前弧

前弧は、海溝とそれに関連する火山弧の間の沈み込み帯にある領域です。前弧領域は収束縁に沿って存在し、その名の通り、収束プレート縁の特徴である火山弧の「前」に形成されます。背弧領域は、火山弧の後ろにある付随領域です。

多くの前弧には付加ウェッジがあり、火山弧と平行な外弧海嶺と呼ばれる地形の尾根を形成することがあります。付加ウェッジと火山弧の間の前弧盆地には、厚い堆積物が蓄積することがあり、外弧海溝と呼ばれることもあります。1つの構造プレートが別のプレートの下に沈み込む際の衝突応力により、前弧地域は強力な地震の発生源となります。^{[1] [2]}

沈み込みの過程で、海洋プレートは別の構造プレート（海洋プレートまたは大陸プレート）の下に押し込まれます。沈み込むプレート内の水やその他の揮発性物質により、上部マントルでフラックス溶融が起こり、マグマが生成されます。このマグマは上昇して上部のプレートを貫通し、火山弧を形成します。沈み込むスラブの重さにより上部のプレートがたわみ、海洋溝が形成されます。この海溝と弧の間の領域は前弧領域と呼ばれ、弧の後ろで海溝から離れた領域は背弧領域と呼ばれます。

上部プレートと沈み込むスラブの間のマントル領域では、沈み込むスラブの下降運動によって背弧付近でコーナーフローが発生します。 ^[3]同時に、海溝に近いマントルウェッジの温度は、より密度が高く冷たい沈み込むスラブによって支配され、その結果、マントルウェッジの冷たく停滞した部分が形成されます。^{[4] [5]}

初期の理論では、海溝とマグマ弧が前弧域の付加堆積ウェッジの主な供給源であると提唱されていました。最近の発見では、前弧域の付加物質の一部は、大陸物質に由来する海溝タービダイトとともにマントル源からのものであることが示唆されています。この理論は、遠洋堆積物と大陸地殻が、それぞれ堆積物の沈み込みと沈み込み侵食として知られるプロセスで沈み込んでいる証拠に基づいて成り立っています。^[2]

地質学的に長い年月をかけて、侵食、変形、堆積物の沈み込みにより、前弧堆積物は絶えず循環している。前弧地域（付加体、前弧盆地、海溝）における物質の絶え間ない循環により、火成岩、変成岩、堆積物の混合層が生成される。一般的に、海溝から弧にかけて変成度が上昇し、最も高い変成度（青色片岩からエクロジャイト）は、より新しい堆積物（盆地）と比較して構造的に隆起している（付加体）。前弧地域は、オブダクションが発生した場合にオフィオライトが配置される場所でもあるが、そのような堆積物は連続しておらず、侵食によって除去されることが多い。^{[2] [6]}

プレートが収束するにつれて、海洋が閉じ、それぞれ島弧または大陸縁辺のいずれかである2つの陸地が収束する。これら2つの物体が衝突すると、造山運動が起こり、その時点で下部の海洋地殻の動きが遅くなる。^{[2] [7]}弧と大陸の衝突の初期段階では、付加体と前弧盆地の隆起と浸食が起こる。衝突の後期段階では、前弧領域は縫合、回転、短縮され、衝突時の褶曲と逆断層帯が形成される可能性がある。

地表では、前弧地域には前弧盆地、外弧高地、付加体、海溝自体が含まれます。^[2]前弧沈み込み界面には、巨大断層地震が発生する可能性がある地震発生帯、分離帯、粘性結合帯が含まれます。^{[4] [8]}

付加体は、傾斜角が著しく減少している海溝断層の斜面に位置している。断層とマグマ弧の間では、火山弧と基質からの侵食物質で満たされた堆積盆地が前弧盆地に蓄積し、前弧地域のくさび形にある最も古い断層断層を覆う。^[2]

一般的に、前弧の地形（特に海溝地域）は、沈み込みによって生じる浮力と地殻変動の均衡を保とうとしている。前弧の上向きの動きは浮力に関係し、下向きの動きは海洋リソスフェアを下降させる地殻変動と関係している。^[2]表面傾斜と沈み込み断層の関係も、前弧の構造と変形の変化に大きな役割を果たしている。^[1]沈み込みウェッジは、ほとんど変形のない安定型と、広範囲にわたる内部変形のある不安定型に分類できる（モデルのセクションを参照）。前弧堆積物によく見られる変形には、マグニトゴルスク前弧地域で見られるような堆積同期変形とオリストストロームがある。^[7]

前弧盆地の形成と変形を特徴づけるモデルは 2 つあり、堆積物の堆積と沈降に依存しています (図を参照)。最初のモデルは、堆積物がほとんどまたはまったく供給されない状態で形成された前弧盆地を表しています。逆に、2 番目のモデルは、堆積物が十分に供給されている盆地を表しています。盆地の深さは、海洋プレート堆積物の供給、大陸由来の砕屑物、および直交収束速度に依存します。^{[1] [2]}付加フラックス (堆積物の供給と供給) によっても、前弧内で堆積ウェッジが成長する速度が決まります。^[1]

海洋地殻の年齢と収束速度は、大陸地殻と海洋地殻の収束界面における結合を制御します。この結合の強さは、イベントに関連する変形を制御し、前弧地域の変形シグネチャに見られます。^[2]

前弧域における上部プレートと下部プレートの激しい相互作用は、強力な結合メカニズムを発達させ、東北日本太平洋沿岸沖で発生した東北沖地震のような巨大地震を引き起こすことが示されています (Tian and Liu. 2013)。これらの巨大地震は、前弧域で一般的に見られる低い熱流量と相関している可能性があります。地熱データでは、熱流量が約 30～40 mW/m ²であることが示されており、これは冷たく強いマントルを示しています。^[9]

良い例の 1 つは、科学者が広範囲にわたる研究を行ったマリアナ前弧です。この環境には、高さ 2 km、直径 30 km の蛇紋岩泥火山からなる侵食縁と前弧斜面があります。これらの火山の侵食特性は、前弧のこの地域で予想される変成度 (青色片岩) と一致しています。地熱データとモデルから、スラブとマントルの境界、摩擦レベル、海溝の冷たい海洋リソスフェアを示す証拠があります。 ^[2]その他の例:

• 中央アンデス前弧
• バンダ前弧
• サブウェタール前弧
• ルソン島弧-前弧
• 東北前弧
• 西コルディリェラ山脈とペルー・チリ海溝の間

• 背弧地域

• アインゼレ、ゲルハルト (2000)堆積盆地：進化、堆積相、堆積物予算第 2 版、第 12 章、Springer ISBN  3-540-66193-X
• USGSの定義
• 前弧盆地の建築、概要