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| オクラホマ州南部オーラコーゲン | |
|---|---|
| 地層範囲:カンブリア紀初期から中期 | |
 オーラコーゲンの概要 | |
| エリア | 約42,500平方マイル（110,000 km 2） |
| 位置 | |
| 座標 | 35°00′N 99°18′W / 35°N 99.3°W / 35; -99.3 . |
| 国 | アメリカ合衆国 |
オクラホマ南部オーラコゲン（Aulacogen 、イアペトゥス海拡大嶺となった三重会合点の崩壊した地溝、または崩壊した地溝帯（Aulacogen）である。これは、米国西部および南部の重要な地質学的特徴である。これは、カンブリア紀初期から中期にかけて形成され、オクラホマ州南西部のウィチタ山脈、タオバヤン渓谷、アナダルコ盆地、およびハーデマン盆地に広がっている。[1]オクラホマ南部オーラコゲンは、主に玄武岩の岩脈、斑れい岩、および花崗岩のユニットで構成されています。[2]
説明
南オクラホマ・オーラコゲンは、長さおよそ500マイル（805 km）、幅約80～90マイル（129～145 km）に広がっています。南オクラホマ・オーラコゲンを形成した三重会合点の残りの2つの大陸プレート境界腕は、約7億5000万年前のクライオジェニアン期に起こったと推定される超大陸ロディニアの分裂中に、イアペトゥス海の拡大帯となりました。 [3]これらの腕はペンシルベニア期（約3億2320万～2億9890万年前）に閉じ、ウォシタ造山帯の一部を形成しました。南オクラホマ・オーラコゲンには、25万km 3以上の火成岩が含まれていると推定されています。 [4]オーラコゲンは反転しており、地表を横切るのではなく、北アメリカクラトンに浸透し、[3]火成岩の層状化または堆積によって形成された可能性のある、起源が不明な深く埋没した原生代盆地の北端に沿っています。 [5]オーラコゲンは、ワシタ造山帯との接触で終わります。オクラホマ南部のオーラコゲンは、地震波の伝わり方が遅い広範囲にわたる異常領域と関連しています。 [6]このオーラコゲンは、どちらも重要なクラトン内リフトであるため、バルティカのドニエプル-ドネツオーラコゲンとよく比較されます。[7]
オクラホマ南部のオーラコゲンには、数多くの火成岩が含まれています。これらの岩石には、斜長岩、チタン、鉄、リンに富む斑レイ岩、黒雲母斑レイ岩など、多数の斑レイ岩が含まれています。[2]また、流紋岩と花崗岩も含まれています。この組み合わせは、北米の中期原生代時代の斜長岩-マンゲライト-チャーノッカイト-花崗岩(AMCG) 複合体と非常によく似ていますが、粗い山塊の斜長岩がありません。これは、AMCG 複合体が地球の地殻の非常に深いところで形成される傾向があるため、よりゆっくりと冷却され、山塊の斜長岩が粗粒になる可能性があるという点で重要です。類似した火成岩の組み合わせは、南オクラホマ・オーラコゲンの火成岩を形成したマグマが、AMCG複合体のマグマよりもはるかに速く結晶化点またはその近くまで急速に冷却され、その結果、より細粒の斜長岩が形成されたことを示唆している。[2]
最近では、地震データや露頭データ、さらにその地域の地層学に関するさまざまな解釈から、この地層は結局はオーラコゲンではなく、トランスフォーム断層のシステムである可能性があるという仮説を立てる研究も行われている。[8]
地殻構造の進化
南オクラホマ・オーラコゲンは、5億2500万年前から5億5000万年前の間、後期原生代に、ローレンシア超大陸または北アメリカ・クラトン（北アメリカの地質学的中核）のリフト運動中に形成されました。その形成と二峰性の火成活動は同時に起こり、苦鉄質と珪長質の2つの明確なマグマ活動エピソードがありました。前者は主に斑れい岩を多く含むマグマで構成され、後者は主に流紋岩質マグマで構成されています。マグマ活動の苦鉄質段階と珪長質段階の間にかなりの隆起が起こったと仮定されており、これは前述の粗粒の山塊アノーソサイトの欠如と相関しています。[2]元の三重会合点の残りの2つの腕は、新生イアペトゥス海の拡大帯になりました。オーラコゲンはクラトンを貫通し、アナダルコ盆地となった場所に正断層を形成した。[5]
オーラコゲンは、ミシシッピ紀からペルム紀初期、およそ3億3000万～2億8000万年前に地殻短縮と反転を経験した。これは、イアペトゥス拡大帯の閉鎖と、ウォシタ隆起がアナダルコ盆地を覆ってウィチタ山脈を形成した時期と一致している。[5]これにより、カンブリア紀リフト断層の再活性化も起こり、逆断層やリストリック逆断層になることが多かった。[3]盆地の堆積岩層に背斜が形成され、アナダルコ盆地の深部炭化水素貯留層の形成に寄与した。これらのリストリック断層と背斜の形成は、地殻短縮が最大10～15 km以上であったことを示している。[5]
オーラコゲンで見つかった火成岩もウォシタ隆起の際に隆起し、その後、現地の堆積物と運ばれた堆積物の両方によって再び埋もれました。中生代と新生代には北米中部に大きな変形がなかったため、オーラコゲンの構造とリフトの集合体はほとんど保存されていました。最近の侵食により、かつてオーラコゲンの基盤岩を形成していた深成岩と火山岩の一部を覆う堆積物が侵食され、その結果、このオーラコゲンは古代リフト活動の火成岩のうち「最も保存状態が良く、最も露出度の高い」ものとなっています。[2]その結果、オクラホマ南部のオーラコゲンは、米国で指定されているタイプです。[5]
塩基性岩
南オクラホマのオーラコーゲンの塩基性岩は、ラガディ マウンテン ガブロと後期輝緑岩脈の 2 つの主要なグループに分けられます。ラガディ マウンテン ガブロは、岩石学的分析とフィールド マッピングにより、さらに 2 つのサブグループに分けられます。これらのサブグループは、グレン マウンテン層状複合体とルーズベルト ガブロです。[2]
- グレン山脈層状複合体（GMLC）は、オーラコーゲンの最古の表層ユニットと考えられており、およそ2000平方キロメートルを覆い、斜長石 集積岩、斜長石-かんらん石-輝石、斜長石-かんらん石集積岩の層を覆う斜長石-輝石など、いくつかの主要なユニットから構成されています。これらの岩石はソレアイト岩と呼ばれています。[10]この地域で発見された斜長石結晶には、マッシフ型斜長岩の平均含有量よりもはるかに高い割合の灰長石が含まれています。平均して、マッシフ型斜長岩の斜長石はAn 40からAn 65の範囲です。GMLCの斜長石結晶では、灰長石の含有量は平均An 70で、An 57からAn 80の範囲です。[2]この地域の岩石は、一般的に平均的な山塊よりも酸化アルミニウムと酸化カルシウムが多く、二酸化ケイ素と酸化ナトリウムが少ない。これは斜長岩の含有量に関係している。この地域では、数十センチメートルの大きな単斜輝石結晶が、集積相と間集積相の両方で発見されているが、間集積相の単斜輝石はより稀である。[2]ルーズベルト斑れい岩は、グレン山脈層状複合体に侵入する、黒雲母を含む含水斑れい岩のプルトンと岩脈の小さなシーケンスです。これらのプルトンには、鉄を豊富に含む黒雲母-角閃石-石英閃緑岩、トーナル岩層、およびかんらん石斑れい岩層など、さまざまな異なる層が含まれています。重水素変質を示すペグマタイトも存在します。これらの特徴は、浅い含水斑れい岩マグマと一致しています。しかし、これはグレン山脈層状複合体とは矛盾しており、そのため、2つのサブグループは別々のマグマ体から形成され、そのうちの1つは無水で、もう1つは含水であるという仮説が立てられています。[2]
- 後期ダイアベース岩脈は、細粒の斑状 玄武岩質 岩脈で、オクラホマ南部のオーラコゲンの領域を横切っています。岩脈はほぼすべての種類の火成岩に侵入することが非常に多いため、一般的に、特にリフトにおいて、その地域の火成活動の最終段階に関連すると考えられています。しかし、後期ダイアベース岩脈の独特な構造は、その侵入がリフト形成期間全体と同時に起こったことを示唆しています。岩脈の構造が独特で、部分的に溶融したマウント スコット花崗岩の堆積物が岩脈の 1 つの隣に侵入しており、侵入時の周囲温度が高かったことを示しています。これは、ダイアベース岩脈の侵入がマウント スコット花崗岩の侵入のほぼ直後に起こったことを示しています。これは、他の地元の花崗岩ユニット内で見つかったダイアベース岩脈の破片とともに、同時の岩脈侵入の仮説と一致しているようです。岩脈は、鉱物の組み合わせによって 3 つのグループに分類できます。これらのグループは、マイクロダイオライト、マイクロガブロ、後期ダイアベースです。マイクロダイオライトの岩脈は、一般的に角閃石とナトリウム質斜長石で構成されています。マイクロガブロの岩脈は、主にオリビンと黒雲母で構成されています。後期ダイアベース岩脈には、オージャイトと石灰質斜長石が含まれています。[2]
珪長質岩
南オクラホマのオーラコーゲンの珪長質岩は、カールトン流紋岩群とウィチタ花崗岩群の2つの主要な単位に分かれています。花崗岩の層には明確な組織の変化があり、堆積初期の層は粒子が非常に細かく、後期の粗粒の花崗岩層と比較して粗粒です。[11]
- カールトン流紋岩群は、地上に露出した厚さ80～400メートルの板状層として非常に厚い地層、凝灰岩、玄武岩流、凝集岩から構成されています。ただし、カールトン流紋岩は、これらの板状層の例外的に厚い層を形成しており、厚さが2キロメートルに達することもあります。[ 12 ] この地域にはカールトン流紋岩の露頭は限られていますが、地表下はかなり広がっています。U -Pb年代測定法を使用して、カールトン流紋岩の年代は約5億～5億5千万年前であると確立されています。ジルコン地質温度測定分析によると、カールトン流紋岩は約950℃の温度で結晶化しました。カールトン流紋岩群には、β-クリストバライトなどの高温の空洞石英の変種も含まれています。これは、カールトン・ライオライトの母マグマが高温の珪長質溶岩であったことを示唆している。カールトン・ライオライトには、斜長石、石英、アルカリ長石などのさまざまな珪長質鉱物の比較的大きな結晶が含まれているが、輝石などの塩基性鉱物も少量含まれている。[2]
- ウィチタ花崗岩群は、広大な花崗岩層の一部で、最長部は 55 km 以上に及ぶが、厚さはわずか 0.5 km である。[13]ウィチタ花崗岩群は、この地域の他の岩石群、具体的には GMLC およびカールトン流紋岩群との境界に沿って配置されている。この花崗岩層は、これら 2 つの岩石群と独特の境界をなしている。カールトン流紋岩群を横切り、グレン山脈層状複合体に侵入する貫入岩脈があり、ラガディ マウンテン ガブロ群の層と部分的に融合している可能性がある。境界付近では、混成塩基性岩と珪長質岩が見つかっているためである。一般に、ウィチタ花崗岩群は中粒から細粒のアルカリ長石で構成されているが、粗粒の花崗岩もいくつか存在する。[2]
これらの珪長質岩石を生成するために必要な、対応する苦鉄質貫入については、隣接する地殻の部分溶融または苦鉄質マグマ自体の部分結晶化のいずれかによるものと考えられる。ギルバート (1982) [10]は、「湿潤」岩脈と「乾燥」珪長質岩石の地球化学的差異にもかかわらず、後期輝緑岩脈に関連する火成岩がその原因である可能性があると示唆している。ギルバートはまた、珪長質の前駆苦鉄質マグマの存在が予測されているため、正のブーゲ重力異常が現在オーラコゲンで観察されている苦鉄質岩石のみによるものであるという仮定は不可能であると指摘している。[10]
石油探査における重要性
オーラコゲンのユニークな構造と断層により、オーラコゲン内および周辺地域は非常に深い盆地（アナダルコ盆地など）を形成し、優れた石油資源を形成しました。この地域では、火成岩の堆積物が背斜逆断層の垂壁を形成することが多く、その結果、その下の石油含有岩層にアクセスするために、異常な数の石油井戸が掘削されました。[13]南オクラホマ オーラコゲンの地熱史のグラフは、この地域の岩石の一部が、ある時点で「液体の窓」の温度範囲、つまり石油生成に理想的な温度範囲にあった可能性があることを示唆しています。この窓の等温線は 65 °C から 150 °C の範囲です。これはさらに、後期オルドビス紀の流体移動パルスの前にこの地域が石油生成床として機能していた可能性があることを示唆しています。[14]
参考文献
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