塩の表面構造

塩の表面構造は、ダイアピルまたは塩のシートが上部の地層を突き抜けたときに地球の表面に形成される塩のテクトニクスの延長です。これらは、クラトン盆地、シンリフト盆地、受動的縁辺、衝突縁辺など、塩の堆積物がある場所ならどこでも発生する可能性があります。これらは、大量の水が集まり、その後蒸発する環境であり、塩やその他の蒸発岩が残って堆積層を形成します。^[1]特定の領域に追加の堆積物があるなど、圧力に差がある場合、塩の圧力下で流体として振る舞うという独特の能力により、塩の層は新しい構造を形成します。時には、これらの新しい物体は、より若い地層単位の上に亜水平または中程度に傾斜した構造を形成し、異地性塩体または塩の表面構造と呼ばれます。^{[1] [2]}

4 つの主要な環境が塩の堆積を促進します。これらの場所では、塩分を含んだ水が集まり、蒸発して、固まった塩の結晶の層状の堆積物が残ります。以下は、これらの環境の簡単な説明といくつかの例です。

1. 収束境界 - 2つのプレートが衝突する領域。2つのプレートの間に水が閉じ込められると、蒸発と堆積の可能性があります。地中海^[3]、特にメッシニアン塩分危機の時期は、その好例です。
2. リフト境界/受動的境界 – 発散境界とも呼ばれるこれらの領域は、伸張によって地殻が引き裂かれるリフト盆地として始まります。このリフトによって谷に水が溢れると、塩の堆積が起こる可能性があります。例としては、ブラジルのカンポス盆地、西アフリカのクワンザ盆地、^[4]およびメキシコ湾などがあります。^[5]
3. クラトン盆地 – 大陸の境界内では、水が集まる場所ならどこでも塩の堆積が起こり得ます。海洋源から離れていても、水はイオンを溶解して運び、後に塩として沈殿する可能性があり、水が蒸発すると塩が残ります。これらの盆地の例としては、サウスオマーン塩盆地^[6]やミシガン盆地などがあります。かつては、米国のグレートプレーンズ地域の大部分を覆う広大な浅い海がありました。この海が干上がると、現在カンザス州で採掘されているストラタカ鉱床などができました。

塩は、地質構造上ユニークで経済的にも重要な2つの重要な特性を持っています。1つ目は、塩（およびその他の蒸発岩）は地質学的時間の経過とともに塑性変形するため、硬い構造ではなく流体として挙動することです。^[7]これにより、塩の成分を含む構造は変形しやすくなり、外観がわずかに異なります。たとえば、塩の鉱床を含むアパラチア山脈と、塩がほとんどまたはまったくない付加体であるロッキー山脈を考えてみましょう。これにより、石油、ガス、金属の構造トラップも作成され、^[8]産業界では引っ張りだこのターゲットになっています。2つ目は、蒸発岩は周囲の岩石よりも密度が低い、つまり浮力が高いことが多いため、移動しやすくなり、レイリー・テイラー不安定性が生じることです。つまり、密度の低い物質は、密度の高い物質を通り抜けるか、密度の高い物質から離れる方法を見つけます。塩のテクトニクスでは、これが3つの方法で発生します。一つ目は差動荷重で、塩は高圧の領域から低圧の領域に流れます。二つ目は重力拡散で、塩は自身の重力によって横方向に広がります。最後は熱対流で、より暖かく、したがって密度の低い塩がより冷たく密度の高い塩を通って上昇します。^[9]これは、十分に大きな温度差を持つ塩体が発生する可能性は低いため、実験室環境でのみ見られます。

もともと水平だった層が異地性塩類を形成するためには、まず地質学的制約から解放されなければならない。最初の基本構造は、6つの方法の組み合わせで形成される。^[1]

1. 反応性穿孔- 正断層同期断層は塩層上部の圧力を軽減します。これにより、塩は圧力の低い領域に流れ込み、平衡を維持します。^[10]
2. 活性穿孔作用- 塩は利用できる構造物がない堆積物を通って移動する。^[10]
3. 侵食穿孔- 上部の堆積物が侵食され、現在の岩塩ドームが露出します。
4. 逆断層貫通 – 局所的な逆断層は、断層の下盤に沿って抵抗が最も少ない経路をたどる塩層に力を加えます。
5. 延性穿孔– 穿孔運動というよりは、局所的な差圧によって塩が上の弱い堆積物を通って上昇します。これは、塩の密度が低いために生じるレイリー・テイラー不安定性によって発生します。
6. 受動的な穿孔 - 塩柱が最初に上部の堆積物を穿孔した後、その上昇速度は成長する堆積層と一致するか、堆積層を上回ります。^[10]

ここから、地表構造の形成には 3 つの経路があります。2 つはダイアピル ベースから、3 つ目はシート ベースから生じます。シートはソース供給型スラストとなり、スラスト ピアシングと似て、局所的な断層面を利用して上昇します。2 つのダイアピル ベースの違いは、プラグ供給型スラストと呼ばれる 1 つは上部に堆積物キャップがあり、圧力が高まってキャップを通り抜けるまで塩が自由に流れるのを防ぐことです。もう 1 つはプラグ供給型押し出しで、堆積物キャップがなく、自由に流れます。^[2]

塩構造が地表に達すると、塩翼貫入、噴出前進、開闢前進、または衝上前進の4つの名前のいずれかで呼ばれます。^{[1] [2]}塩の溶解と除去、新しい堆積物の堆積、浸食、衝上などのプロセスによって、4つの構造の間で特性が変化する可能性があるため、4つの構造の間にはある程度の移行レベルがあります。

塩翼貫入岩は技術的には地下構造であり、短縮系または圧縮系で発見され、分離した層状面の間に放射状の塩のくさびを形成します。しかし、その上のキャップは侵食されて除去され、塩が露出し、それが噴出前進に変化することがあります。^{[1] [11]}

ダイアピルが地表に達し、塩が露出すると、押し出しによる前進が始まります。その後、塩は重力のみで供給源から広がります。^[1]この流れは、構造を形成する 2 つの結果をもたらします。まず、塩の上部が下部よりも速く流れるため、前縁に沿って前面ロールが発生します。次に、塩は同時に堆積している堆積物を無視し、地形が上方に向かって上昇し、前進します。時間の経過とともに、塩の一部が溶解し、不純物やその他の堆積物の層が残ります。この屋根、つまり堆積物の層の厚さは、塩の不純物の割合とその地域の堆積速度によって異なります。^{[1] [11]}

断層運動の前進は、塩層をその主な基盤構造として形成します。塩層は断層系に弱い剥離層を提供するため、このような系に力が加わると、埋もれたシートは上盤に沿って前進します。このタイプの前進には、塩層とその上にある堆積物の重力圧力、縁辺部の拡大、および一般的なプレートテクトニクスの 3 つの駆動プロセスがあります。^{[1] [11]}

開いた先端の前進は、噴出する前進構造からの塩の溶解から発達するか、またはプラグ供給の衝上断層から発達した可能性があります。これらは部分的に埋もれた前進であり、先端と呼ばれる前進端のみが流れに開いており、重力と上部の堆積物の差圧の組み合わせによって制御されます。堆積物の屋根の種類は3つあります。向斜盆地（孤立した固まった堆積物のパッチ）、前進屋根（成長する堆積物のシート）、および塩のブレイクアウト（塩が上部の堆積物を通り抜けなければならなかった場所）です。^{[1] [11]}