地殻沈降とは、地殻規模の地形やジオイドに対して、地球の地殻が大規模に沈下することである。[ 1 ]断層運動によって生じた地殻プレートの移動とアコモデーションスペース[ 2 ]は、受動縁辺、アウラコゲン、前弧海盆、前地海盆、大陸間海盆、プルアパート海盆など、さまざまな環境で大規模な沈降を引き起こした。沈降が発生する地殻環境では、伸張、冷却、荷重という3つのメカニズムが共通している。[ 3 ] [ 4 ]

リソスフェアが正断層またはリフト中心で水平方向に伸張すると、地殻は断層が発生するまで伸び、正断層系(地塁と地溝を形成する)またはリズトリック断層系のいずれかによって断層が形成されます。これらの断層系により、その地域は伸びると同時に厚さが減少します。薄くなった地殻は、厚く変形していない地殻に比べて沈降します。[ 3 ]

リフティング中のリソスフェアの伸張/薄化により、リソスフェアの地域的なくびれ(上部表面の標高が低下し、下部境界が上昇する)が生じる。下にあるアセノスフェアは受動的に上昇し、薄くなったマントルリソスフェアに取って代わる。その後、リフティング/伸張期間が終了すると、この浅いアセノスフェアは数千万年かけて徐々に冷却され、マントルリソスフェアに戻る。マントルリソスフェアはアセノスフェアのマントルよりも密度が高いため、この冷却により沈降が生じる。この冷却による緩やかな沈降は「熱沈降」として知られている。[ 5 ]
侵食や造山運動による堆積物や荷重によって重量が増加すると、地殻の沈下や陥没が起こります。堆積物は、可能な限り低い標高の空間に蓄積されます。沈降の速度と規模は、沈降速度を制御します。[ 6 ]対照的に、造山運動では、山脈形成によって地球の地殻に大きな荷重がかかり、隣接する岩石圏地殻に屈曲による陥没が生じます。[ 2 ]
これらの地域は地殻変動が活発ではないものの、地殻の構造的特徴により大規模な地盤沈下が発生する。



大陸内盆地は、地殻変動がなく、プレート境界にも近くない、面積の大きな窪地です。[ 2 ]このゆっくりとした長期にわたる沈降を説明するために、複数の仮説が提唱されています。[ 2 ]パンゲア大陸の分裂以来の長期的な冷却、盆地の縁辺部での変形と深部地球ダイナミクスの相互作用。イリノイ盆地とミシガン盆地は、大陸内盆地の例です。これらの盆地の海岸線沿いには広大な湿地が形成されることがあり、植物が埋没して後に石炭になります。[ 7 ]
地殻が薄くなると、このような環境では地殻沈降が発生する可能性がある。
リフトが成功すると、中央海嶺のような拡大中心が形成され[ 2 ] 、海洋リソスフェアが生成されるにつれて海岸線から徐々に遠ざかります。このリフトの初期段階では、受動縁辺部の地殻は隣接する地殻よりも薄くなり、沈下して空間が形成されます。非海洋堆積物の蓄積により、空間内に扇状地が形成されます。リフトが進むにつれて、リストリック断層系が形成され、さらに沈下が進み、海洋盆地が形成されます。リフトが停止した後、冷却により地殻がさらに沈下し、堆積物の負荷によりさらに地殻沈下が進みます。[ 3 ]
アウラコゲンは、大陸地殻が完全に分裂しない失敗したリフトで発生する。受動縁辺の形成中に発生するリソスフェアの加熱と同様に、拡大に伴って加熱されたリソスフェアが沈下するため、沈降が発生する。張力がなくなると、冷却により沈降が続く。[ 2 ]
こうした場所では、プレートが互いに衝突したり、プレートの下に潜り込んだりすることで、地殻変動による沈下が発生する可能性がある。
プルアパート盆地は、横ずれ断層による伸張によって形成される短期間の沈降を伴います。中程度の横ずれ断層は伸張解放屈曲部を形成し、対向する壁が互いに離れていきます。正断層が発生すると、その地域に小規模な沈降が生じますが、断層の伝播が停止すると沈降も停止します。正断層による地殻の薄化の後、断層がそれ以上伝播しなくなると冷却が起こります。[ 2 ] [ 8 ]

前弧海盆は、沈み込む海洋プレートから堆積物が削り取られ、沈み込む海洋リソスフェアと上盤の大陸プレートの間に付加体が形成される沈み込み帯に形成されます。このウェッジとそれに伴う火山弧の間には、海底の凹地があります。付加体と火山弧の間の相対運動による伸張断層運動が発生する可能性があります。冷たく水を含んだ沈み込むプレートによる異常な冷却効果や、アンダープレーティングによる地殻の薄化も作用している可能性があります。[ 2 ]

前地盆地は、変形していない大陸地殻に向かって形成される大きな褶曲衝上断層シートによって作られた撓曲凹地です。これらは造山運動による荷重に対するアイソスタシー応答として形成されます。盆地の成長は、荷重の移動とそれに伴う堆積速度によって制御されます。 [ 2 ]盆地が広いほど、沈下量は大きくなります。荷重が前地へさらに移動すると、隣接する盆地の沈下量が増加し、沈下を引き起こします。褶曲衝上断層から侵食された堆積物は盆地に堆積し、衝上断層帯に向かって層が厚くなり、衝上断層帯から離れるにつれて層が薄くなります。この特徴は差動沈下と呼ばれます。[ 9 ]