造山運動と山脈形成

造山運動とは、プレートの収束によって地殻が厚くなり、変形し、隆起して世界の巨大な山脈を形成する山脈形成のプロセスである。

Definition

造山運動とは、地殻の岩石が変形し、厚くなり、隆起して山脈を形成する一連のテクトニクスプロセスであり、通常、沈み込み、付加、または大陸衝突を介して収束型プレート境界で発生する。

Scope

このトピックでは、圧縮的なプレート相互作用がどのように山脈を形成するか、すなわち、衝上断層褶曲帯と付加体の形成、地殻の肥厚とアイソスタシーによる隆起、そして構造的隆起と侵食の長期的な相互作用について扱う。褶曲と断層を山脈の地域スケールに統合する。

Core questions

• どのようなプレートテクトニクス環境が山脈を形成するのか？
• 衝上断層褶曲帯と付加体はどのように成長するのか？
• 地殻の肥厚、アイソスタシー、侵食はどのように連携して山の高さを制御するのか？

Key theories

衝上断層褶曲帯の臨界テーパー

デイビス、サップ、ダーレンは、衝上断層褶曲帯と付加体を、ブルドーザーによって押される土のくさびに類似した臨界表面勾配に従って変形するものとしてモデル化し、内部の衝上断層運動と前面付加によって成長するとした。

粘性連続体としての大陸変形

イングランドとハウスマンは、広範な大陸衝突帯を、一連の剛体ブロックではなく、変形する粘性シートとして扱い、インド・アジア衝突の広範な変形をうまく再現した。

Mechanisms

収束型境界では、圧縮によって地殻が短縮され、厚くなる。沈み込みは堆積物を削り取り、付加体として堆積させる。付加体は衝上断層によって成長し、臨界テーパーを維持する。大陸衝突では地殻の厚さが2倍になり、アイソスタシーによる浮力によって高い山脈や高原が隆起する一方で、侵食によって物質が除去され、これら2つのプロセスが数百万年にわたって地形を共同で形成する。

Clinical relevance

山脈の構造は、衝上断層褶曲帯における鉱物資源や炭化水素資源の分布、衝突帯における地震災害、そして侵食される山脈の下流地域における堆積物と水の供給を支配する。

History

初期の考えでは、山脈は収縮する地球や地向斜の沈降に起因するとされていた。プレートテクトニクスは、造山運動をプレート収束の結果として再構築した。1980年代初頭の臨界テーパーモデルと大陸衝突の連続体モデルは、山脈がどのように形成され進化するかについて、定量的な力学的理解をもたらした。

Debates

大陸の剛体ブロック変形と連続体変形

大陸衝突帯が、断層で区切られたいくつかの剛体ブロックとして変形するのか、それとも連続的な粘性媒体として変形するのかについては議論が続いており、両極端な見解を支持する野外データと測地データが引用されている。

Key figures

• John Suppe
• F. A. Dahlen
• Philip England
• Eduard Suess

Seminal works

• davissuppedahlen1983
• england1986

Frequently asked questions

山は常に侵食されているのに、なぜまだ隆起し続けているのですか？

プレートが収束し続ける場所では、テクトニクス的な力が地殻を厚くし続け、アイソスタシーによる浮力がそれを押し上げ続ける。隆起が侵食を上回る限り、山は隆起し続ける。