琉球編

沖縄トラフは琉球弧の背弧海盆であり、ユーラシア大陸プレートのリソスフェア伸張によって形成された。^{[ 3 ]}沖縄トラフの中部から南部にかけては、幅約10km 、長さ約50～100kmの雁行状の伸張地溝が見られる。 ^{[ 3 ] [ 5 ]}沖縄トラフ全体の中で、南部は最も発達しており活発で、最大水深は約2200mと他の部分よりも深い。^{[ 4 ]}沖縄トラフは、アジア大陸棚と琉球弧からの陸源堆積物を高い速度で収容している。 ^{[ 4 ]}  

琉球弧は、フィリピン海プレートとユーラシアプレートの収束が続いているため、浅発地震を特徴とする活発な地震活動の場である。 ^{[ 8 ]}地震の地震データは、琉球弧の下にある地震構造を検出するために使用されてきた。^{[ 12 ]}マグマの上昇に関連している可能性のある低地震速度帯が、活火山と沖縄トラフの下で発見されている。^{[ 12 ]}

活発な火山活動は、北琉球ではワダチ・ベニオフ帯 （沈み込むプレートと上盤プレートの境界にある平面状の地震活動帯）の上方100kmに位置し、中部および南部琉球では徐々に弱まっていく。^{[ 5 ]}

本部層と与那嶺層は、中央琉球の沖縄本島本部半島の基盤を構成するペルム紀の岩石である。 ^{[ 14 ]} 本部層は主に石灰岩とチャートおよび千枚岩の互層から構成されている。^{[ 15 ]}石灰岩にはペルム紀の有孔虫化石が含まれている。^{[ 8 ]}千枚岩、粘板岩、砂岩、石灰岩、緑色岩、チャート の互層からなる与那嶺層^{[ 15 ]は本部層[ 16 ]}の下に位置し、ペルム紀のサンゴを含んでいる。^{[ 17 ]}

トムル層は、南琉球の八重山諸島の西表島と石垣島に分布している。 ^{[ 7 ] [ 11 ] [ 18 ]}この地層は2億2000万年前から1億9000万年前（後期三畳紀～前期ジュラ紀）の年代を持ち、超苦鉄質岩と高圧高温変成岩、すなわち変成斑れい岩、苦鉄質片岩、珪質片岩、泥質片岩から構成されている。^{[ 11 ] [ 19 ]}

南琉球の八重山諸島の石垣島と竹富島に位置する房崎層^{[ 18 ]}は、弱変成したオリストロマ岩からなり、チャート、泥岩、砂岩、石灰岩の異地性ブロックが泥質基質に埋め込まれている^{[11]。この層の変成年代は1億4500万年前から1億3000万年前（白亜紀前期）で、K-Arフェンジャイト雲母年代測定によって決定された[ 11 ]}。放散虫データ^によると、この層はジュラ紀前期のトアルシアン期に付加した^{[ 6 ]} 。この層は、ジュラ紀中期の沈み込み帯の付加複合体の一部である。^{[ 11 ]} 石垣島では、この地層はソコバル衝上断層に沿ってトムル層の下に押し込まれており^{[ 11 ]} 、大本深成岩と呼ばれる漸新世の花崗岩が貫入している。 ^{[ 6 ]}

今帰仁層は、厚さ450～500mの石灰岩、玄武岩、および少量の石灰質シルト岩、凝灰質泥岩、石灰質泥岩からなる堆積物である。^{[ 14 ]}この層から産出するアンモナイトやハロビイドの化石記録は、後期三畳紀を示唆している。^{[ 14 ]}今帰仁層は、琉球中央部、すなわち瀬底島と沖縄本島の本部半島の北西部 に分布している。 ^{[ 14 ]}この層は逆断層に沿って与那嶺層の上に重なっている。^{[ 14 ]}

四万十層群は、四万十帯に関連する白亜紀前期から中新世初期までの変成岩の集合体である。^{[ 7 ] [ 20 ]}四万十帯は、本州、四国、九州から琉球北部および中部にかけて広がる西南日本外帯の付加体である。^{[ 2 ]}この層群は、緑色片岩相まで変成した堆積岩および変成堆積岩からなり、苦鉄質緑色岩を含むフライシュ型砂岩および粘板岩が含まれる。^{[ 7 ]}琉球中部および北部の四万十層群には 、北西傾斜の等斜褶曲、逆転褶曲、南東方向の衝上断層などの変形が見られる。^{[ 7 ]}

琉球中央部の沖縄島では、四万十層群は名護層と加用層に分けられる。^{[ 21 ]}名護層は泥質および苦鉄質の片岩、千枚岩、粘板岩からなり、少量のチャートと石灰岩を含む。^{[ 21 ]}沖縄島北部の大部分に露出している。^{[ 15 ]}この層からは生痕化石しか見つかっていないが、島内の他の層との相関から白亜紀から始新世初期と考えられている。^{[ 21 ]}加用層は泥岩、砂岩、ヌムリテ化石を含むタービダイト層を特徴とし、始新世中期を示している。^{[ 22 ]}北西に傾斜する衝上断層に沿って名護層の下に位置している。^{[ 21 ]}この層の衝上褶曲と変成作用は、海溝起源を示唆している。^{[ 22 ] [ 20 ]}

始新世の宮良層と野底層は、南琉球の八重山諸島に露出している。^{[ 7 ]}宮良層は、石垣島の海岸沿いに堆積した礫岩、砂岩、頁岩、石灰岩 からなる南南西に傾斜した地層である。 ^{[ 8 ]}石灰岩には、石灰藻、有孔虫、サンゴ、棘皮動物、コケムシ、腹足類など、多種多様な海洋化石が保存されており、礫岩からは軟体動物も発見されている。^{[ 8 ]}石灰岩中の有孔虫と石灰藻は、後期始新世であることを示唆している。^{[ 8 ]}

野底層は、凝灰岩、火山砂岩、角礫岩、溶岩、岩脈、岩床、その他の小規模な貫入岩からなる厚さ300mの地層である。^{[ 8 ]}この地層は、石垣島北部の野底半島に広く露出している。^{[ 8 ]}また、宮良層の上に整合的に重なっている。^{[ 22 ]}野底層の古地磁気データは、予想される極から時計回りに約30°の平均的な磁気偏向を示している。^{[ 23 ]}このデータは、放射年代測定と合わせて、中新世の600万～1000万年前に南琉球がアジア大陸に対して約25°回転した可能性があることを示唆している。^{[ 23 ]}

八重山層群は、砂岩を主成分とし、礫岩、石灰岩、泥岩、石炭層を挟む堆積岩群で、南琉球の八重山諸島に露出している。^{[ 2 ] [ 7 ]}古生物学的データによると、この層群の年代は前期中新世である。^{[ 18 ]}石炭層、斜交層理、生痕化石から、この層群は大陸棚の堆積物に由来する可能性があることが示唆されている。^{[ 2 ] [ 7 ]}この層群は、南琉球の始新世の地層に比べて傾斜や褶曲などの変形が少なく、南琉球は前期中新世以降安定していたことを示唆している。^{[ 2 ]}

島尻層群は上部層と下部層から構成される。後期中新世または鮮新世の上部層（新里層）は凝灰岩と頁岩からなり、中新世の下部層（与那原層）は頁岩とシルト岩および砂岩が互層をなしている。^{[ 24 ]} 島尻層群は琉球北部、中部、南部に分布する最初の地質単位である。^{[ 2 ] [ 7 ]}琉球北部、中部、南部は後期中新世（層群の堆積年代）以前には異なる堆積盆地と地殻構造を有していた可能性がある。^{[ 2 ]}東シナ海、琉球弧およびその前弧に広く分布しているにもかかわらず、この層群は南沖縄トラフには存在しない。^{[ 4 ]}南沖縄トラフのリフティングは、この層群の堆積に先行していた。^{[ 4 ]}

琉球層群は、島尻層群の形成後、完新世の堆積物が堆積する前に形成された更新世の堆積物である。^{[ 25 ]}琉球中央部と南部に分布し、島尻層群の上に明瞭な不整合面が存在する。 ^{[ 25 ]}この層群は主に琉球石灰岩と砂礫からなる段丘堆積物から構成される。^{[ 25 ]}琉球石灰岩は一般的に厚さ40～60mで、堆積後の断層運動によって段丘とそれに伴う堆積物（段丘堆積物）が形成されたのが特徴である。^{[ 25 ]}琉球石灰岩の堆積後、琉球弧を横断する北西－南東方向の断層運動が顕著に発生し、琉球諸島の基盤岩がドーム状に隆起する 現象が起こり、「うるま運動」と呼ばれた。^{[ 26 ]}

ペルム紀-ジュラ紀の付加体プリズムは、古代太平洋プレートが古代アジア大陸ブロックの下に沈み込んだパンゲア大陸の東側に沿って蓄積した。[ 29 ]^琉球弧を含む日本列島弧の広大な地域は、ジュラ紀の沈み込みに関連する付加体から形成された。^{[ 29 ]}四万十層群の化石および古地磁気学的証拠は、若い海洋プレートの沈み込みが白亜紀後期（約7000万年前）から古第三紀にかけて起こったことを示唆している。^{[ 29 ]}沈み込みと付加は、新第三紀-第四紀の島尻層群の堆積に先立つ始新世後期に停止した可能性がある。^{[ 22 ]}

大陸棚堆積物（八重山層群）の堆積は、当時安定しており地殻変動がなかった南琉球で、中新世初期に起こった。^{[ 2 ] [ 6 ] [ 22 ]}約1000万年前から600万年前頃に沈み込みが停止した後、フィリピン海プレートは中新世後期（約600万年前）から沈み込みを再開し、沖縄トラフの背弧拡大につながった。^{[ 30 ]}北沖縄トラフの初期リフティングにより、600万年以降、北琉球と南九州で反時計回りの回転が生じた可能性がある。^{[ 30 ]}一方、古地磁気データでは、1000万年以降、南琉球が時計回りに回転したことが記録されている。^{[ 23 ]}地震反射調査によると、沖縄トラフ南部の初期リフティングは更新世初期に発生し、堆積、地殻ドーム形成、侵食、沈降といった明確なテクトニックプロセスを引き起こした。^{[ 4 ]}琉球弧の出現は、沖縄トラフの沈降とともに、島尻層群の発達後、琉球層群の発達前に、更新世後期（1.7～0.5 Ma）に発生した可能性がある。^{[ 22 ]}南沖縄トラフにおける背弧リフティングとそれに伴う堆積は、2 Ma以降継続している。^{[ 4 ]}

2018年の花蓮地震系列に続く研究では、琉球弧が台湾の中央山脈北部と運動学的に繋がっている可能性があることが示されている。浅い地震データによると、中央山脈北部のずれは、東の海に向かって伸びるフィリピン海プレートとユーラシアプレートの縫合線である縦断断層谷ではなく、琉球弧の走向に沿っている。さらに、GPSデータによると、中央山脈北部は、他の山脈のように西ではなく、琉球弧の動きに沿って南東に進んでいる。^{[ 31 ]}