堆積盆地

堆積盆地は、沈下が起こった地殻の地域規模の窪みであり、厚い堆積物が堆積して、堆積性岩の大きな三次元体を形成している。^{[1] [2] [3]}堆積盆地は、長期にわたる沈下によって地域的な窪みが形成され、堆積物が蓄積するスペースが提供されると形成される。^[4]数百万年、数千万年、数億年をかけて、主に重力によって水で運ばれた侵食物質が堆積し、窪みを埋める働きをする。堆積物が埋もれると、圧力が高まり、圧縮と石化のプロセスが始まり、堆積岩に変化する。^[5]

堆積盆地は、さまざまな地質学的環境における地球のリソスフェアの変形によって形成され、通常はプレートテクトニクス活動の結果として生じます。沈下と堆積盆地の形成につながる地殻変形のメカニズムには、下にある地殻の薄化、堆積性、地殻変動性、火山性の荷重による地殻の陥没、または下にあるまたは隣接するリソスフェアの厚さや密度の変化が含まれます。^{[6] [7] [8]盆地の形成プロセスが始まると、盆地に堆積している堆積物の重量によって下にある地殻にさらなる荷重が加わり、沈下が促進され、}アイソスタシーの結果として盆地の発達が促進されます。^[4]

堆積盆地の長期保存された地質学的記録は、特定の地質学的期間に形成された堆積岩の大規模で連続した三次元のパッケージ、つまり「地層連続」であり、地質学者はそれがもはや水深や地形上の窪地ではなくなったとしても、引き続き堆積盆地と呼んでいます。^[6]ウィリストン盆地、モラッセ盆地、マガジャネス盆地は、もはや窪地ではない堆積盆地の例です。異なるテクトニックレジームで形成された盆地は、保存の可能性が異なります。^{[9]非常に安定した大陸内部で形成されるクラトン内盆地は、保存される可能性が高いです。対照的に、海洋地殻で形成された堆積盆地は、}沈み込みによって破壊される可能性があります。大陸が分裂して大西洋のような新しい海盆が形成されるときに形成される大陸縁辺は、数億年の寿命を持つ可能性がありますが、大陸が衝突して海盆が閉じると部分的にしか保存されない可能性があります。^[7]

堆積盆地は経済的に非常に重要である。世界の天然ガスと石油のほぼすべて、そして石炭のすべてが堆積岩中に発見されている。多くの金属鉱石は、特定の堆積環境で形成された堆積岩中に発見されている。^{[10] [6] [2]}堆積盆地は、その堆積物が盆地が活発に堆積物を受け取っていた時代の地球の歴史の記録を提供するため、純粋に科学的な観点からも重要である。

世界中で600以上の堆積盆地が確認されています。その面積は数十平方キロメートルから百万平方キロメートルをはるかに超えるものまでさまざまで、堆積層の厚さは1キロメートルからほぼ20キロメートルに及びます。^{[11] [12] [13] [14]}

堆積盆地には12種類ほどの一般的な種類が広く認識されており、いくつかの分類体系が提案されているが、標準として認められている分類体系は一つもない。^{[6] [15] [16] [17] [11] [18] [19] [20]}

ほとんどの堆積盆地の分類体系は、以下の相互に関連する基準の 1 つ以上に基づいています。

• プレートテクトニクス環境- 発散、収束、または変形プレートの境界への近さと、盆地の形成を引き起こす構造的に誘発された力の種類と起源、特に盆地で活発な堆積作用が起こっているときに活動する力。^{[8] [16] [7] [6]}
• 下層地殻の性質-大陸地殻上に形成された盆地は海洋地殻上に形成された盆地とは全く異なります。これは、2 種類のリソスフェアが機械的特性 (レオロジー) と密度が大きく異なるため、アイソスタシーに対する反応が異なるためです。
• 盆地形成の地球力学- リソスフェアが沈下して盆地を形成する機械的および熱的力。 ^[17]
• 石油/経済的可能性- 盆地に石油が蓄積する可能性やそれが形成された方法に影響を与える盆地の特性。^[20]

広く採用されている単一の盆地分類体系はありませんが、いくつかの一般的な堆積盆地のタイプは広く受け入れられており、明確なタイプとしてよく理解されています。単一の堆積盆地は、その全寿命を通じて複数の段階を経て、これらのタイプの 1 つから別のタイプへと進化します。たとえば、リフト プロセスが完了して受動的境界を形成するなどです。この場合、リフト盆地段階の堆積岩は、受動的境界段階中に堆積した岩石によって覆われます。複数のタイプに特徴的なプロセスから単一の地域盆地が生成されるハイブリッド盆地も考えられます。

堆積盆地は、主にいくつかの地球力学的プロセスの結果として、リソスフェアの地域的な沈下によって形成されます。

リソスフェアが、リフト（発散型プレート境界に関連）やリッジプッシュまたはトレンチプル（収束型境界に関連）などのメカニズムによって水平方向に引き伸ばされた場合、その影響は2倍になると考えられています。リソスフェアの下部のより熱い部分は、引き伸ばされている主な領域からゆっくりと「流れ」、上部のより冷たいより脆い地殻は断層（亀裂）や破砕を起こす傾向があります。これら2つのメカニズムの複合効果により、地球の伸張領域の表面が沈下し、地理的な窪みが形成され、その後、水や堆積物で満たされることがよくあります。（ゴム片が伸びると真ん中が薄くなるのに似ています。）

リソスフェアの伸張によって生じた盆地の一例は北海です。ここも重要な炭化水素埋蔵地です。もう 1 つの同様の特徴は、ネバダ州の大部分を覆う盆地と山脈地域であり、一連の地溝と地溝構造を形成しています。

大陸のリフトが発生している分岐境界での構造伸張により、新生海盆が形成され、それが海またはリフトゾーンの崩壊につながる可能性があります。リソスフェア伸張の別の表現は、中央の尾根を持つ海盆の形成をもたらします。紅海は、プレートテクトニクスの観点から見ると、実際には初期の海です。紅海の河口は、インド洋海嶺、紅海リフト、東アフリカリフトが出会う構造上の三重会合点でもあります。ここは、海洋地殻のこのような三重会合点が地上に露出している地球上で唯一の場所です。これは、接合部の高い熱浮力（熱沈下）と、紅海に対するダムとして機能している海底地殻の局所的なしわくちゃのゾーンによるものです。

リソスフェアのたわみは、地域的な沈下を引き起こし、堆積盆地の形成につながる別の地球力学的メカニズムです。リソスフェアに荷重がかかると、弾性プレートのようにたわむ傾向があります。リソスフェアのたわみの大きさは、加えられた荷重とリソスフェアの曲げ剛性の関数であり、たわみの波長はリソスフェアプレートの曲げ剛性の関数です。曲げ剛性は、それ自体がリソスフェアの鉱物組成、温度条件、およびリソスフェアの有効弾性厚さの関数です。^[4]

盆地形成プロセスを誘発するのに十分な負荷をリソスフェアに与える可能性があるプレートテクトニクスのプロセスには、次のものがあります。

• 造山運動による新たな山脈の形成は、地域的な巨大な地形高地を作り出し、それが岩石圏に負荷をかけ、前地盆地を形成する可能性がある。
• 沈み込みの結果としての火山弧の成長、あるいはホットスポット火山列の形成。
• 付加体の成長とそれが上部の地殻プレートに押し付けられることで、前弧盆地の形成に寄与する可能性があります。

堆積盆地が形成され始めると、盆地を埋め尽くす水と堆積物によって生じる荷重がさらなる荷重を生み出し、盆地形成の本来の原因に関わらず、さらなるリソスフェアのたわみを引き起こし、盆地を形成した本来の沈下を増幅させます。^[4]

リソスフェアプレート、特に若い海洋地殻や最近引き伸ばされた大陸地殻が冷却されると、熱沈下が起こります。プレートが冷却されると、熱収縮により縮み、密度が高くなります。液体に浮かぶ固体と同様に、リソスフェアプレートの密度が高くなると、アイソスタシーと呼ばれる平衡プロセスにより、下にあるマントルの大部分が押しのけられるため、沈みます。

熱沈下は海洋地殻の場合特に測定可能で観察可能です。これは、下にある地殻の年齢と海洋の深さの間に確立された相関関係があるためです。新しく形成された海洋地殻は数千万年かけて冷却されます。これは、新しく形成された海洋地殻の下にあるリフト盆地、背弧盆地、および非活動的な境界での沈下に対する重要な寄与です。

横ずれ構造では、地殻の変形は主に地球の平面内で、ほぼ水平方向の最大主応力と最小主応力の結果として発生します。これらのプレート境界に関連する断層は主に垂直です。これらの垂直断層面が曲がっている場所では、断層に沿った動きによって局所的な圧縮または張力が生じる可能性があります。

断層面の曲線が離れると、トランステンション領域が発生し、時には十分に大きく長期間にわたって堆積盆地を形成し、プルアパート盆地または横ずれ盆地と呼ばれることがよくあります。[ ^{7]これらの盆地は、大まかに菱面体の形をしていることが多く、}菱形キャズムと呼ばれることがあります。古典的な菱形キャズムの例として、死海リフトが挙げられます。ここでは、アナトリアプレートに対するアラビアプレートの北方移動により、横ずれ盆地が形成されています。

逆の効果はトランスプレッションで、湾曲した断層面の収束運動により、断層の反対側の衝突が発生します。一例として、ロサンゼルス北部のサンバーナーディーノ山脈が挙げられます。これは、サンアンドレアス断層系の曲線に沿った収束の結果です。ノースリッジ地震は、本来は横ずれ断層であるはずの環境において、地元の逆断層と逆断層が「密集」して、その屈曲部に向かって垂直方向に動いたことが原因でした。

堆積盆地をそれ自体の実体として研究することは、しばしば堆積盆地分析と呼ばれる。^{[4] [73]堆積盆地が進化した動的な地質学的プロセスの定量的モデル化を含む研究は、}盆地モデリングと呼ばれる。^[74]

堆積盆地を埋める堆積岩には、地球表面の長期にわたる進化の最も完全な歴史的記録が保持されています。これらの岩石の地域研究は、地球の過去のプレートテクトニクス（古地質構造学）、地理（古地理学）、気候（古気候学）、海洋（古海洋学）、生息地（古生態学および古生物地理学）を理解し再構築することを目的としたさまざまな種類の科学的調査の主な記録として使用できます。したがって、堆積盆地の分析は、純粋に科学的および学術的な理由から重要な研究分野です。ただし、世界の化石燃料埋蔵量のほぼすべてが堆積盆地で形成されたため、堆積盆地の形成と進化のプロセスを理解することには重要な経済的インセンティブもあります。

特定地域の歴史に関するこれらすべての観点は、長い時間をかけて 1 つ以上の堆積盆地が埋め立てられてできた堆積岩の大きな 3 次元の塊の研究に基づいています。地層学、特にここ数十年のシーケンス層序学の科学的研究は、地球規模の海面変動や地域的なプレートテクトニクスの影響を受けて、長い時間をかけて作用する堆積プロセスの結果として生じた記録として、この堆積岩の塊の 3 次元構造、パッケージング、および層化を理解することに重点を置いています。

堆積盆地の充填物を構成する堆積岩が地表に露出している場合、堆積盆地の研究には、従来の現地地質学や航空写真技術、衛星画像などが使用できます。

堆積盆地の堆積物の多くは、多くの場合、地表下に埋もれたまま、海に沈んだままであるため、直接調査することはできません。地震データの取得によって取得され、地震層序学の特定のサブ分野を通じて調査される地震反射を使用した音響イメージングは​​、リモートセンシングによって盆地の堆積物の 3 次元構造を理解するための主な手段です。

岩石自体の直接的なサンプル採取は、ボーリング孔を掘削し、コアサンプルと掘削切削物の形で岩石サンプルを採取することによって行われます。これにより、地質学者は岩石の小さなサンプルを直接研究することができ、また非常に重要なことに、古生物学者は岩石に含まれる微化石を研究することができます（微古生物学）。

掘削時には、ボーリング孔の長さに沿って電子機器を引くことによってボーリング孔の調査も行われ、このプロセスは 坑井検層として知られています。 坑井検層は、適切にも ボーリング孔地球物理学と呼ばれることもあり、ボーリング孔周辺の岩石の電磁気的特性と放射性特性、およびボーリング孔の掘削プロセスで使用される流体との相互作用を使用して、ボーリング孔の長さに沿った岩石の連続的な記録を作成し、一連の曲線として表示します。 複数のボーリング孔間の坑井検層曲線を比較すると、特に地震層序学と組み合わせて使用​​すると、堆積盆地の地層を理解するのに役立ちます。

• 構造盆地 – 地殻変動によって形成された大規模な構造地質学的陥没地
• 排水流域 – 水が共通の出口に集まる土地の領域
• 内陸盆地 – 流出のない閉鎖流域
• プレートテクトニクス – 地球の岩石圏の動き
• アイソスタシー – 地球の地殻とマントルの間の重力平衡状態

• アメリカ合衆国の堆積盆地の暫定カタログ米国地質調査所
• 地球規模の堆積盆地地図
• 世界の堆積盆地の地図/データベース

ウィキメディア・コモンズには、堆積盆地に関連するメディアがあります。