
ベイスン・アンド・レンジ州は、アメリカ合衆国西部内陸部とメキシコ北西部の大部分を占める広大な自然地理学的地域です。この地域は、急激な標高変化を特徴とする独特のベイスン・アンド・レンジ地形によって特徴づけられ、断層を伴う狭い山脈と平坦で乾燥した谷または盆地が交互に現れます。この地域の自然地理学的特徴は、約1700万年前の中新世初期に始まった地殻変動による伸張の結果です。
アメリカ合衆国のグレートベースン州内にある多数の山脈は、総称して「グレートベースン山脈」と呼ばれているが、実際にはその多くがグレートベースン内にはない。主な山脈には、ルビー山脈、スネーク山脈、パナミント山脈、ホワイト山脈、トイヤベ山脈、サンディア山脈、チリカワ山脈などがある。州内の最高地点はカリフォルニア州のホワイトマウンテンピークで、最低地点はデスバレーにあるバッドウォーター盆地で、-282フィート (-86 m) である。[ 1 ]州の気候は乾燥しており、多くの生態地域が存在する。北米の砂漠のほとんどが州内にある。
ベイスン・アンド・レンジ州は、グレートベイスンと混同すべきではありません。グレートベイスンは、その独特の水文学的特徴(内部排水)によって定義され、ベイスン・アンド・レンジ州全体の自然地理学的地域の大部分と重なっています。また、ネバダ州南部に位置するベイスン・アンド・レンジ国定公園とも混同すべきではありません。ベイスン・アンド・レンジ国定公園は、はるかに広大な州の一部に過ぎません。

ベイスン・アンド・レンジ州は、北アメリカ西部の大部分を占める。アメリカ合衆国では、西側はシエラネバダ山脈の東側断層崖に接し、東側はワサッチ断層、コロラド高原、リオグランデ地溝帯まで500マイル(800キロメートル)以上にわたって広がる。州は北はコロンビア高原、南はメキシコのトランスメキシコ火山帯まで広がるが、ベイスン・アンド・レンジ州の南の境界については議論がある。[ 2 ]メキシコでは、ベイスン・アンド・レンジ州はメキシコ高原によって占められており、ほぼ同義である。
証拠によれば、この州のあまり知られていない南部は、東はシエラ・マドレ東山脈のララミデ断層前面、西はカリフォルニア湾とバハ半島に囲まれており、最南端のベイスン・アンド・レンジ州の中心にあるシエラ・マドレ西山脈では断層がそれほど目立たないことが示唆されている。 [ 3 ]
共通の地理的特徴としては、多数の内陸盆地、一時的な湖、高原、そしてボルソン渓谷と山地が交互に出現する地形(後述)が挙げられます。この地域は大部分が乾燥地帯で人口密度も低いですが、リノ、ラスベガス、ソルトレイクシティ、フェニックス、ツーソン、エルパソ(シウダー・フアレス) 、メヒカリ、エルモシージョといった大都市圏も存在します。
盆地・山脈地形は、地殻と上部マントルからなるリソスフェアの伸張と薄化の結果であると一般的に考えられています。盆地・山脈のような伸張環境は、リストリック正断層、つまり深度とともに平坦化する断層によって特徴付けられます。対向する正断層が深部で連結し、ホルストとグラベンの形状を形成します。ここで、ホルストとは隆起した断層ブロック、グラベンとは下降した断層ブロックを指します。
ベイスン・アンド・レンジ地域の平均地殻厚は約30~35kmで、世界中の広がった大陸地殻に匹敵する。 [ 4 ]地殻は上部マントルと合わせてリソスフェアを構成する。ベイスン・アンド・レンジ地域の下のリソスフェアの基底は約60~70kmと推定されている。[ 5 ]この地域の総拡大については意見が分かれているが、中央値の推定では総横方向拡大は約100%である。[ 6 ]ベイスン・アンド・レンジ地域での総横方向変位は、前期中新世の拡大開始以来60~300kmの範囲で変化しており、この地域の南部は北部よりも大きな変位を示している。拡大は当初南部のベイスン・アンド・レンジで始まり、時間の経過とともに北へ伝播したことを示唆する証拠が存在する。[ 7 ]
クラレンス・ダットンは、ベイスン・アンド・レンジの独特な地形を特徴づける多くの狭い平行山脈を「北に向かって這う毛虫の軍隊」に例えたことで有名である。[ 8 ]

ベイスン・アンド・レンジ地域におけるリソスフェアの伸長の原因となった地殻変動のメカニズムは議論の的となっており、いくつかの競合する仮説がその説明を試みている。米国西部におけるベイスン・アンド・レンジの伸長に先立つ重要な出来事としては、北アメリカ大陸プレートの西海岸下へのファラロンプレートの沈み込みによる長期間の圧縮があり、これが地殻の肥厚を促した。この地域に関連するプレート運動の大部分は新第三紀(2,303万~258万年前)に発生し、現在まで続いている。前期中新世(2,303万~1,597万年前)までに、ファラロンプレートの大部分は消滅し、ファラロンプレートと太平洋プレートを隔てていた海底拡大海嶺(太平洋-ファラロン海嶺)が北アメリカに接近した。[ 9 ]中期中新世(1597万~1163万年前)には、太平洋-ファラロン海嶺が北アメリカの下に沈み込み、太平洋縁辺部のこの部分に沿った沈み込みは終了しましたが、ファラロンプレートはマントルへの沈み込みを続けました。[ 9 ]この境界での動きにより、太平洋-ファラロン海嶺が分割され、サンアンドレアストランスフォーム断層が発生し、斜めの横ずれ成分が生成されました。[ 10 ]現在、太平洋プレートは北アメリカに対して北西方向に移動し、この形状により大陸縁辺部に沿った剪断が増加しています。[ 9 ]
ベイスン・アンド・レンジ地域の伸張の原因となった地殻変動活動は、地球科学界において複雑で議論の多い問題である。最も受け入れられている仮説は、サンアンドレアス断層に関連する地殻剪断が、グレートベースンで見られるものと同様の自発的な伸張断層運動を引き起こしたと示唆している。[ 11 ]しかし、プレート運動だけでは、ベイスン・アンド・レンジ地域の高い標高を説明できない。[ 11 ]米国西部は熱流量が高い地域であり、リソスフェアの密度が低下し、結果としてアイソスタシー隆起が促進される。 [ 12 ]熱流量が高いことが特徴のリソスフェア地域は脆弱であり、広い範囲で伸張変形が発生する可能性がある。したがって、ベイスン・アンド・レンジの伸張は、アファール三重会合点などの狭いリフトゾーンを引き起こす可能性のあるマントル湧昇によって生じる種類の伸張とは無関係であると考えられている。[ 13 ]熱流量を増加させる地質学的プロセスは多様ですが、沈み込み帯で発生した熱は、沈み込みが進むにつれて、その上にあるプレートへと伝達されると示唆する研究者もいます。そして、断層帯に沿った流体は、地殻を垂直に伝わって熱を伝達します。[ 14 ]このモデルは、盆地・山脈地帯の地熱システムへの関心の高まりにつながり、盆地・山脈地帯を形成する伸張部において、完全に沈み込んだファラロンプレートの継続的な影響を考慮することを必要としています。
ベイスン・アンド・レンジの一部の地域では、変成岩基盤が地表に露出している。これらの一部は変成岩コア複合体(MCC)であり、この概念はこの地域の研究に基づいて初めて提唱された。変成岩コア複合体は、地殻の伸張によって下部地殻が地表に持ち上がったときに発生する。ベイスン・アンド・レンジのMCCが地殻の伸張と関連していると解釈されるようになったのは1960年代以降である。それ以降、ベイスン・アンド・レンジのMCCで同様の変形パターンが確認され、地質学者はそれらを新生代( 6600万年前から現在)の地殻伸張によって形成された関連する地質学的特徴のグループとして調査するようになった。変成岩コア複合体の研究は、ベイスン・アンド・レンジの形成を促進する伸張プロセスに関する貴重な知見を提供してきた。[ 15 ]
始新世(55.8 ±0.2 Ma~33.9 ±0.1 Ma)以前は、ファラロンプレートと北アメリカプレートの収束速度が速く、沈み込み角は浅く、スラブの幅は広大でした。始新世には、ララミデ造山運動、セビア造山運動、ネバダ造山運動によるファラロンプレートの沈み込みに伴う圧縮力が終わり、プレート相互作用は直交圧縮から斜め横ずれに変化し、盆地・山脈地域で火山活動が活発化しました(中期第三紀イグニンブライト噴火)。このプレートは約19 Maまで逆断層下にありましたが、その時点で完全に消滅し、火山活動は部分的に停止したと考えられています。約17 Maには海嶺のオリビン玄武岩が噴火し、伸張が始まりました。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]
ネバダ州 の少量の石油に加えて、ベイスン・アンド・レンジ州は米国で採掘される 銅のほぼすべてと、金、銀、重晶石の大部分を供給しています。