北海の地質

北海の地質学では、 現在の水路、海溝、尾根などの地質学的特徴と、それらを形成した地質学の歴史、プレートテクトニクス、地質学的出来事 について説明します。

北海の基盤は先カンブリア時代にプレート内環境で形成されました。硬いブロックの上に、さまざまな堆積物、砂、塩が重なっていました。これらの硬いブロックは、カレドニアプレートサイクルやバリスカンプレートサイクルで水平圧力、摩擦、歪みを引き起こす大陸衝突などの地殻変動により、変成基盤に変化しました。また、三畳紀とジュラ紀には、マグマと呼ばれる地球内部からの 高温の溶融岩石の侵入によって岩石が加熱され、ブロックは変成進化を受けました。

カレドニア（イアペトゥス）プレートサイクルでは、カレドニア造山運動中にイアペトゥス縫合線が形成されました。イアペトゥス縫合線は、ジュラ紀後期に北海中央部に火山断層を形成する大きな弱点でした。イアペトゥス海は、ローレンシア、バルティカ、アバロニアの大陸が衝突したときに縫合線と山脈に置き換えられました。この衝突により、ローレルシアが生まれました。^{[1] : [51]}

バリスカン（レイク）プレートサイクルの結果、ゴンドワナ大陸とローラシア大陸が衝突してパンゲア大陸が形成されました。レイク海の消滅により、現在の北海の国境沿いの国々に巨大な山脈が形成されました。^{[1] : [52]}

三畳紀とジュラ紀の火山性地溝とグラーベン断層系により、北海地域に高低差が生じました。その後、中生代後期と新生代に沈降が起こり、北海のクラトン内 堆積盆地が形成されました。この時代は、海底の拡大と岩石圏の温度低下により、海面が上昇しました。プレートテクトニクスと大陸造山運動が組み合わさって、今日私たちが知っている大陸と北海が形成されました。北海の海岸線の特徴と海底地形に影響を与えた最後の出来事は、新生代に起こりました。

北海の下にある中生代の構造は、失敗した地溝系と見ることができる。^[2]三畳紀とジュラ紀の最初の地殻伸張と地溝盆地の形成の後、[ ^{1] : [70]}伸張はイギリス諸島の反対側に集中し、北大西洋を形成した。地溝盆地は、白亜紀後期と始新世の間にいくらかの反転も経験した。^[3]漸新世以降、南のアルプス造山運動によって引き起こされたヨーロッパ地殻の緊張により、新しい、より緩やかな伸張期が引き起こされた。^[4]この地域のいくつかの地溝は現在も活動している。

北海地域の地下は、主に地溝で占められている。北海南部とオランダの下にある北西南東向きの下流ライン地溝、[ 5 ^]、オランダ海岸の北で始まりスコットランドの東の地域で終わる南北向きの北海中央地溝、およびノルウェー南東海岸に沿ったバイキング地溝である。^{[4] : [97]  [5] : [4]}ホーン地溝は、中央地溝の東、デンマーク海岸の前面にある小さな地溝である。^{[5] : [8]}もう一つの小さな構造はテルスヘリング地溝として知られ、オランダのすぐ北で中央地溝の西に接している。^[6]スカゲラク海峡の下の地下にはより大きな地溝が見つかり、この南北構造はバンブル・オスロ地溝と呼ばれている。^[7]ヴァイキンググラベンはシェトランド台地によって大西洋下のフェロー・シェトランド盆地から分離されており、2つの構造はシェトランド諸島の北東の地域で合流しています。^{[8] [9]}

現在北海と呼ばれている地域は、いくつかの独立した大陸地域（シベリア、バルティカ、ゴンドワナ、ローレンシア）とイアペトゥス海、トルンキスト海の間に点在していました。^[1] プレートテクトニクスと大陸衝突（造山運動）により、現在私たちが認識している北海の特徴が生まれました。

• 
  カレドニア造山運動を示すユーラメリカ
• 
  カレドニア造山運動（デボン紀前期）の終わりのカレドニア/アカディア帯の支流。現在の海岸線は灰色で示されている。^[10]

フィンマルキアン造山運動は、古生代初期にノルウェー北部に影響を及ぼした。^[1]オルドビス紀後期には、アヴァロニアがバルティカと衝突してトルンキスト縁辺を形成した。これは、北ドイツ・ポーランドカレドニア山地の縫合部に対応する。オルドビス紀末までに、トルンキスト海は消滅した。^{[1] : [51]}トルンキスト・テッセイレ断層系も、トルンキスト海を 閉じる造山運動に始まった。^{[1] : [53]} バルティカはアヴァロニアの下に沈み込んだ。

アトリア造山運動はスコットランド高地とミッドランド渓谷地域の衝突であり、ハイランド境界断層を形成した可能性が高い。^{[1] : [53]}

シルル紀後期にはバルティカがローレンシアと衝突し、カレドニア造山運動のスカンジナビア期と呼ばれるようになった。バルティカはローレンシアの下に沈み込み、カレドニア帯を形成した。^[11] カレドニア造山運動により、ローレンシア、バルティカ、アバロニアの大陸と地帯が衝突し、イアペトゥス海が閉鎖された。3つの大陸を合わせた塊が「新しい」大陸、ローレルシアまたはユーラメリカを形成した。^[12]カレドニア造山運動は、およそ4億9000万～3億9000万年前のオルドビス紀からデボン紀初期にかけて起こった出来事を網羅している。北海の基盤岩層は、カンブリア紀–デボン紀のこのカレドニア地向斜段階でほぼ形成された。^[13] カレドニア山脈は、プレートの接合時に「古い赤砂岩」大陸の形成に貢献しました。レイス海は南に開き始めました。^[14]

アカディア造山運動は、約 5 億年前のデボン紀前期 (古生代) に起こった。ローレンシア大陸とバルティカ大陸が衝突した。この大陸衝突により、イアペトゥス海は消滅した。これらのプレートテクトニクスの力により、現在アディロンダック山脈と呼ばれる地域から北に伸び、ノバスコシア、イギリス諸島、ノルウェー、グリーンランド東縁に至る山脈が形成された。^[11]グリーンランドとスカンジナビアは、赤道と熱帯中部 (北緯 20 度から 20 度) の中間に位置していた。^{[説明が必要]}現在、グリーンランド、スカンジナビア、イギリス諸島からなる地域は、石炭紀後期からペルム紀前期にかけて北方への移動を開始した。多量の揮発性マグマ活動により、北海、イギリス諸島、ドイツ、スウェーデン南西部の形成地域であるトルンキスト縁辺に平行な岩脈が形成された。^[15]

レイス海またはプロトテチス海はヘルシニアン/バリスカン造山運動の間に消滅し、パンゲア超大陸が形成された。ゴンドワナ大陸とローラシア大陸は衝突し、両大陸とも北へ移動していたが、ゴンドワナ大陸の移動速度の方が速かった。形成された山脈はスペイン、ブルターニュ、中央ドイツに沿ってポーランドまで広がった。石炭紀後期のレイス海の閉鎖により、イングランド南部に断層が形成された。^[1]

パンゲア超大陸は、シベリアがバルティカとカザフスタンに衝突したペルム紀後期に追加された。パンゲアは大規模な沈み込みプレートテクトニクスに囲まれていた。北海地域は大陸性パンゲア超大陸の中心であった。この時期、現在北海と呼ばれている地域は亜熱帯にあり、海洋ではない乾燥した環境であった。^[15]

三畳紀 には、バイキング火山と中央グラベン火山の系が形成されました。^[1]上向きの断層裂溝は、タフロジェニック期を構成する三畳紀に形成されました。大西洋の断層帯は北海の断層帯と関連しています。^[13]

「リフト盆地は、蒸発岩の堆積を促す類似した特徴と歴史を共有しています。リフト盆地は通常、地殻の伸張中に形成され、横断構造によって区切られた地溝と半地溝からなる明確な基盤構造を伴います。塩の堆積は、リフトの形状、堆積速度、蒸発岩の形成時期に応じて、個々の半地溝に限定される場合もあれば、地域的に堆積する場合もあります。」

— ローワン博士^[17]

三畳紀には地殻の隆起、海面低下、火山活動による活発な地殻伸張が見られました。^{[18] [19]}

ジュラ紀（2億～1億4500万年前）が始まると、パンゲアはゴンドワナ大陸とローラシア大陸の2つの大陸に分裂し始めた。^[20] この頃、海面が上昇した。この時期に海底の泥の下に藻類やバクテリアが埋もれた結果、北海の石油と天然ガスが生成された。その多くは、海面が下がって沼地や塩湖、ラグーンが形成された際に堆積した砂岩に閉じ込められており、恐竜の生息地であった。^{[21] [22]}

北海中央部では玄武岩質溶岩が噴出した地域で火山活動と地溝帯が発達した。^[23] マントルが反り上がり、北海中央部でイアペトゥス縫合部がトルンキスト・テイセイレ断層系と交差する場所にドームを形成した。ドーム地域はバイキンググラーベン、中央グラーベン、マレー湾盆地の真ん中にあった。スコットランドの地溝帯とフォーティーズ火山の中心は隆起地域と関連していた。^{[1] [15]}ロングフォーティーズとホルダ盆地も火山の中心であった。この時期に海面は低下した。^{[15] : [26]}この時期には砕屑物と砂がパラリック環境に堆積したため、北海に大きな貯留層が形成された。^[15]

白亜紀には、主な地溝の拡大は東西方向であった。^{[15] : [26]}東西方向に伸びる大きな南ペルム紀盆地と小さな北ペルム紀盆地の2つの盆地がある。盆地はリングケビング・フュン高地によって隔てられている。^{[1] : [47]}ヴァイキンググラベンはシェトランド台地とフェノ・スカンジアン高地の間にある。中央グラベンはペルム紀盆地とその高地の真ん中にある。これらの形成は、地殻張力が弱い領域を含むカレドニア造山運動のジグザグ縫合線の影響を受けている。海底の拡大は続き、海面は上昇している。海面は現在よりも100メートル（330フィート）から200メートル（660フィート）高い。^[15]

北西ヨーロッパでは、白亜紀後期の白亜質堆積物は、イングランド南岸のドーバーの白い断崖や、フランスのノルマンディー海岸の同様の断崖を形成する白亜層群の特徴である。この層は、イングランド、フランス北部、低地諸国、ドイツ北部、デンマーク、および北海南部の地下で発見されている。中期白亜紀の深海流の停滞により、海水中に無酸素状態が生じた。この期間中、世界中の多くの場所で暗色の無酸素頁岩が形成された。^[24]これらの頁岩は、例えば北海の地下で、石油やガスの重要な根源岩である。北海中北部および北部では、白亜層群が主要な封印層であり、多数の貯留岩ブロックを覆い、その流体内容物が上方へ移動するのを防いでいる。

シルバーピットクレーターは、北海 （6000万年から6500万年前）にある直径20キロメートル（12マイル）の衝突クレーターと推定されています。この地形の年代は7400万年から4500万年前（白亜紀後期から始新世）と推定されています。^{[25]ソールピット盆地は、}堆積中心 が深く埋没して形成されました。^{[1] : [70]}

地質学的には、新生代は大陸が現在の位置に移動した時代である。 ^[27] アルプス造山運動、大西洋中央海嶺の拡大、大西洋盆地の形成は新生代に起こった。アイスランドのホットスポットと北大西洋の地溝帯の形成は、ブリテン諸島の地表上昇を促した。^{[1] : [46]} 6300万年から5200万年前の古第三紀初期（新生代）には、北海が形成され、ブリテン島は隆起した。この隆起の一部は、はるか昔のカレドニア造山運動とバリスカン造山運動の古い弱点線に沿って起こった。

後期ジュラ紀のリフトイベントの後、中生代後期および新生代に熱沈下が起こった。^{[1] : [72]}リフトが止まると、地域的な沈下が起こり、クラトン内 堆積盆地が形成された。沈下はリソスフェアの冷却によって起こった。^{[28] : [95]}この隆起の一部は、はるか以前のカレドニア造山運動およびバリスカン造山運動からの古い弱点線に沿っていた。プレート内圧縮は、大西洋盆地の形成時に引き起こされた。^{[1] : [46]}大西洋中央拡大海嶺は、東と西を分離するのに忙しくしている。グリーンランドは北アメリカから分離し、古第三紀にはリフトの方向が変わり、北ヨーロッパがグリーンランドから分離した。始新世には、大西洋を横断する最後の陸橋が沈下した。^[29]

約5000万年前に起こったアルプス造山運動は、ロンドン盆地の向斜と南のウィールド背斜の形成に関与した。ロンドン盆地 の東端は北海の盆地と合流し、 北ケント海岸に沿って陸地をリカルバーまで伸び、エセックスの東海岸を北上してサフォークまで達し、そこでは東サフォークとノーフォークの大部分を覆う更新世の「岩山」堆積物に覆われており、北海盆地の一部と考えるのが適切である。^[30]

新第三紀の中新世と鮮新世には、特にペナイン山脈でさらなる隆起と浸食が起こりました。植物や動物の種類は現代の形に進化し、約 200 万年前までに、その景観は今日とほぼ同一視できるものになっていたでしょう。

更新世には、氷床の蓄積により世界の海面が低下し、海が盆地から後退した。^[31]更新世における大きな変化は、近年のいくつかの氷河期によってもたらされた。^[32] 氷河期には、高緯度で氷を形成するために海から水が奪われ、世界の海面が約120メートル低下し、大陸棚が露出して、動物が移動できるように陸地の間に陸橋が形成されました。氷河期の終了時には、溶けた氷水が海に戻り、海面が上昇しました。このプロセスにより、海岸線や水和システムが突然変化し、新たに水没した陸地や浮上した陸地、氷のダムの崩壊による湖の塩分濃度の上昇、新しい氷のダムによる広大な淡水域の形成、および大規模だが一時的な地域の気象パターンの一般的な変化が生じる可能性があります。一時的な再氷河期を引き起こすことさえあります。急速に変化する陸地、氷、塩水、淡水のこのような混沌としたパターンは、最終氷期極大期LGM 末期のバルト海地域、スカンジナビア半島、および北アメリカ中央部の大部分のモデルである可能性が示唆されており、現在の海岸線は先史時代の最後の数千年でのみ実現しました。また、スカンジナビア半島の標高の影響により、現在の北海の大部分の下に存在していた広大な大陸平野が水没し、イギリス諸島とヨーロッパ大陸を結びました。

かつては、現在の海峡の場所に陸地があり、現在のグレートブリテン島とヨーロッパ大陸を結んでいたウィールド海峡の南東の延長線上にありました。後述するように、ドーバー海峡は氷河期に開通しました。その結果、ブリテン諸島は現在ではヨーロッパ大陸とつながっていない島になっています。^{[33] [34]}イギリス海峡は、2回の大洪水による浸食によって形成されました。最初の洪水は約42万5000年前で、北海南部の氷でせき止められた湖が溢れ、ウィールド・アルトワ白亜山脈を破壊し、壊滅的な浸食と洪水が発生しました。その後、テムズ川とスヘルデ川がその隙間を通ってイギリス海峡に流れ込みましたが、マース川とライン川は依然として北に流れていました。約22万5千年前の2度目の洪水では、マース川とライン川が氷でせき止められ、高くて弱い障壁（おそらく白亜か氷床が残した末端モレーン）を破滅的に突き破って湖となった。どちらの洪水もイギリス海峡の乾いた河床に巨大な洪水路を切り開き、アメリカのチャネルド・スキャブランズに似ている。 ^{[35] [36]}

氷河作用は北海の海岸線に多大な影響を及ぼした。デンマークの西海岸はザーレ氷河期とヴァイクゼル氷河期に非常に氷河に覆われていたことで有名である。完新世に海面が下がると、デンマークの北海岸は隆起した砂州、海岸の尾根、崖に取って代わられた。^[37]

スカンジナビア半島の極大期は、地域的にはヴァイクセル氷河期と呼ばれ、ユトランド半島の西部のみが氷がなく、現在の北海の大部分はユトランド半島とイギリスを結ぶ陸地だった。紀元前13,000年より古いスカンジナビア氷河期の動物が発見されているのはデンマークだけである。現在の間氷期の前の最後の間氷期の後の期間（エーミアン期）にも、ノルウェーの海岸は氷がなかった。独特の汽水を持つバルト海は、スウェーデンとデンマークの間の海峡が開いたときに、ヴァイクセル氷河期の融解水と北海の塩水が混ざった結果である。北海では、更新世のすべての時代の化石が産出されている。この地域は乾燥した草原地帯で、川が流れ、象のようなマストドン、シミターキャット、マンモス、カバ、馬、クマ、巨大な鹿などの動物が生息していた。最終氷河期の終わりに洪水に見舞われた。^[38]

• [1] これらの地図は、それぞれオルドビス紀、シルル紀、デボン紀のさまざまな段階における地殻と大陸プレートの相対的な位置を示しています。示されている名前はドイツ語形式です。
• [2] この地図はアヴァロニア、バルティカ、ローレンシアの衝突を示しています。名前はフランス語で示されています。
• [3] この地図は三畳紀の地溝帯を示しています。名前はイタリア語で表記されています。
• [4] この地図は、斜め衝突時のマグマ弧と造山帯の変形、古代の衝突帯における衝突前の沈み込みによる侵食、中央ヨーロッパのバリスサイドの事例を示しています。名前はドイツ語で表記されています。

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