]}

13世紀のドミニコ会学者アルベルト大帝は、侵食が起こることが知られていることから、新しい山やその他の地形が隆起する何らかのプロセスが存在しなければ、最終的には陸地がなくなってしまうだろうと提唱し、山腹にある海洋化石はかつて海底にあったに違いないと示唆した。^{[ 46 ]}造山運動は、アマンツ・グレスリー（1840年）とジュール・トゥルマン（1854年）によって、山の隆起の形成という観点から造山運動として用いられた。当時、造山運動のプロセスを説明するのに造山という用語がまだ使われていたからである。^{[ 47 ]}エリー・ド・ボーモン（1852年）は、造山運動を説明するために印象的な「万力の顎」理論を用いたが、造山帯によって作られ、その中に含まれる暗黙の構造よりも高さに関心があった。彼の理論は基本的に、山は特定の岩石の圧縮によって作られるというものであった。^{[ 48 ]}エドゥアルト・ズース(1875) は岩石の水平移動の重要性を認識した。^{[ 49 ]}前駆地向斜または固体地球の初期下方湾曲の概念(ホール、1859) ^{[ 50 ]}は、ジェームズ・ドワイト・ダナ(1873) に造山運動に関する理論に圧縮の概念を含めるよう促した。 ^{[ 51 ]}後から考えると、この収縮は地球の冷却によるもの (いわゆる地球冷却説) というダナの推測は否定できる。地球冷却説は、1960 年代までほとんどの地質学者にとって主要なパラダイムであった。造山運動の文脈では、地殻の垂直移動、またはアセノスフェアやマントル内の対流の支持者によって激しく議論された。^{[ 52 ]}

グスタフ・シュタインマン（1906年）は、アルプス型造山帯を含む様々な種類の造山帯を認識した。アルプス型造山帯は、堆積物のフライシュとモラッセの形状、オフィオライト層、ソレアイト質玄武岩、ナップ型の褶曲構造を特徴とする。

造山運動を一つの出来事として認識するという点では、レオポルド・フォン・ブッフ（1855）は、最も新しい変形岩と最も古い未変形岩の間に挟むことで造山運動を時間的に位置づけることができると認識しており、この原理は今日でも用いられているが、一般的には放射年代測定を用いた地質年代学によって調査されている。^{[ 53 ]}

ヨーロッパと北アメリカの造山帯の変成作用の違いに関する入手可能な観察に基づいて、HJ Zwart (1967) ^{[ 54 ]}は、構造環境と様式に関連して、コルディレロ型、アルピノ型、ヘルシノ型の 3 つのタイプの造山帯を提案しました。彼の提案は、1979 年にWS Pitcher ^{[ 55 ]}によって花崗岩の発生との関連で修正されました。Cawood ら (2009) ^{[ 56 ]}は、造山帯を付加型、衝突型、およびクラトン内型の 3 つのタイプに分類しました。付加型と衝突型の造山帯は、収束するプレート境界で発達しました。対照的に、ヘルシノ型造山帯は、一般的に、収束するプレート境界の大陸デタッチメントシステムで発達したクラトン内、大陸内、伸張型、および超高温造山帯と同様の特徴を示します。

1. 付加造山帯は、弧状火山活動のために海洋プレートが大陸プレートの下に沈み込むことによって形成された。これらは、30  ℃/kmを超える高い温度勾配の下で、カルシウムアルカリ質の火成岩と高温・低圧の変成相系列が主体となっている。オフィオライト、ミグマタイト、深海堆積物は一般的に不足している。典型的な例としては、大陸弧を含む環太平洋造山帯が挙げられる。
2. 衝突型造山帯は、弧状火山活動を伴わずに一方の大陸ブロックが他方の大陸ブロックの下に沈み込むことによって形成された。その特徴は、ブルースキスト相からエクロジャイト相の変成帯の存在であり、これは10  ℃/km未満の低い温度勾配における高圧・低温変成作用を示している。造山性ペリドタイトは存在するが体積的には少なく、衝突期花崗岩やミグマタイトも稀であるか、ごくわずかしか存在しない。代表的な例としては、ユーラシア大陸南縁のアルプス・ヒマラヤ造山帯や、中国中東部の大別山・蘇魯造山帯などが挙げられる。

• ハームズ、ブレイディ、チェイニー（2006）。モンタナ州南西部における原生代ビッグスカイ造山運動の探究。第19回ケックシンポジウム。
• ケビン・ジョーンズ（2003）。スコットランドの造山運動：科学：レベル3コースシリーズ。オープン大学ワールドワイド社。ISBN 978-0-7492-5847-4。本書は、カンブリア紀後期からデボン紀にかけて続いたカレドニア造山運動をはじめとする、数多くの造山帯の詳細な歴史を解説しており、主な衝突事象はオルドビス紀とシルル紀に発生した。
• トム・マッキャン編（2008）。先カンブリア時代と古生代。中央ヨーロッパの地質学。第 1巻。ロンドン地質学会。ISBN 978-1-86239-245-8。本書は、中央ヨーロッパの地質に関する2巻からなる解説書のうちの1巻であり、主要な造山帯についての議論も含まれている。
• スザンヌ・マールバーグ・ケイ、ビクター・A・ラモス、ウィリアム・R・ディキンソン編（2009）。アメリカ大陸の背骨：浅い沈み込み、高原の隆起、海嶺と地塊の衝突；紀要204。アメリカ地質学会。ISBN 978-0-8137-1204-8。アルゼンチンのメンドーサで開催されたシンポジウム（2006年）における、学際的な視点から見たアメリカ大陸のコルディレラ山脈の進化。

• アカディア造山運動とタコニック造山運動の地図
• 南極地質学