フィリピンの沈み込みテクトニクス

フィリピン海プレートは、沈み込み帯に囲まれた海洋プレートです。プレートは、ユーラシアプレートに向かって年間6～8 cm (2.4～3.1インチ)の速度で北西方向に移動しています。 ^{[ 7 ] [ 6 ]} Ranken と Cardwell (1984) は、収束速度が海溝に沿って南に向かって増加することを示しました。^{[ 8 ] [ 5 ] [ 4 ]}プレートは、フィリピン海プレートの北端にあるフィリピン海プレート、ユーラシアプレート、太平洋プレートの三重点付近の極に対して回転しています。^{[ 7 ] [ 9 ] [ 8 ]}回転速度は約 0.5 °/百万年で、初期第三紀以降、合計で約 90 ° 回転しています。^{[ 7 ] [ 9 ]}プレートの動きは 3～5 Ma (百万年前) から一定であると一般的に考えられていますが、^{[ 7 ]}プレートの伝播方向が約 1 Ma で変化したと主張する研究もあります。^{[ 10 ]}  

フィリピン移動帯（台湾-ルソン-ミンドロ移動帯とも呼ばれる^{[ 11 ]}）は、ユーラシアプレート、フィリピン海プレート、インド・オーストラリアプレートの収束帯に位置する複雑な構造帯である^{[ 9 ]}。フィリピン諸島全体を覆い、南はモルッカ海とインドネシア東部まで広がっている^{[ 9 ] [ 12 ] 。この帯は地震活動が活発であり、そのため頻繁に地震や活発な火山活動が発生する[ 4 ] [ 12 ]}。

フィリピン移動帯は、異なる極性の収束帯によって境界づけられています。西側ではマニラ海溝、ネグロス海溝、スールー海溝、コタバト海溝で東に沈み込み、東側ではフィリピン海溝と東ルソントラフで西に沈み込んでいます。^{[ 3 ] [ 12 ] [ 13 ]}この帯は周囲のプレートから構造的に分離しており、フィリピンでは「独立したブロック」または「マイクロプレート」とみなされています。^{[ 6 ] [ 14 ]}周囲の構造ユニットとの分離に関わらず、フィリピン移動帯はユーラシアプレートとフィリピン海プレートの両方と親和性があります。^{[ 15 ] [ 3 ]}フィリピン海プレートの火山弧物質とユーラシアプレートの地殻物質が含まれています。^{[ 9 ]}フィリピン移動帯に沿った多くの情報が、移動帯を横断する横ずれ断層であるフィリピン断層によって失われているため、明確な構造境界を定義することは非常に困難である。 ^{[ 9 ]}

フィリピン断層は、沈み込み帯の背後でフィリピン諸島を横断する左横ずれ断層です。北西－南東方向に延びる断層で、フィリピン海溝とほぼ平行に並び、ルソン島北部からミンダナオ島まで延びています。^{[ 4 ] [ 1 ] [ 6 ]}この断層は、フィリピン海溝系内の地域的な地質力学と運動学を制御する上で影響力があります。 ^{[ 6 ]}

R. Hall (1987) は、横ずれ断層に沿った平均速度を年間0.5 cm (0.20インチ)と予測しているが、 ^{[ 16 ]}他のモデルでは年間2〜3 ​​cm (0.79〜1.18インチ)の速度を予測しているものもある。 ^{[ 1 ] [ 6 ]}しかし、フィリピン断層の発生時期は 2〜4 Ma の間であり、南に向かって伝播し、現在のハルマヘラ島の北東にある南端に達したという点では、モデルは一致している。^{[ 1 ] [ 6 ] [ 16 ]}    

せん断分割メカニズム

フィリピン断層海溝系におけるせん断分割メカニズムは、1972 年に Fitch によって初めて提唱されました。^{[ 17 ] [ 1 ]}彼のモデルでは、プレート収束運動は 2 つの成分に分割されます。1 つは断層に平行な成分、もう 1 つは海溝の沈み込みに垂直な成分です。彼は、横ずれ断層がフィリピン移動帯を取り囲む沈み込み系では対応できない応力を引き受けていると示唆しました。^{[ 17 ]}フィリピン海溝系の場合、フィリピン海プレートが斜めに海溝に向かって移動すると、変位ベクトルは 2 つの成分で構成されます。1 つはフィリピン移動帯の「西活動帯」の北向きの横方向の動き、もう 1 つはフィリピン海プレートの西向きの沈み込みに垂直な動きです。^{[ 1 ]}せん断分割メカニズムの仮説は、全地球測位システム(GPS) データを使用して地殻の動きを追跡した Aurelio (2000) によって同意されました。^{[ 1 ]}

海溝と断層は同期して形成されたという仮説が立てられており、^{[ 1 ]}両方とも中新世中期から後期にかけて南方向に伝播した可能性がある。^{[ 18 ] [ 12 ] [ 19 ]}

断層帯の北部と南部ではより多くの分岐が観察されており、これはルソン島とミンダナオ島・モルッカ諸島地域がより複雑な地質構造環境と関連していることを示唆している。^{[ 1 ]}

パラワンブロックは、フィリピン移動帯の西にある非地震性マイクロコンチネントです。^{[ 12 ]}これはユーラシアプレートの南東大陸縁辺から発生しました。パラワンブロックは始新世後期にユーラシアプレートから分離し、^{[ 20 ]}漸新世から中新世後期にかけてフィリピン移動帯と衝突し始めました。^{[ 12 ]}

地理的には、ミンドロ島、パラワン諸島、パナイ北西部、ロンブロン諸島もパラワン微大陸ブロックの一部とみなされます。^{[ 20 ]}

一部のモデルでは、2 つのマイクロ大陸の収束が中新世初期のマニラ海溝とネグロス海溝での東向きの沈み込み、およびその後のフィリピン断層帯とフィリピン海溝の形成を引き起こしたと主張している。^{[ 21 ] [ 12 ]}

マニラ海溝は、ユーラシアプレート（スンダランドブロック）がフィリピン移動帯の西側の下に東向きに沈み込むことによって形成された。北向きの海溝に沿った沈み込みは、漸新世後期から中新世初期に始まった。^{[ 4 ] [ 23 ] [ 24 ]}沈み込み速度は平均で年間1～2cm（0.39～0.79インチ）であり、北に向かって遅くなる。 ^{[ 23 ]}発達した前弧海盆における厚い堆積層は、圧縮中に海溝に沿って付加体ウェッジの形成を促進した。 ^{[ 24 ] [ 23 ]}フィリピン移動帯の東側には付加体ウェッジは見つからなかった。^{[ 25 ]}  

マニラ海溝の南には、東に傾斜した海溝がいくつか見られる（ネグロス海溝やコタバト海溝など）。これらは中新世中期から後期にかけてマニラ海溝の後に形成されたもので、形成順序は北から南である。^{[ 4 ]}

フィリピン海溝は、フィリピン海プレートがフィリピン移動帯の下に西向きに沈み込むことによって形成されます。北向きに伸びるこの海溝は、ルソン島南東部（北緯15度30分）からハルマヘラ島北東部（北緯2度）まで延びており、全長は1,800 km（1,100マイル）^{[ 19 ] [ 16 ]}、最大深度は10,540メートル（6.55 マイル）です。^{[ 27 ]}この海溝は、東西方向に延びる横ずれ断層によって、北にある東ルソントラフの別の東向きに傾斜した沈み込み帯とつながっています。フィリピン海溝は、東ルソン海溝のセグメントで北に向かって広がっています。^{[ 14 ] [ 24 ] [ 23 ]}  

フィリピン海溝の年代は明確に定義されておらず、推定値は500万年前以下^{[ 28 ] [ 1 ]から800万～900万年前[ 29 ] [ 22 ]}まで幅がある。しかし、研究者たちはフィリピン海溝がフィリピン沈み込み帯の中で最も新しい海溝であるという点では一致している^{[ 19 ] [ 30 ] [ 6 ] [ 1 ] 。}

フィリピン海プレートは斜めに海溝に向かって移動している。このプレート収束の力は海溝自体だけでは吸収できないため、海溝の活動は横ずれ断層であるフィリピン断層帯と連動している。^{[ 1 ]}海溝と断層帯は鮮新世初期に同時に形成され、^{[ 2 ]}それ以来同期して南方向に伝播してきたと考えられている。^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 1 ] [ 24 ]}沈み込み速度は南に向かって増加し、南端のハルマヘラ島北東部付近で最も収束が速く、年間10cm （3.9インチ）の速度となっている。 ^{[ 7 ]}  

海溝の起源は、パラワン微小大陸ブロックとフィリピン移動帯の衝突に関連しており、最初にマニラ海溝、次にフィリピン海溝が形成された。^{[ 9 ] [ 22 ] [ 12 ] [ 19 ]}

フィリピン諸島では、古代および最近の火山弧系が確認できる。諸島のマグマ活動は、岩石の地球化学に反映されるように、プレート沈み込みに関連している。主要な火山弧に沿った岩石の組成は、一般的にカルクアルカリからソレアイト質のマグマ系列である。沈み込み帯における玄武岩質成分の部分溶融と関連していることが多いアダカイトの発生も報告されている。弧由来の岩石の年代測定により、海溝形成の時期とテクトニクス進化を新生代内に限定することができる。^{[ 32 ]}

漸新世以降の最近の弧状列島形成の地球化学的特徴は類似している。火山岩には高カリウムカルシウムアルカリ系列の岩石も含まれており、これは島弧の独自性を反映している。^{[ 4 ]}火山弧の形成は鉱床の形成にも有利であり、フィリピンでは銅、金、ニッケルの鉱山が発見されている。 ^{[ 33 ]}

オフィオライトは海洋盆地の沈み込みイベントで形成されると考えられている。フィリピンではオフィオライトの発生が一般的である。^{[ 34 ]}このオフィオライトを研究することで、この地域のテクトニクス進化を明らかにすることができる。^{[ 31 ]}

フィリピンのオフィオライトの大部分は白亜紀に形成され、一部は第三紀に形成された。^{[ 31 ]}フィリピンのオフィオライトは地理的に4つのグループに分けられる。東部帯（1）、中央帯（2）、西部帯（3）、パラワン帯（4）である。^{[ 31 ] [ 4 ]}オフィオライト帯の年代測定では、東から西に向かって形成年代が徐々に若くなる傾向が見られる。東部のものは下部白亜紀（最古）に形成され、西部のものは始新世（最新世）に形成された。これは、フィリピン移動帯の西側に沿った付加楔の形成順序を反映している。最も新しい西部のオフィオライト帯はスンダランドとフィリピン移動帯の境界で形成され、より古い東部のオフィオライトは原フィリピンプレートで形成され、フィリピン移動帯の基底岩である。^{[ 31 ] [ 4 ]}

中央ルソン地方のザンバレス州にある保存状態の良いオフィオライト層の一つは、ザンバレス・オフィオライト複合体と呼ばれている。

西に傾斜した東ルソン海溝は後期漸新世に活動を停止した。前期中新世にはマニラ海溝の形成が始まったが、これはルソン島の反時計回りの回転が原因で、その後パラワン微小大陸ブロックとフィリピン移動帯が衝突したと考えられている。[ 12 ] [ ^{23 ]フィリピン移動帯は}南シナ海ブロックに付加され、マニラ海溝を形成した。このモデルは構造的および地質学的証拠によって裏付けられている。^{[ 12 ]}

まず、変成帯として観察される縫合帯は、パラワンブロックとフィリピン移動帯の境界を示しています。^{[ 12 ]}これは、中新世にパラワンブロックが北東方向に傾斜したことを示しています。さらに、パラワンの北東の島々では、オフィオライトが大陸縁辺に融合するオフィオライト貫入が起こっており、これは衝突に関連していると考えられています。また、フィリピン中部では火山活動の空白が記録されており、 ^{[ 2 ]}これはフィリピン移動帯の西側での衝突イベントによって引き起こされたことが知られています。最後に、サンゴ礁の海底は、想定される衝突エピソード中に隆起しており、衝突イベントを裏付けています。^{[ 12 ]}

フィリピン海溝は最近の沈み込みによって形成されたことが知られている。これは沈み込みスラブの浅さ（浅い地震活動によって示される）と沈み込み速度を考慮することによって推測された。^{[ 19 ]}

一つの仮説は、フィリピン海溝の形成はパラワンブロックとフィリピン移動帯の衝突に関連しているというものである。海溝はパラワン衝突によって生じた応力の出口として形成されたと主張されている。^{[ 35 ]}初期の沈み込みに圧縮応力が加わり、徐々に沈み込み帯へと発展した。^{[ 35 ]}

別の仮説としては、フィリピン海溝はビコル付近（北緯約13度）で始まり、南下して現在のハルマヘラ島北東部（北緯2度）の急激な終端に達したというものがある。^{[ 7 ] [ 16 ]}これは、海溝沿いの火山の年代の変化、沈み込みスラブの深さ、海溝の形状などの証拠によって裏付けられている。^{[ 19 ] [ 22 ] [ 8 ]}

この仮説は、東部マグマ弧に沿った弧状火山活動の年代の証拠によって裏付けられています。最も古い火山はビコルにあり、年代は650万年前です。^{[ 22 ]}ビコルから海溝に沿って南に向かうにつれて火山の年代が徐々に若くなる傾向が見られ、最も新しい沈み込み関連の火山活動はハルマヘラ島の北東部で観察されています。^{[ 22 ]}同様の傾向は、ビコルから北に向かって東ルソン海溝の北端に向かう際にも見られます。これらの傾向は、ビコルからフィリピン海溝が北方向と南方向に伝播するという仮説を裏付けています。^{[ 22 ]}

海溝の形状も、北方向と南方向の両方への伝播の仮説を裏付ける証拠となる。Lallemand et al. (1990) は、海溝はまず北緯 9 度付近で形成され、その後南北に伝播し、結果として北緯 9 度を境に南北で比較的対称的な形状になったと提唱した。^{[ 19 ]}海溝の最も深い部分は北緯 9 度付近にあり、海溝の平均水深は 10​​,000 メートルを超えている。海溝の水深は南北に向かって徐々に浅くなり、南端では約 8,000 メートル、北端では約 6,000 メートルとなっている。^{[ 19 ]}

フィリピン諸島は沈み込み帯に囲まれており、そのためこの地域は火山活動が活発である。フィリピンで最も活発な火山は、ルソン島南東部に位置するマヨン火山である。 ^{[ 36 ]}これは、フィリピン海プレートがフィリピン移動帯の下に沈み込むことに関係している。^{[ 4 ]}

フィリピン諸島は、フィリピン移動帯上の複雑な地質構造上の位置のため、地震活動が活発である。断層と沈み込み帯が地震の発生源である。フィリピンの沈み込み帯の中でも、フィリピン海溝に沿った沈み込みが、この地域で最も活発で頻繁な地震活動を引き起こしている。しかし、フィリピン海溝は若い沈み込みシステムであるため、その大部分は浅い地震 （30 km未満）である。^{[ 1 ]}