三重接合部

三重会合点は、3 つの構造プレートの境界が出会う地点です。三重会合点では、3 つの境界はそれぞれ 3 つのタイプ (尾根(R)、海溝(T)、トランスフォーム断層(F)) のいずれかになります。三重会合点は、そこで出会うプレート境界のタイプに応じて説明できます (例: 断層-断層-海溝、尾根-尾根-尾根、または略して FFT、RRR)。10 種類の三重会合点のうち、時間の経過とともに安定しているのはごくわずかです (ここでの安定とは、三重会合点の幾何学的構成が地質学的時間を通じて変化しないことを意味します)。4 つ以上のプレートが出会うことも理論的には可能ですが、接合は瞬間的にしか存在しません。^[1]

三重会合点の概念を詳述した最初の科学論文は、1969年にダン・マッケンジーとW・ジェイソン・モーガンによって発表されました。^[2]この用語は伝統的に、3つの発散境界または拡大する尾根の交差に使用されていました。これらの3つの発散境界は、理想的にはほぼ120°の角度で出会います。

プレートテクトニクス理論では、大陸が分裂する間に、中心点（三重会合点）から放射状に広がる3つの分岐境界が形成される。これらの分岐プレート境界の1つが崩壊し（オーラコーゲンを参照）、他の2つが拡大を続け、海洋を形成する。南大西洋の拡大は、南アメリカ大陸とアフリカ大陸の南から始まり、現在のギニア湾の三重会合点に達し、そこから西へと続いた。北東方向に延びるベヌエ・トラフは、この接合部の崩壊した部分である。^[3]

それ以来、三重会合点という用語は、3 つの地殻プレートが出会うあらゆる地点を指すようになりました。

三重点の特性は、プレートが固定されていて地球の表面上を動いているという純粋に運動学的な観点から見ると最も簡単に理解できます。その場合、地球内部や地殻の地質学的詳細に関する知識は必要ありません。もう 1 つの便利な単純化は、平面地球上の三重点の運動学は球面上のものと本質的に同じであるということです。球面上では、プレート運動はオイラー極の周りの相対的な回転として記述され(プレート再構築を参照)、プレート境界に沿ったすべてのポイントでの相対運動は、この回転から計算できます。しかし、三重点の周囲の領域は (球のサイズに比べて) 十分に小さく、(通常は) 回転極から十分に離れているため、境界を越えた相対運動はその境界に沿って一定であると想定できます。したがって、三重点の分析は通常、動きがベクトルで定義される平面上で行うことができます。

三重会合点は、地質学的な詳細を使用せずに、単に関係する尾根、海溝、トランスフォーム断層の特性を定義し、いくつかの単純化された仮定を立て、単純な速度計算を適用することによって記述し、その安定性を評価することができます。この評価は、仮定と定義が実際の地球に広く当てはまる限り、ほとんどの実際の三重会合点の設定に一般化できます。

安定な接合部とは、プレートが移動しても接合部の形状が時間とともに維持される接合部です。これにより、相対速度とプレート境界の向きが制限されます。不安定な三重接合部は、時間とともに変化し、別の形態の三重接合部になるか (RRF 接合部は簡単に FFR 接合部に進化します)、形状が変化するか、または単に実現不可能になります (FFF 接合部の場合のように)。FFF 接合部の固有の不安定性は、約 1 億 9000 万年前に太平洋プレートの形成を引き起こしたと考えられています。^[4]

プレートが剛体であり、地球が球体であると仮定すると、レオンハルト・オイラーの球面運動の定理を使用して、相互作用するプレートの境界と相対運動を決定する安定性評価を簡略化できます。この剛体仮定は海洋地殻の場合に非常によく当てはまり、赤道と極における地球の半径はおよそ 300 分の 1 しか変化しないため、地球は球体に非常によく近似します。

マッケンジーとモーガン^[5]は、これらの仮定に加えて、プレート運動を記述するオイラー極が平面上の直線運動に近似するという仮定を加えて、三重点の安定性を初めて解析した。この単純化は、オイラー極が三重点から離れている場合に適用される。彼らが使用したR、T、Fの定義は以下のとおりである。

• R –両側のプレートの相対速度に対して対称的かつ垂直にリソスフェアを形成する構造（これは常に当てはまるとは限りません。たとえば、アデン湾の場合）。
• T – 片側のみからリソスフェアを消費する構造。相対速度ベクトルはプレート境界に対して斜めになることがあります。
• F –すべりベクトルに平行な活断層。

プレート A、B、C 間の三重点が存在するには、次の条件を満たす必要があります。

_A対_B + _B対_C + _C対_A = 0

ここで、_A v _{B は}A に対する B の相対的な動きです。

この条件は、速度三角形 ABC を構築することによって速度空間で表すことができます。ここで、長さ AB、BC、CA は、それぞれ速度_A v _B、_B v _C、_C v _Aに比例します。

三重会合点が安定して存在するためには、さらに条件を満たす必要があります。つまり、プレートは個々の形状が変化しないように移動する必要があります。あるいは、三重会合点は、関係する 3 つのプレート境界すべてに留まるように移動する必要があります。

マッケンジーとモーガン^[6]は、これらの基準が同じ速度空間図に次のように表せることを実証しました。線ab、bc、caは、AB、BC、CAの形状を変更せずに速度空間の点を結びます。これらの線は、観測者が所定の速度で移動してもプレート境界上に留まる速度空間の点を結びます。これらを速度三角形を含む図に描くと、三重点が安定して存在するためには、これらの線が1つの点で交わる必要があります。

これらの線は必然的にプレート境界に平行であり、プレート境界上に留まるためには、観測者はプレート境界に沿って移動するか、その上で静止したままでいる必要があります。

• 尾根の場合、構築される線は相対運動ベクトルの垂直二等分線でなければなりません。尾根の中央に留まるためには、観測者は両側のプレートの相対速度の半分で移動する必要がありますが、プレート境界に沿って垂直方向に移動することもできます。
• トランスフォーム断層の場合、すべての動きが境界方向と平行であるため、線は相対的な動きのベクトルと平行でなければなりません。そのため、プレート A と B を分離するトランスフォーム断層の場合、線 ab は AB に沿っている必要があります。
• 観測者が海溝の境界上に留まるためには、海溝の走向に沿って歩きながら、上部プレート上に留まらなければなりません。したがって、構築された線はプレート境界に平行でありながら、上部プレートが占める速度空間の点を通過します。

これらの線が交わる点 J は、地球に対する三重点の全体的な動きを示します。

これらの基準を使用すると、FFF 三重接点が安定していない理由を簡単に示すことができます。三角形の辺に沿って伸びる 3 本の線が 1 点で交わる唯一のケースは、三角形の辺の長さがゼロで、プレート間の相対運動がゼロである単純なケースです。この評価の目的には断層が活動している必要があるため、FFF 接点が安定することはありません。

マッケンジーとモーガンは、理論的には 16 種類の三重会合点が存在する可能性があると結論付けましたが、そのうちのいくつかは推測に基づくもので、必ずしも地球上で確認されたわけではありません。これらの会合点は、まずプレート境界が交わるタイプ (RRR、TTR、RRT、FFT など) によって分類され、次に関係するプレートの相対運動方向によって分類されました。RRR などの一部の構成では相対運動のセットは 1 つしか存在できませんが、TTT 会合点は TTT(a) と TTT(b) に分類できます。これらの運動方向の違いは、安定性の基準に影響します。

マッケンジーとモーガンは、これら16種類のうち14種類が安定しており、FFFとRRF構成は不安定であると主張したが、ヨーク^[7]は後に、RRF構成が特定の条件下では安定する可能性があることを示した。

これらの定義を用いると RRR ジャンクションは常に安定しており、したがって地球上では非常に一般的ですが、地質学的な意味では、通常、海嶺の拡大は一方向に中断され、失敗したリフトゾーンが残ります。現在と地質学上の過去の両方にこれらの例が多数存在し、例えば、南大西洋の開口部では海嶺が南北に拡大して大西洋中央海嶺を形成し、関連するオーラコゲンであるアフリカのニジェールデルタ地域のベヌエトラフがあります。 RRR ジャンクションはまた、120° の 3 つの亀裂に沿ったリフト形成が球体の表面の隆起による応力を解放する最良の方法であるため、一般的です。地球上では、これらと同様の応力は、大陸のリフト形成を開始すると考えられているマントルホットスポットによって引き起こされると考えられています。

RRR ジャンクションの安定性は以下のように実証されています。三角形の辺の垂直二等分線は常に 1 点で交わるため、線 ab、bc、ca は相対速度に関係なく常に交わることができます。

RTF 接合部はそれほど一般的ではありませんが、このタイプの不安定な接合部 (RTF(a)) は、東太平洋海膨が現在サンアンドレアス断層帯と接しているカリフォルニア湾口に、およそ 1200 万年前に存在していたと考えられています。[ 8 ]グアドループ島とファラロン^{島のマイクロプレートは、以前は}北米プレートの下に沈み込んでおり、この境界の北端はサンアンドレアス断層と接していました。この沈み込みの材料は、海溝の西側にわずかにずれた、現代の東太平洋海膨に相当する海嶺によって提供されました。海嶺自体が沈み込んだため、RTF 三重接合部が一時的に存在しましたが、海嶺の沈み込みにより、沈み込んだリソスフェアが弱まり、三重接合点から「引き裂かれ」ました。このリソスフェアの剥離によって引き起こされたスラブの引っ張りが失われたため、RTF 接合部は終了し、現在の海嶺 – 断層系が生まれました。 RTF(a) は、ab が速度空間 C 内の点を通過する場合、または ac と bc が同一直線上にある場合に安定します。

TTT(a)接合部は、ユーラシアプレートがフィリピンプレートと太平洋プレートを覆い、フィリピンプレートも太平洋を覆っている中央日本に見られます。ここでは、日本海溝が分岐して琉球弧と小笠原弧を形成しています。このタイプの接合部の安定性基準は、abとacが直線を形成するか、線bcがCAに平行になることです。

• アファール三角地帯を中心とする紅海、アデン湾、東アフリカ地溝帯の合流点（アファール三重会合点）は、海面より上にある唯一の RRR 三重会合点である。
• ロドリゲス三重会合点は、アフリカプレート、インド・オーストラリアプレート、南極プレートが出会う南インド洋のRRR三重会合点である。^[9]
• ガラパゴス三重会合点は、ナスカプレート、ココスプレート、太平洋プレートが出会うRRR 三重会合点です。東太平洋海膨はこの会合点から南北に伸び、ガラパゴス海膨は東に伸びています。この例は、三重会合点のちょうど南東の海膨にある小さな別のプレートであるガラパゴスマイクロプレートによってさらに複雑になっています。
• チアパス州はタパチュラ沖に位置し、グアテマラ、北アメリカ、太平洋が接する場所で毎週小さな地震が発生しています。この場所はココスプレートによって東に押しやられています。
• 北米西海岸には、メンドシノ岬沖にもう一つの不安定な三重会合点がある。南には、横ずれ断層およびトランスフォームプレート境界であるサンアンドレアス断層が太平洋プレートと北米プレートを隔てている。北にはカスケーディア沈み込み帯があり、ゴルダプレートと呼ばれるファンデフカプレートの一部が北米プレートの下に沈み込み、溝 (T) を形成している。もう一つのトランスフォーム断層であるメンドシノ断層(F) は、太平洋プレートとゴルダプレートの境界に沿って走っている。3つが交差するところに、地震活動が活発な FFTメンドシノ三重会合点がある。
• アムールプレート、オホーツクマイクロプレート、フィリピン海プレートが富士山付近の日本海で出会います。（富士山の地質を参照）
• アゾレス諸島三重会合点は、北アメリカプレート、ユーラシアプレート、アフリカプレート（RRR）の3つのプレートの境界が交差する地質学的な三重会合点です。^[10]
• 日本沖の房総三重会合点は、オホーツク海プレート、太平洋プレート、フィリピン海プレートの間のTTT三重会合点です。
• 北海は、古生代に存在した3つの大陸プレート（アバロニア、ローレンシア、バルティカ）の三重接合部に位置している。^[11]
• 南グリーンランド三重会合点は、古第三紀にユーラシアプレート、グリーンランドプレート、北アメリカプレートが分岐したRRR三重会合点であった。^[12]
• チリ三重会合点は、南アメリカプレート、ナスカプレート、南極プレートが出会う場所です。

• 海底拡大 - 中央海嶺における地質学的プロセス

• オレスクス、ナオミ編、2003年、「プレートテクトニクス：地球の現代理論の内部史」、ウェストビュー・プレス、ISBN 0-8133-4132-9