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前地盆地は、山脈帯に隣接して平行に発達する構造盆地である。前地盆地は、山脈帯の発達に伴う地殻の肥厚によって作られた巨大な質量が、岩石圏の屈曲と呼ばれるプロセスによって岩石圏を曲げることによって形成される。前地盆地の幅と深さは、下にある岩石圏の曲げ剛性と山脈帯の特性によって決まる。前地盆地は、隣接する山脈帯から浸食された堆積物を受け取り、山脈帯から離れるにつれて薄くなる厚い堆積層で満たされる。前地盆地は端要素盆地タイプを表し、もう 1 つはリフト盆地である。適応空間(堆積物が堆積できる空間) は、前地盆地を形成するための荷重と下方屈曲によって提供され、これに対してリフト盆地では適応空間が岩石圏の伸張によって生成される。
前地盆地の種類
前地盆地は 2 つのカテゴリに分けられます。
- プレート衝突時に沈み込んだり、逆断層に押し込まれたりしたプレート（つまり、造山帯の外側の弧）上に発生する
周辺（Pro）前縁盆地
- 例としては、ヨーロッパの北アルプス前線盆地やアジアのガンジス川流域などが挙げられる。
- プレートの収束または衝突中に覆うプレート上に発生する
逆弧前縁盆地（つまり、海洋リソスフェアの沈み込みに関連するマグマ弧の背後に位置する）
- 例としては、アンデス盆地や、北米の中生代後期から新生代にかけてのロッキー山脈盆地などが挙げられる。
前地盆地システム
DeCelles & Giles (1996) は前縁盆地システムの徹底的な定義を提供しています。前縁盆地システムは次の 3 つの特徴から構成されます。
- 収縮造山帯と隣接するクラトンの間の大陸地殻上に形成される、堆積物を収容する可能性のある細長い領域。主に沈み込みと、その結果生じる周辺または逆弧褶曲断層帯に関連する地質力学的プロセスに反応して形成される。
- これは、ウェッジトップ、前部深部、前部バルジ、および後部バルジの堆積帯と呼ばれる 4 つの個別の堆積帯で構成されています。堆積物粒子がこれらのどの堆積帯を占めるかは、逆断層帯との最終的な幾何学的関係ではなく、堆積時の位置によって決まります。
- 前地盆地システムの縦方向の寸法は褶曲断層帯の長さとほぼ等しく、残存海洋盆地や大陸の地溝（衝突原）に流出した堆積物は含まれません。
前地盆地システム: デポゾーン
ウェッジトップは移動する断層シートの上に位置し、活発なテクトニック断層ウェッジから流れ込む堆積物をすべて含んでいます。ここでピギーバック盆地が形成されます。
前深部は最も厚い堆積帯であり、造山帯に向かって厚くなります。堆積物は、遠位河川、湖沼、デルタ、海洋堆積システムによって堆積します。
前隆起と後隆起は最も薄く、最も遠位の領域であり、常に存在するわけではありません。存在する場合は、地域的な不整合、風成堆積物、浅海堆積物によって定義されます。
堆積は移動する逆断層シートの近くで最も速く進行します。前層内の堆積物の輸送は、一般的に逆断層の走向と盆地軸に平行です。
プレート運動と地震活動
前地盆地の隣接プレートの動きは、それがつながっている活発な変形帯を研究することで判断できます。今日では、GPS測定によって、あるプレートが他のプレートに対して移動する速度がわかります。また、現在の運動学は変形が始まったときと同じではない可能性が高いことも考慮することが重要です。したがって、大陸衝突の長期的な進化と、それが隣接する前地盆地の発達にどのように影響したかを判断するには、GPS 以外のモデルを考慮することが重要です。
最新の GPS (Sella 他 2002) モデルと非 GPS モデルの両方を比較することで、変形率を計算できます。これらの数値を地質学的状況と比較すると、可能性のあるモデルの数を制限したり、特定の地域内でどのモデルがより地質学的に正確であるかを判断したりできます。
地震活動は、地震活動の活発なゾーンがどこで発生するかを決定するだけでなく、断層の総変位と変形の開始時期を測定します。[1]
盆地の形成
前地盆地が形成されるのは、山脈が成長するにつれて、地殻にかなりの質量が加わり、地殻が下方に曲がったり、たわんだりするからです。これは、前隆起の隆起部におけるアイソスタシーによって山脈の重量が相殺されるように発生します。
周辺前地盆地のプレートテクトニクスの進化には、一般的に 3 つの段階があります。最初は、収束の初期段階で、以前に引き伸ばされた大陸縁辺に造山運動による荷重がかかる受動的な縁辺段階です。次に、「深海条件によって定義される初期収束段階」、最後に「陸上のくさびが陸上または浅い海洋前地盆地に囲まれる後期収束段階」です。 [ 2] [ページが必要]
造山帯の下の温度ははるかに高く、リソスフェアを弱めます。そのため、逆断層帯は移動しやすく、前地盆地システムは時間の経過とともに変形します。構造同期不整合は、沈降と構造活動が同時に起こっていることを示しています。
前地盆地は、隣接する山脈から浸食された堆積物で満たされています。初期段階では、前地盆地は未充填状態と言われています。この段階では、深層水と一般にはフライシュと呼ばれる海洋堆積物が堆積します。最終的に、盆地は完全に満たされます。この時点で、盆地は過充填段階に入り、陸生の砕屑性堆積物の堆積が発生します。これらはモラッセとして知られています。前地層内の堆積物の充填は、大陸リソスフェアへの追加負荷として機能します。[引用が必要]
リソスフェアの挙動
リソスフェアが時間の経過とともにどの程度緩和するかについては依然として議論の余地があるが、ほとんどの研究者[2] [ページが必要] [3] は、弾性または粘弾性レオロジーによって前縁盆地のリソスフェア変形を記述することを認めている。Allen と Allen (2005) は、荷重システムの前に前縁プレートを波として移動する移動荷重システムを記述している。この変形の形状は、前縁に沿った荷重に近い非対称の低地と前隆起に沿ったより広い隆起した変形として一般的に記述される。侵食および堆積の輸送速度またはフラックスは、地形の起伏の関数である。
荷重モデルでは、リソスフェアは最初は硬く、盆地は広く浅い。リソスフェアが緩和すると、衝上断層付近の沈下、盆地の狭まり、衝上断層に向かう前隆起が生じる。衝上断層の間、リソスフェアは硬く、前隆起は広がる。衝上断層の変形のタイミングは、リソスフェアの緩和と逆である。造山運動の荷重によるリソスフェアの屈曲が、前地盆地の排水パターンを制御する。盆地の屈曲傾斜と造山帯からの堆積物の供給。
リソスフェアの強度エンベロープ
強度エンベロープは、前地と造山帯の下のリソスフェアのレオロジー構造が非常に異なることを示している。前地盆地は典型的には、3 つの延性層の上に 3 つの脆性層がある、リフトのある大陸棚に似た熱的およびレオロジー的構造を示す。造山帯の下の温度ははるかに高いため、リソスフェアは大幅に弱くなる。Zhou ら (2003) によると、[ページが必要]「圧縮応力下では、山脈の下のリソスフェアは、表面近くの薄い (中心部で約 6 km) 脆性層と、おそらく最上部マントルの薄い脆性層を除いて、ほぼ完全に延性になる」。造山帯の下のこのリソスフェアの弱化は、地域的なリソスフェアの屈曲挙動を部分的に引き起こす可能性がある。
熱履歴
前地盆地は低地温盆地（通常より低温）と考えられており、地温勾配と熱流量は低い。熱流量の平均値は1～2 HFU（40～90 mWm −2）である。[2] [ページが必要]急速な地盤沈下がこれらの低い値の原因である可能性がある。
堆積層は時間の経過とともに埋もれ、多孔性を失います。これは、堆積物の圧縮、または圧力やセメント化などの物理的または化学的変化が原因である可能性があります。堆積物の熱熟成は温度と時間の要因であり、移動する塩水の過去の熱再分配により浅い深さで発生します。
ビトリナイト反射率は、典型的には時間の関数として有機物の指数関数的進化を示し、熱成熟の最良の有機指標である。研究により、熱流と地熱勾配の現在の熱測定は、体制の地殻構造の起源と発達、およびリソスフェアの力学と密接に対応していることがわかった。[2] [ページが必要]
流体の移動
移動する流体は前縁盆地の堆積物から発生し、変形に応じて移動する。その結果、塩水は長距離を移動する可能性がある。長距離移動の証拠には、1) 石油と遠方の根源岩との相関関係、2) 金属を含む塩水から堆積した鉱体、3) 浅層堆積物の異常な熱履歴、4) 地域的なカリウム交代作用、5) 鉱体と深層帯水層における後成的ドロマイトセメントなどがある。[4]
流体源
熱、鉱物、石油を運ぶ流体は、前地盆地内の地殻構造に大きな影響を与えます。変形する前、堆積層は多孔質で、水や水和鉱物などの流体で満たされています。これらの堆積物が埋もれて圧縮されると、孔が小さくなり、約1/3、孔から出ます。この流体はどこかへ行かなければなりません。前地盆地内では、これらの流体は物質を加熱して鉱化させる可能性があり、また、局所的な静水頭と混ざり合う可能性があります。
流体移動の主な原動力
造山帯の地形は、流体の移動の主な原動力です。下部地殻からの熱は伝導と地下水の移流によって移動します。深部の流体の流れが非常に速く移動すると、局所的な熱水域が発生します。これは、浅い深さでの非常に高い温度も説明できます。
その他の小さな制約としては、地殻の圧縮、衝上断層運動、堆積物の圧縮などがある。これらは、地殻の変形、岩相、堆積速度の遅い速度（0～10 cm yr −1程度、おそらく1 cm yr −1未満）によって制限されるため、小さな制約であると考えられる。100万年ごとに1キロメートル以上の頁岩堆積物が蓄積すると、過圧地帯ではより速い移動が可能になる可能性がある。[4]
Bethke と Marshak (1990) は、「高地で補充された地下水は、その高い位置エネルギーに応じて地下水位が低い地域に向かって地下を移動する」と述べています。
炭化水素の移動
ベスキーとマーシャック（1990）は、石油は地下水の流れを駆動する流体力だけでなく、微細な孔を通過する石油の浮力と毛細管効果にも反応して移動すると説明しています。移動パターンは、造山帯から離れてクラトン内部に流れ込みます。多くの場合、天然ガスは造山帯に近いところで見つかり、石油はより遠くで見つかります。[5]
現代（新生代）の前地盆地システム
アジア
- ガンジス川流域
- 北タリム盆地
- 南ジュンガル盆地
- 天山山脈の北側の後退前線
- 古生代後期に形成され、新生代に再活性化した。
- 最も厚い堆積層はウルムチの西にあり、中生代の堆積層の厚さは8,000メートル以上ある。
中東
- ペルシャ湾
- ザグロス山脈の西側の前地
- 充填不足の段階
- 盆地の陸地部分はイラクとクウェートの一部を覆っている。
ヨーロッパ
- 北イタリア、ポー川流域。
- 西アルプスと中央アルプスの後退前地盆地と北アペニン山脈の前地。伸張期とそれに続く圧縮期を経て発達した。その圧縮構造は継承された伸張構造に重ねられている。[6]
- 圧縮構造は「北アペニン山脈と南アルプスという2つの異なる山脈の前面で断続的に発達し、徐々に一方が他方に向かって収束していった。」[7]
- 伸張サイクルは2つあった。a) 東方へのプレリフト伸張サイクルは、炭酸塩プラットフォームと盆地システムのアニシアンからカルニアン（中期から後期三畳紀初期、2億4700万～2億2700万年前）サイクルの形成で最高潮に達した。b)ピエモンテ・リグーリアとイオニア海洋盆地の拡大に関連する後期三畳紀～リアス紀のリフト伸張期。その後、盆地の最大幅と深化が達成され、ロンバルディア、ベッルーノ、アドリア海の炭酸塩盆地が徐々に形成された。[6]
- ヴェネト＝フリウリ前縁盆地、イタリア北東部の沖積平野。
- この平野は周囲の3つの山脈の前縁にあたるため、年代や地殻変動の方向が異なる3つの前縁システムの重なり合いの結果として発達した。これらは、a) 東側の外ディナル山脈で、後期暁新世から中期始新世にかけて西南西方向に主たる変形段階が生じた。b) 北側の東南アルプスで、主に中期後期中新世 (1700万～700万年前) の変形と南向きの地殻変動が生じた。c) 南西側の北アペニン山脈で、鮮新世から更新世 (500万年前～現在) にかけて北東方向に変形が生じた。[8] [9]
- レッシニ山脈、ベリチ山脈、エウガネイ丘陵構造高地（比較的変形していない丘陵ブロック）によって、中央西アルプス山脈とその前縁部（ポー前縁盆地）から分離されています。
- 屈曲は後期白亜紀に始まり、外部ディナル断層帯の堆積により東向きのかすかな屈曲が生じた。その後、2つの主要な堆積/屈曲サイクルが続いた。a) チャッティアン-ランギアンサイクル (後期漸新世-中期始新世、2800万～1400万年前) は弱い北向きの屈曲で、主にアルプスの隆起および侵食された軸部からの堆積物を収容した。b) セラヴァリアン-前期メッシニアンサイクル (中期～後期中新世) は南アルプスの急速な隆起により北北西向きの顕著な屈曲が生じた。鮮新世-更新世には、北アペニン山脈の堆積の結果、南西部 (ヴェネト盆地の南部) のみが南西方向に屈曲した。[9]
- アドリア海中部および南部流域
- カルパティア山脈の前地盆地
- カルパティア山脈
- 北アルプスモラッセ盆地から西カルパチア山脈まで続き、ポーランド南部とウクライナ西部に位置する。[13]
- 東カルパティア前地盆地
- 東カルパティア山脈の前縁盆地はポーランド南部、ウクライナ西部、モルドバ、ルーマニアに広がり、長さは800kmです。後期中新世から前期鮮新世にかけて、ダキア盆地と黒海への重要な堆積物の供給源でした。[14]
- ダキア盆地
- これは、東カルパティア山脈のルーマニア側と南カルパティア山脈（ルーマニア）の近くにある前地盆地です。これは衝突後の盆地で、メッシニアンから鮮新世（700万～260万年前）にかけて発達しました。当初、この盆地からの堆積物は、主に既存の前深部領域のみにありました。その後、モエシア台地の北部とスキタイ台地の一部を越えて南に広がりました。[15] [ページが必要]
- カルパティア山脈
- エブロ川流域
- スペイン北部、ピレネー山脈の南側の周辺前縁盆地
- 北部では前縁盆地の大幅な変形が発生しており、その例としては、西カタルーニャ州の前縁褶曲および逆断層帯が挙げられます。この盆地は、盆地の特異な排水の進化により、構造期および構造期後の堆積層の見事な露出でよく知られています。
北米
南アメリカ
古代の前地盆地システム
アジア
ヨーロッパ
北米
南アメリカ
- 中央アンデス造山帯の東側の前地 -アルゼンチン北部の南チャコ前地盆地
参照
参考文献
引用
- ^ アレン他 2004
- ^ a bcd アレン＆アレン 2005
- ^ フレミングス＆ジョーダン 1989
- ^ ベスキーとマーシャク 1990
- ^ オリバー 1986
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一般的な参考文献
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- ベスキー、クレイグ M.、マーシャック、スティーブン (1990)「北米における塩水の移動 - 地下水のプレートテクトニクス」。Annual Review of Earth and Planetary Sciences、18、pp. 287–315。
- カトゥネアヌ、オクタヴィアン（2004）「逆弧前縁システム - 時間の経過による進化」アフリカ地球科学ジャーナル、38、pp.225-242。
- DeCelles, Peter G.; Giles, Katherine A. (1996 年 6 月). 「前地盆地システム」(PDF) . Basin Research . 8 (2): 105–123. Bibcode :1996BasR....8..105D. doi :10.1046/j.1365-2117.1996.01491.x.
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- Garcia-Castellanos、D.、J. Vergés、JM Gaspar-Escribano、S. Cloetingh、2003 年。「エブロ盆地 (イベリア北東部) の新生代進化におけるテクトニクス、気候、河川輸送の間の相互作用」。Journal of Geophysical Research 108 (B7)、2347。土居：10.1029/2002JB002073。
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- Zhou, Di, Yu, Ho-Shing, Xu, He-Hua, Shi, Xiao-Bin, Chou, Ying-Wei. (2003)「台湾の前地盆地と山脈下のリソスフェアの熱レオロジー構造のモデリング」Tectonophysics、374、p. 115–134。
さらに読む
- Bally, AW; Snelson, S. (1980) 「沈下領域」カナダ石油地質学会紀要6 : 9–94。
- Kingston, DR; Dishroon, CP; Williams, PA (1983). 「Global Basin Classification System」(PDF) . AAPG Bulletin . 67 : 2175–2193 . 2017-06-23に閲覧。
- Klemme, HD (1980). 「石油盆地 - 分類と特徴」.石油地質学ジャーナル. 3 (2): 187–207. doi :10.1111/j.1747-5457.1980.tb00982.x.