アンデス山脈のほとんどの地域における現状の簡略化されたスケッチ アンデス造山運動 (スペイン語 :Orogenia andina )は、ジュラ紀初期 に始まり、アンデス山脈 の隆起を引き起こした現在も続く造山運動である。この造山運動は、 南アメリカ 西縁部における長きにわたり活動してきた沈み込み帯 の再活性化によって引き起こされた。大陸規模では、白亜紀 (9000万年 前)と漸新世 (3000万年前)は造山運動の再編成期 であった。造山運動の詳細は、対象とするセグメントと地質時代によって異なる。
概要 現在の南アメリカ西部では、新原生代 に超大陸 ロディニア が分裂して以来、沈み込み造山運動が起こっています。[ 1 ] 古生代の パンペアン造山運動 、ファマティニアン 造山運動、ゴンドワナ 造山運動は、後のアンデス造山運動の直接の前身です。[ 2 ] ジュラ紀 と白亜紀初期 のアンデス造山運動の第一段階は、伸張テクトニクス 、リフティング、 背弧盆地 の発達、および巨大バソリス の定置によって特徴付けられました。[ 1 ] [ 3 ] この発達は、冷たい海洋 リソスフェア の沈み込みに関連していたと推定されています。[ 3 ] 白亜紀 中期から後期(約9千万年前)の間に、アンデス造山運動は特徴が大きく変化しました。[ 1 ] [ 3 ] より暖かく若い海洋リソスフェアがこの頃、南アメリカの下へ沈み込み始めたと考えられている。このような種類の沈み込みは、さまざまな岩相が受けた激しい収縮変形 だけでなく、後期白亜紀以降に起こったとされる隆起 と浸食 にも責任があると考えられている。 [ 3 ] 中期白亜紀以降のプレートテクトニクスの再編成は、 南大西洋 の開口 にも関連している可能性がある。[ 1 ] 中期白亜紀のプレートテクトニクスの変化に関連するもう1つの変化は、海洋リソスフェアの沈み込み方向が約9000万年前に南東の動きから北東の動きに変わったことである。[ 4 ] 沈み込みの方向は変わったが、南アメリカの海岸に対して斜め(垂直ではない)のままであり、方向の変化はアタカマ 、ドメイコ 、リキニェオフキ を含むいくつかの沈み込み帯 に平行な断層に影響を与えた。[ 3 ] [ 4 ]
南アメリカ後期白亜紀の古地理。アンデス造山運動の影響を受ける地域は薄い灰色で示され、安定クラトンは灰色の四角で示されている。 ロス・アラミトス とラ・コロニア の堆積層は後期白亜紀に形成されたことが示されている。 アンデス造山運動においては、低角沈み込み、すなわちフラットスラブ沈み込みが一般的であり、地殻の短縮と変形、そして 島弧火山活動 の抑制につながった。フラットスラブ沈み込みはアンデス山脈の様々な地域で異なる時期に発生しており、現在ではコロンビア北部(北緯6~10度)、エクアドル(南緯0~2度)、ペルー北部(南緯3~13度)、チリ北中部(南緯24~30度)でこれらの状況が見られる。[ 1 ]
アンデス山脈の地殻構造の成長と地域の気候は同時に進化し、相互に影響を与えてきた。[ 5 ] アンデス山脈によって形成された地形的障壁は、現在のアタカマ砂漠への湿った空気の流入を遮断した。この乾燥は、侵食と河川輸送による通常の地表での質量再分配を変化させ、後の地殻変動に影響を与えた。[ 5 ] 沈み込むプレートを潤滑する海溝内の堆積物の不足は、下部地殻の激しい変形と侵食を招いた。上部プレートの下部が除去されると、前弧の正断層運動に見られるように、上部地殻の重力崩壊による局所的な伸張テクトニクスが生じる。[ 6 ]
漸新世にはファラロンプレートが 分裂し、現代のココスプレート とナスカ プレートが形成され、アンデス造山運動に一連の変化をもたらしました。その後、新しいナスカプレートは南アメリカに直交する沈み込みに入り、アンデス山脈の隆起を引き起こしましたが、最も大きな影響は中新世にもたらされました。アンデス山脈の各セグメントにはそれぞれ独自の隆起の歴史がありますが、全体としては過去3000万年間( 漸新世 ~現在)に大きく隆起しました。[ 7 ]
セグメント別の造山運動
コロンビア、エクアドル、ベネズエラ(北緯12度~南緯3度)コロンビア西部における南北海平行の岩石年代パターンを示す地図。このパターンはアンデス造山運動の結果である。 ジュラ紀に南アメリカ北西部から分離した大陸地殻 の構造ブロックは、白亜紀後期に大陸に斜めに衝突して再び大陸に加わった。[ 7 ] この付加は複雑 な順序で起こった。白亜紀前期の南アメリカ北西部に対する島弧の付加は、沈み込みによるマグマ弧 の発達をもたらした。コロンビアのロメラル断層は、 付加したテレーンと南アメリカの残りの部分との間の縫合部を形成している。白亜紀- 古第三紀 境界(約6500万年前)付近では、カリブ海の大火成岩区の 海洋高原が南アメリカと衝突した。海洋高原が南アメリカに近づくにつれて リソスフェア が沈み込み、現在エクアドルのコルディリェラ・ レアルとコロンビアのコルディリェラ・セントラル に保存されているマグマ弧の形成をもたらした。中新世には、島弧 とテレーン (チョコ・テレーン)が南アメリカ北西部に衝突しました。このテレーンは、現在のチョコ県 とパナマ 西部の一部を形成しています。[ 1 ]
カリブプレートは 新生代初期に南アメリカと衝突したが、その後東方へと移動を変えた。[ 7 ] [ 8 ] 南アメリカプレートとカリブプレート間の右横ずれ 断層運動は1700万年から1500万年前に始まった。この運動は一連の横ずれ 断層に沿って運ばれたが、これらの断層だけでは全ての変形を説明することはできない。[ 9 ] ドロレス・グアヤキル・メガシア の北部は右横ずれ断層系の一部を形成し、南部ではメガシアは付加した地殻ブロックと南アメリカの残りの部分との間の縫合線に沿って走っている。[ 10 ]
ペルー北部(南緯3~13度)ペルーのサルト・デル・フライレ層 の堆積層の海方向への傾斜は、アンデス造山運動によって引き起こされました。アンデス造山運動よりずっと以前、ペルーの北半分は新原生代 と古生代 に地塊 の付加 によって形成された。[ 11 ] ペルー北部におけるアンデス造山運動による変形は、アルビアン期 (白亜紀前期)にまで遡ることができる。[ 12 ] この変形の最初の段階であるモチカ期[ A ] は、海岸近くのカスマ層群の 堆積物の褶曲構造 にその証拠が見られる。 [ 11 ]
ペルー西部の堆積盆地は、白亜紀後期 に全般的な垂直隆起の結果として海洋性から大陸性へと変化した。ペルー北部の隆起は、同時期にエクアドルでピニョン地塊 が付加した際に生じたと考えられている。この造山運動の段階はペルー期と呼ばれる。[ 11 ] ペルー期はペルー沿岸部だけでなく、コルディリェラ・オリエンタル 沿いの地殻短縮や、亜アンデス地帯 のサンティアゴ盆地の地殻反転 にも影響を与えた。しかし、亜アンデス地帯の大部分はペルー期の影響を受けなかった。[ 13 ]
始新世初期に地殻変動がほとんど見られなかった時期の後、中期から後期始新世にかけてインカイック期造山運動が起こった。[ 12 ] [ 13 ] ペルーアンデス西部で起きた地殻変動で、インカイック期に匹敵する規模のものは他にない。[ 12 ] [ 13 ] インカイック期の水平方向の短縮により、マラニョン褶曲帯と断層帯 が形成された。[ 12 ] マラニョン褶曲帯と断層帯を横切る不整合 から、インカイック期は漸新世初期、遅くとも3300万年前には終わっていたことがわかる。[ 11 ]
NASA によるアンデス山脈の地形図。アンデス山脈の南端と北端は示されていません。ボリビアのオロクライン(大回廊)は海岸線の湾曲部として、アンデス山脈は地図の下半分に見えます。始新世以降の期間、ペルー北部アンデスはケチュア造山運動の段階にあった。ケチュア造山運動はケチュア1、ケチュア2、ケチュア3のサブフェーズに分けられる。[ B ] ケチュア1フェーズは1700万年から1500万年前まで続き、コルディリェラ・オクシデンタル におけるインカ造山運動 の再活性化が含まれていた。[ C ] 900万年から800万年前のケチュア2フェーズでは、ペルー北部のアンデスの古い部分が北東方向に衝上した。 [ 11 ] ペルー北部の亜アンデス地帯 の大部分は、700万年から500万年前(後期中新世)のケチュア3フェーズ中に変形した。[ 11 ] [ 13 ] 亜アンデス地帯は衝上断層帯状 に積み重なっている。[ 11 ]
ペルーとエクアドルにおける中新世のアンデス山脈の隆起は、東部の地形性降水量の増加と現代の アマゾン川 の誕生をもたらした。ある仮説では、降水量の増加が 侵食の 増加につながり、この侵食によってアンデス前地盆地 が収容能力を超えて埋め立てられ、流域が東に流れるようになったのはアンデス山脈の隆起ではなく、盆地の過剰堆積によるものと仮定して、これら2つの変化を関連付けている。 [ 13 ] かつて、 南アメリカ北部の内陸部は太平洋に流れ込んでいた。
ボリビアオロクライン(南緯13~26度)ジュラ紀初期アンデスの沈み込みにより、チリ北部にラ・ネグラ弧 として知られる火山弧が形成されました。[ D ] この弧の残骸は現在、チリ海岸山脈 で露出しています。ジュラ紀から白亜紀前期にかけて、チリ海岸山脈にはビクーニャ・マッケナ・バソリスを含むいくつかの プルトン が堆積し ました。[ 15 ] さらに東の同様の緯度にあるアルゼンチンとボリビアでは、後期ジュラ紀から前期白亜紀にかけてサルタ・リフト・システムが発達しました。 [ 16 ] リフト・システムの西側の腕 であると考えられているアタカマ塩湖盆地は、 [ 17 ] 白亜紀後期から 古第三紀前期 にかけて、現在プリラクティス・グループ として知られる6,000メートルを超える厚さの堆積物を蓄積しました。[ 18 ]
南緯14度付近のピスコ盆地は 、漸新世 および前期 中新世(2500万~1600万年前 [ 19 ] )に海進を 受けた。[ 20 ] 一方、南東に位置するモケグア盆地 とピスコ盆地の南側の海岸では、この時期に海進は見られなかったものの、着実に地盤が隆起した。[ 20 ]
後期中新世 以降、後にアルティプラノ となる地域は、低地から海抜 3,000メートル 以上にまで隆起しました。過去 1,000 万年で、この地域は 2,000 ~ 3,000 メートル隆起したと推定されています。[ 21 ] この隆起とともに、アルティプラノの西側斜面にいくつかの谷が刻まれました。中新世にはアタカマ断層が 動き、チリ海岸山脈が隆起して、その東に堆積盆地が形成されました。[ 22 ] 同時に、アルティプラノ地域周辺のアンデス山脈は広がり、他のどのアンデス山脈よりも幅が広くなりました。[ 7 ] リソスフェアの短縮により、おそらく約 1,000 km のリソスフェアが失われました。 [ 23 ] 沈み込みの間、前弧 地域の西端[ E ] が下方に撓み、 巨大な単斜面 を形成しました。[ 24 ] [ 25 ] やや南では、 「インカ期」(始新世?)に属する地殻反転により、 プリラクティス・グループ の地層が傾き、いくつかの地域ではより若い地層がその上に押し上げられている 。[ 26 ]
ボリビアのチチカカ湖 とレアル山脈 の間に位置するアルティプラーノは 、広大な山間高原を形成しており、その隆起はアンデス造山運動の最も顕著な特徴の 1 つです。 アルティプラノの東側の地域は、複雑な褶曲と断層帯 に沿った変形とテクトニクスによって特徴付けられる。[ 24 ] 全体的にアルティプラノとプーナ台地を囲む地域は、 始新世 以来水平方向に短縮している。[ 27 ] ボリビア南部では、リソスフェアの短縮により、アンデス前地盆地が 大陸に対して東に移動し、新生代のほとんどの期間、年間平均約12~20 mmの速度で移動した。[ 23 ] [ F ] アルゼンチン北西部 に沿って、アンデスの隆起により、アンデス前地盆地がいくつかの小さな孤立した山間堆積盆地に分かれた。[ 28 ] 東に向かって、ボリビアとアルゼンチン北西部の地殻の堆積により、パラグアイでアスンシオンアーチ として知られる南北の前隆起 が発達した。[ 29 ]
アルティプラノの隆起は、地殻の水平方向の短縮 とマントルの温度上昇(熱による薄化)の組み合わせによるものと考えられている。 [ 1 ] [ 24 ] アンデス山脈と南アメリカ西海岸の湾曲部はボリビアオロクラインとして知られており、新生代の 水平方向の短縮 によって強化されたが、それとは独立して既に存在していた。[ 24 ]
中規模の地殻構造プロセスはさておき、ボリビアのオロクライン-アルティプラノ地域の特徴は、さまざまなより深い原因に起因していると考えられている。これらの原因には、ナスカプレートの沈み込み角の局所的な急峻化、ナスカプレートと南アメリカプレート間の地殻短縮とプレート収束の増加、南アメリカプレートの西方移動の加速、ナスカプレートと南アメリカプレート間の剪断応力の上昇などがある。この剪断応力の増加は 、アタカマ砂漠 沿いの乾燥状態によって引き起こされるアタカマ海溝 の堆積物の不足と関係している可能性がある。[ 7 ] Capitanioらは 、アルティプラノの隆起とボリビアのオロクラインの屈曲は、沈み込んだナスカプレートの年代が異なり、プレートの古い部分がオロクラインの中央で沈み込んでいることに起因するとしている。[ 30 ] アンドレス・タサラが述べているように、ボリビアのオロクライン地殻の 硬直性は 地熱 条件に由来する。オロクライン西部(前弧)の地殻は冷たく硬く、アルティプラノ下から西方へと流れる温暖で脆弱な 延性 地殻物質の流れを阻害し、堰き止めてきた。[ 25 ]
ボリビアのオロクラインにおける新生代造山運動は、変成堆積岩 や片麻岩 を含む地殻岩石の顕著なアナテクシスを 引き起こし、その結果、過アルミナ質 マグマ の形成につながった。これらの特徴は、ボリビア・アンデスの一部における新生代テクトニクスとマグマ活動が、衝突 造山帯に見られるものと類似していることを示唆している。 コルディリェラ・オリエンタル における過アルミナ質マグマ活動は、ボリビアの錫鉱床 における世界クラスの鉱化作用 の原因となっている。[ 31 ]
科学者エイドリアン・ハートリーは、アルティプラノの隆起により、アタカマ砂漠に 雨陰 が作られ、すでに広がっていた乾燥状態 、あるいは半乾燥状態がさらに悪化したと考えている。[ 32 ]
チリ中部とアルゼンチン西部(南緯26~39度)アルゼンチン最北部、セラニア・デ・オルノカル にあるヤコライテ層 の傾斜地層 。アンデス造山運動によって、もともと水平であったこれらの地層 が傾斜した。南緯17度から39度の間の緯度では、白亜紀後期から新生代にかけてのアンデス造山運動の発達は、マグマ帯の東方移動と いくつかの前地盆地 の発達によって特徴づけられる。[ 3 ] 弧の東方移動は、沈み込み侵食 によって引き起こされたと考えられている。[ 33 ]
南緯32~36度の緯度、すなわちチリ中央部 とメンドーサ州 の大部分では、アンデス造山運動そのものは白亜紀後期に背弧盆地が 反転 したときに始まった。初期アンデスの前地盆地のすぐ東では前地盆地が発達し、その屈曲沈降により マーストリヒチアン の造山帯の前面まで大西洋からの水が流入した[ 34 ] 。南緯32~36度の緯度にあるアンデス山脈は新生代に西から東へ広がる一連の隆起を経験した。約2000万年前の中新世 から、主要コルディリェラ (サンティアゴの東)で隆起が始まり、それは約800万年前まで続いた。[ 34 ] 始新世から中新世初期にかけて、堆積物[ G ] はチリのアバニコ伸張盆地 (南緯 29 度から 38 度に広がる南北に細長い盆地)に蓄積しました。2100万年から 1600 万年前の構造逆転によって盆地は崩壊し、堆積物はアンデス山脈に取り込まれました。[ 35 ] 現在ファレリョネス層の一部となっている溶岩と火山物質は、盆地が反転し隆起する間に蓄積しました。[ 36 ] 中新世の大陸分水嶺は、 アルゼンチンとチリの国境 を形成する現在の水力分水嶺から西に約 20 km のところにあります。[ 36 ] その後の河川の浸食 によって分水嶺が東に移動し、古い平坦な表面が残っています。[ 36 ] アンデスのこの部分での圧縮と隆起は現在まで続いています。[ 36 ] プリンシパル・コルディリェラは約100万年前に谷氷河の発達を可能にする高さまで隆起した。[ 36 ]
主山脈の中新世の隆起が終わる前に、東のフロントル山脈で1200万年前から500万年前まで隆起が始まった。さらに東では、 プレコルディリェ ラ山脈が過去1000万年の間に隆起し、シエラ・パンペアナス山脈 も過去500万年の間に同様の隆起を経験している。これらの緯度におけるアンデス山脈の東側は、古生代 のサン・ラファエル造山運動 に遡る古代の断層によって地形が規定されている。[ 34 ] 古代パンペア造山運動 の影響が見られるシエラ・デ・コルドバ山脈 (シエラ・パンペアナス山脈の一部)は、新生代 後期のアンデス造山運動によって現代の隆起と地形が形成された。[ 37 ] [ 38 ] 同様に、アンデス山脈の東とシエラ・パンペアナス山脈の南にあるサン・ラファエル・ブロックは、アンデス造山運動中の中新世に隆起しました。 [ 39 ] 大まかに言えば、メンドーサ州南部とネウケン州北部(南緯34~38度)の地域では、造山運動の最も活発な段階は後期中新世に起こり、アンデス山脈の東では島弧火山活動が起こりました。 [ 39 ]
さらに南の緯度 (南緯 36–39°) では、ジュラ紀と白亜紀の太平洋からのさまざまな海進が ネウケン盆地 の堆積物に記録されています。[ H ] 後期白亜紀には状況が変わりました。海退 が起こり、アンデス山脈でマラルグエ (南緯 36°00)、チョス マラル (南緯 37°)、アグリオ (南緯 38°) の褶曲帯と断層帯が 形成され始め、始新世まで続きました。これは後期白亜紀以降の造山運動の進行を意味し、 ネウケン盆地 の西部はマラルグエとアグリオの褶曲帯と断層帯に重なりました。[ 40 ] [ 39 ] 漸新世 には褶曲帯と断層帯の西部で短期間の伸張テクトニクスが 起こり、その構造は中新世 に逆転しました。[ 40 ] [ I ] しばらく活動が休止した後、アグリオ褶曲帯と逆断層帯は始新世に活動を再開し、その後中新世後期に再び活動を再開した。[ 39 ]
メンドーサ州南部では、グアナコス褶曲・逆断層帯(南緯36.5度)が鮮新世 と更新世 に出現し、成長し、ネウケン盆地の西端を占めた。[ 40 ] [ 39 ]
北パタゴニアアンデス山脈(南緯39~48度)
南パタゴニアアンデス山脈(南緯48~55度)トーレス・デル・パイネ国立公園 のノルデンショルド湖 に隣接する向斜 。この向斜はアンデス造山運動中に形成された。南アメリカ最南部におけるアンデス造山運動の初期発達は、南極半島 にも影響を与えた。[ 43 ] ジュラ紀 のアンデス造山運動開始期に、南パタゴニアでは 伸張テクトニクスによって ロカス・ベルデス盆地 が形成された。これは背弧盆地 で、その南東部延長部は南極のウェッデル海として現存している。 [ 43 ] [ 44 ] 白亜紀後期 にはロカス・ベルデス盆地のテクトニック体制が変化し、新生代には圧縮性 前地盆地 であるマガジャネス盆地 へと変貌した。この変化は盆地堆積中心 の東方移動とオフィオライト のオブダクション と関連していた。[ 43 ] [ 44 ] 白亜紀のロカスベルデス盆地の閉鎖は、ティエラデルフエゴ 南部のコルディレラダーウィン変成岩体 の高変成作用 と関連している。[ 45 ]
アンデス造山運動が進むにつれ、新生代には南アメリカ大陸が南極大陸から離れ、まず地峡 が形成され、その後4500万年前にドレーク海峡 が開通した。南極大陸からの分離により、フエゴアンデスのテクトニクスはトランスフォーム断層 を伴うトランスプレッション型構造 へと変化した。[ 43 ] [ J ]
約1500万年前の中新世、 チリ海嶺 はパタゴニア南端(南緯55度)の下に沈み込み始めました。沈み込み点である三重点 は徐々に北に移動し、現在は南緯47度にあります。海嶺の沈み込みにより、南アメリカ大陸下のアセノスフェアに北向きに移動する「窓」、すなわち隙間 が生まれました。[ 46 ]
注記
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さらに読む レイナルド・チャリエ ;ピント、ルイーザ。ロドリゲス、マリア・ピア (2006)。 「3. チリにおけるアンデス造山帯の地層序学的進化」。モレノではテレサ。ギボンズ、ウェス (編)。チリの地質 。ロンドン地質学会。ページ 21–114。ISBN 9781862392199 。