中央アジア造山帯
顕生代付加体造山帯

中央アジア造山帯（CAOB）はアルタイドとも呼ばれ、[1] [2]世界最大級の顕生代付加体造山帯の1つであり、[1] [3]地質学的に最近の地殻成長の主要な実験場となっている。[4]造山帯は、北西-南東方向では東ヨーロッパ・クラトンと北中国クラトン[1]に、北東-南西方向ではシベリア・クラトンとタリム・クラトンに囲まれている。[1]新原生代から顕生代後期にかけての海洋閉鎖によって形成され、[5]およそ7億5000万年前から1億5000万年前まで続いた。[2]他の多くの付加体造山帯と同様に、中央アジア造山帯は大量のマグマ弧、弧関連盆地、付加体、海山、大陸の破片、オフィオライトから構成されている。[1] [3]また、この地域では広範囲にわたる沈み込み・付加体と島弧マグマ岩が見られるものの、衝突に関連する前地盆地は一般的ではないため、比較的特徴的な衝突造山帯であると考えられています。[1]

中央アジア造山帯の形成史は複雑であり、学術研究者の間で激しい論争を巻き起こしている。現在、中央アジア造山帯の地質史を説明できる可能性のある進化論的仮説が2つ存在する。[3]地質学者セラル・セゴールが提唱した仮説の一つは、中央アジア造山帯は複数の海洋弧と大陸地殻の集積によって形成されたというものであり、もう一つの仮説は、マグマ弧上に沈み込み・集積複合体が集積することによって形成されたというものである。[3]

中央アジア造山帯は、大陸の集積と鉱石形成の研究において高い重要性を持つことから、現在世界で最も研究されている造山帯の一つです。[1]鉱石、石油、ガスなど、豊富な天然資源を有しています。これらの豊富な鉱物資源は、中央アジア造山帯が世界最大級の鉱床生成帯の一つである中央アジア鉱床生成帯とも呼ばれる理由を説明しています。 [1]

図1 CAOBの位置図。Han and Zhau 2017より引用。[6]この地図は、中央アジア造山帯がアジア北部に位置し、カザフスタン造山帯とトゥヴァ・モンゴル造山帯の2つの主要部分に分けられることを示しています。東ヨーロッパ・クラトン、シベリア・クラトン、カラクム・クラトン、タリム・クラトン、北中国クラトンに囲まれています。[7]中央アジア造山帯は、大陸地殻、マグマ弧、そして沈み込み帯・付加体（沈み込み帯で大陸地殻に付加された堆積物または海洋地殻として定義される）の断片で構成されています。[6]

位置

典型的な付加体造山帯と同様に、中央アジア造山帯は長く広く、アジア全体の陸地面積の約30%を占めています。[8]中国、カザフスタン、キルギスタン、モンゴル、ロシア、ウズベキスタンの6か国の国境内に位置しています。中央アジア造山帯は、北西から南東方向では東ヨーロッパ・クラトンと華北クラトンの間、北東から南西方向ではシベリア・クラトンとタリム・クラトンの間に位置しています。[7]この造山帯は東西方向に約2500km伸びています。[7]

地質学

中央アジア造山帯は、長く複雑な地質学的歴史を有しています。地質学者たちは地図作成を通して、地質構造は南向きに若くなる傾向があり、つまり北部の岩石は南部の岩石よりも古いという結論に達しました。[9] 中央アジア造山帯の東部には新生代から中生代の 堆積盆地が見られ、中部および西部には古生代から中生代にかけて形成された火山性深成岩が見られます。[10]造山帯の露出面積の約60%は花崗岩質岩石で構成されており、花崗岩の発達が広範囲に及んでいます。 [5]一方、露出している基盤岩の大部分は5億5000万年前から1億年前の間に形成されました。[5]

CAOBの主な地域

中央アジア造山帯は複雑な付加体構造を有しており、2つの主要な地域でその構造が詳細に記録されている。その一つである「カザフスタン・オロクライン」は、造山帯の西部、中国の北新疆とカザフスタンのコクチェタフ・バルカシュ地域に位置する。[11]もう一つである「トゥヴァ・モンゴル・オロクライン」は、造山帯の東部、内モンゴル、モンゴル、そしてロシア南部に位置する。[12]

図2カザフスタン・オロクラインの一部の断面図。Biske 2015より改変。[11]この図は、カザフスタン・オロクラインの一部における褶曲とナップ構造を示している。 [11]これは圧縮性の地殻変動によって形成された。[11]この部分のオロクラインは主に堆積岩と噴出火成岩で構成されており、形成過程においては重ね合わせの法則に従うはずである。現在の向斜 褶曲は、この地域が圧縮性の地殻変動を受け、元々水平であった層が地質史の後半に褶曲されたことを示している。[11]

カザフスタンのオロクライン

カザフスタンのオロクライン（造山運動）は、タリム・クラトンとカラクム・クラトンの北部、バルティカの南東部に位置し、古生代後期に形成された大陸の破片からなる中央アジア造山帯の屈曲部である。[11]

先カンブリア時代、カザフスタンオロクラインの主なテレーンは主に中原生代変成岩で、ゴンドワナ大陸との類似性があったと考えられる。[11]その後、新原生代およびカンブリア紀から前期オルドビス紀の堆積物で覆われた。[11]島弧火山岩と深海環境で形成されたチャートは、古生代で支配的な岩石タイプであった。[11]オルドビス紀とシルル紀の終わりまでに、古カザフスタンの付加が完了し、沈み込み帯で物質が古カザフスタンに追加されたことを意味する。[11]その後、古カザフスタンに堆積したデボン紀と石炭紀の岩石は、主に大陸弧で形成された火山岩であった。[11]

デボン紀から石炭紀初期にかけて、バルハシ・イリ火山帯の背面の衝上断層運動と相まって、いくつかの不整合が形成され、大陸地殻の側方付加の出来事が記録されている。 [11]古カザフスタンとタリムの衝突は、石炭紀中期からペルム紀初頭にかけて発生した。[11]

南天山山脈北部の南向きの衝上断層は、深海環境で形成されたオフィオライト、高変成岩、玄武岩、チャートが付加したもので構成されている。[11]これらの岩石は、シルル紀から石炭紀にかけて南方大陸の炭酸塩岩とタービダイトに押し付けられた。[11]古生代後期には、これらの岩石は2つの段階を経て変形した。[11]

カザフスタンには発達した横ずれ断層がいくつか見られる。[11]

図3トゥヴァ・モンゴル・オロクラインの一部の断面図。Lehmann et al. 2010より改変。[13]この断面図は、岩石が圧縮力によって折り畳まれ、摩擦によって部分的に溶融し、地殻の溶融を引き起こし、トゥヴァ・モンゴル・オロクラインが形成されたことを示しています。[13]

トゥヴァ・モンゴル・オロクライン

トゥヴァ・モンゴル・オロクラインの地質は大きく分けて2つの部分に分けられます。1つは先カンブリア代に形成されたもので、もう1つはオロクラインの北部の堆積岩と南部の古生代に形成された火山岩で構成されています。[13]

オロクラインの北部には、先カンブリア代から古生代前期の変成岩、新原生代オフィオライト、古生代前期の島弧で形成された火山岩、および関連する火山砕屑物堆積物が含まれています。 [ 13 ]これらの 岩石はその後、デボン紀から石炭紀の堆積物に覆われ、ペルム紀の火山活動の影響を受けました。[13]トゥヴァ-モンゴルオロクラインの南部では、そこにある岩石の大部分は海洋閉鎖時に形成された前期から後期古生代火山岩であり、オフィオライトは[13]最も顕著なのは前期石炭紀に始まり後期ペルム紀または前期三畳紀に終わった古アジア海の閉鎖です。[15] [16] [17]後期石炭紀からペルム紀にかけて形成された火山砕屑物もこの地域でよく見られました。[13]トゥヴァ・モンゴル・オロクラインの両部分では、造山運動後に花崗岩の貫入が起こり、ジュラ紀から白亜紀にかけて形成された火山岩と堆積岩に覆われました。[13]

CAOBのオフィオライト

オフィオライトは、海洋地殻の隆起した断片と上部マントルの破片が露出したものであり、造山帯の形成と進化の歴史に関する重要な情報を提供できると考えられています。[18]次の表は、中央アジア造山帯で見られるオフィオライトの位置と、中央アジア造山帯の進化の歴史に関する関連する解釈を示しています。

表1：CAOBで発見されたオフィオライトの詳細と解釈[1]
年 位置 複合施設の名前 岩石の種類 解釈
1020万 シベリアクラトンの南縁にあるサヤンベルト ドゥンジュグル・コンプレックス 斜長花崗岩[19] 中原生代末期以降に古アジア海が存在していたことを示す証拠。
971-892年 シベリア南部とモンゴル 新原生代 オフィオライト メランジュ 斜長花崗岩、玄武岩、斑れい岩[20] オフィオライトは北から南に向かうにつれて若くなります。これは、CAOBが南に向かってゆっくりと成長してきたことを示しています。[1]
5億7100万 モンゴル北西部 ダリブオフィオライト マイクロガブロと斜長石花崗岩[21]
568万 モンゴル北西部 ハンタイシルオフィオライト マイクロガブロと斜長石花崗岩[21]
697-628年 大興安山脈の北部[22] - -
カンブリア紀 南モンゴル[21] 、西ジュンガル[23] 、東ジュンガル・アルマンタイ[24] 、紅柳河[25]、北山造山帯の西昌井[26] - -

地質学的進化

中央アジア造山帯は付加型造山帯であるため、その地質学的進化史は非常に複雑である。2つの主要な進化仮説が提唱されている。 [3]仮説の1つは、ゴンドワナ大陸由来の海洋弧および大陸ブロックが付加によってシベリア、ロシア、および中国北部のクラトンに追加されたというものである。[3]もう1つの仮説は、中央アジア造山帯は、単一のマグマ弧の沈み込み、付加、および変形によって生成された古生代の物質が堆積してできているというものである。 [3] [7]造山帯は付加型造山帯研究の最前線にあるにもかかわらず、中央アジア造山帯の形成史についてはコンセンサスが得られていない。[3]

中央アジア造山帯の地質学的進化に関する 2 つの仮説の詳細な説明は以下に記載されています。

CAOBの形成に関する2つの仮説

最初の仮説

図4第一仮説における中央アジア造山帯北部の形成過程を示す図。Xiao et al. 2008より改変。[27]この仮説は、中央アジア造山帯が複数の海洋弧と大陸の破片の集積によって形成されたことを示している。[27]

最初の仮説は、シベリア大陸の南縁が複数の海洋弧の集積によって形成されたというもので、おそらくは新原生代からジュラ紀にかけて存在した超大陸ゴンドワナからロシア、シベリア、中国北部のクラトンに由来する大陸の一部が集積して形成されたとしている。 [3]

この仮説によれば、中央アジア造山帯における造山帯の沈み込みは先カンブリア代後期に始まり、タリムの受動的縁辺と北部付加体系の融合により、ペルム紀末から三畳紀中期にかけて造山帯は最高高度に達したと示唆されている。[3]この仮説によれば、中央アジア造山帯では、多数の沈み込み、平行方向の衝突、付加、微小大陸の融合、オロクラインの屈曲が起こったとされている。[12]

この仮説では、ゴンドワナ大陸由来の微小大陸が中央アジア造山帯の形成に関与したかどうかについては依然として議論が続いている。なぜなら、造山帯の本来の構造は地殻変動の進化によって大きく変形し、破壊されているからである。[3]

第二の仮説

1993年に地質学者セラル・センゴールが提唱した2つ目の仮説は、中央アジア造山帯は古生代の沈み込み・付加物質が単一のマグマ弧に堆積して形成されたというものである。 [3]中央アジア造山帯の形成過程全体は以下に説明され、表2 [28]と図5 [28]にまとめられている。

この仮説は、バルティカクラトンがエディアカラ紀にシベリアクラトンと一体であったことを示唆している。[28]エディアカラ紀におけるそれらの位置は古地磁気データから確認された。 [28]バルティカとシベリアの間の大陸のリフト移動は、エディアカラ紀後期からカンブリア紀（610-520 Myr）にかけて起こった。[28]この期間中、シベリアクラトンの北部で微小大陸の衝突と沈み込みが起こった。[28]中期シルル紀（430-424 Myr）には、バルティカとシベリアのリフト移動によって形成された断片であるキプチャク弧は、北端がシベリアクラトンに一体化し、南端はバルティカクラトンに一体化していなかった。[28]一方、付加体はシベリアクラトン北部の微小大陸の沈み込みの間に形成され、キプチャク弧における付加物の量はシベリアの源から遠ざかるにつれて南西に向かって減少した。[28]前期デボン紀（3億9000万～3億8600万年）には、前期デボン紀の厚い砕屑物の急激な流入と、同時に起こった沈み込みに関連した火成活動の減少により、キプチャク弧南端での沈み込み-付加複合体の追加成長はそれ以上見られなかった。[28]これは、バルティカ北部のムゴジャル弧がキプチャク弧南端と衝突したことで説明できる。[28]一方、沈み込み-付加ウェッジはキプチャク弧の北で成長し始めた。[28]後期デボン紀（3億6700万～3億6200万年）までに、沈み込みと付加、そして島弧マグマ活動によって、通常の厚さの大陸地殻が形成されました。[28]前期石炭紀（3億3200万～3億1800万年）には、バルティカクラトンがシベリアクラトンに向かって移動し、キプチャク弧の南端の下に沈み込みました。 [28]後期石炭紀（3億1800万～3億300万年）には、バルティカとシベリアで右横ずれせん断が起こりました。 圧縮力と相まって、カザフスタンの オロクライン全体がより密に詰まった。[28]ペルム紀前期（2億6900万～2億6000万年）までに、引き伸ばされた大陸地殻であるヌロル盆地が形成され、その基盤でアルカリ性マグマ活動が起こった。 [28]最後に、ペルム紀後期（2億2500万～2億5100万年）には、ゴルノスタエフ剪断帯がシベリアの南と東に移動したため、バルチカとシベリアの剪断方向が逆転した。[28]ペルム紀後期のこの最後の行為により、センゴールの中央アジア造山帯の進化に関する仮説が完成した。[28]

約3億5000万年の間に、約250万平方キロメートルの幼若地殻がアジアに追加されたと推定されており[28] 、中央アジア造山帯は原生代末期以降で最も重要な幼若地殻層の一つとなっている[1] [3]。しかし、一部の地質学者は、この造山帯で発見された顕生代花崗岩の多くは、もともと中原生代に形成され、後に再加工されたものであることから、古生代に形成された幼若地殻の範囲は過大評価されていると示唆している[5] 。

表2：Sengor et al. 1993 [28]が提唱した仮説によるCAOBの形成プロセス
期間 年（ミル） イベント 備考
エディアカラ紀 610 – バルティカクラトンとシベリアクラトンは現在の北の境界に沿って互いに接していた。[28]
後期エディアカラ紀–カンブリア紀 610-520 大陸の裂け目が広がりバルティカクラトンとシベリアクラトン を形成する。

シベリアクラトンの北部では、微小大陸の衝突と沈み込みが起こった。[28]

図5Aを参照してください。
中期シルル紀 430-424 バルチカとシベリアの裂け目によるキプチャク弧の形成。

シベリアクラトンの北方では微小大陸の沈み込みによって付加体が形成された。[28]

キプチャク弧の北端はシベリアクラトンに付着しており、南端はバルティカクラトンに付着していない。

キプチャク弧の付加物はシベリアの源から遠ざかるにつれて南西に向かって減少した。[28]

図5Bを参照してください。

デボン紀前期 390-386 バルティカ北部のムドゴジャル弧とキプチャク弧の南端の衝突。

キプチャク弧の北側では沈み込み・付加ウェッジが成長した。[28]

キプチャク弧南端での砕屑物の急激な流入と沈み込みに関連したマグマ活動の減少により、キプチャク弧南端での沈み込み-付加複合体のさらなる成長はなくなった。[28]

図5Cを参照してください。

デボン紀後期 367-362 大陸地殻は沈み込みと集積、そして島弧マグマ活動によって形成された。[28] 図5Dを参照してください。
石炭紀前期 332-318 バルティカクラトンはシベリアクラトンに向かって移動した。[28] これにより、キプチャク弧の元々の南端の下に沈み込みが生じました。 [28]

図5Eを参照してください。

後期石炭紀 318-303 バルティカとシベリアでは右横ずれの 剪断と圧縮力が生じた。[28] カザフスタンのオロクライン全体がより密集するようになった。[28]

図5Fを参照してください。

ペルム紀前期 269-260 ヌロル盆地の形成;

ヌロル盆地の基盤におけるアルカリ性マグマ活動。 [28]

ヌロル盆地は引き伸ばされた大陸地殻であった。[29]

図5Gを参照してください。

ペルム紀後期 225～251 ゴルノスタエフ剪断帯がシベリアの南と東に移動するにつれて、バルティカとシベリアの剪断方向は逆転した。 [28] 図5Hを参照してください。
図5 Sengorが提唱したCAOBの進化史を示す図。Sengor 1993より改変。[28]この仮説は、中央アジア造山帯が単一のマグマ弧に逆らって付加体が蓄積することで形成されたことを示している。[28] CAOBの進化史のより詳細な説明は表2を参照。

主な質問

中央アジア造山帯は21世紀以降、研究の最前線に立ってきました。[3]国際的な科学者の努力にもかかわらず、中央アジア造山帯には未解明の疑問が数多く残されています。その中には以下のようなものがあります。

経済的意義

中央アジア造山帯は天然資源が豊富であり、この地域のより広範な研究は社会にさらなる利益をもたらすであろう。[3]

鉱石

中央アジア造山帯は、プラチナ、金、銀[3]、銅[1]などの鉱物資源が豊富です。これらの貴金属の鉱山は、造山帯の地殻構造や地質条件に応じて発見・探査されます。[3]

白金については、アラスカ州霞東複合岩体産の超塩基性貫入火成岩の一種であるダナイト中に関連鉱物が存在します。 [29]白金は通常、白金族元素の硫化物および硫化ヒ素化物として存在します。また、クロマイトや単斜輝石の包有物として、あるいはクロマイトの割れ目中の格子間粒子として存在することもあります。[29]

金については、中央アジア造山帯内の嫩江-黒河メランジュ帯で大規模な金鉱山が発見された。 [30]この金鉱山、すなわち永新金鉱床は、最大鉱体の厚さが52メートルの、フラクチャー制御の金鉱床である。[30] 金を宿す最も重要な鉱物である黄鉄鉱が、この鉱山で発見された。 [31]中央アジア造山帯は、世界クラスの銅も豊富である。[1]中国北西部、新疆の秦河市の南西部に位置する老山口酸化鉄-Cu-Au鉱床は、中期デボン紀に形成された火山岩類に含まれており、中央アジア造山帯で最も重要な高品質の銅と金の埋蔵量の一つと考えられている。[30]

石油とガス

中央アジア造山帯は複雑な地殻構造をしているため、世界の様々なエネルギー生産と関連付けられることが多い。[32]世界で最も豊富な炭化水素埋蔵量のいくつかが、中央アジア造山帯付近の地域で発見されることは注目に値する。 [3]造山帯内では、ジュンガル盆地、サンタンゴ盆地、ソンリャオ盆地などの石油・ガス含有盆地が開発されており[32] 、前者2つは造山帯の南西部、後者は造山帯の東部に位置している。[32]中央アジア造山帯の南部に位置するエイゲン・エジナチ盆地は、炭化水素埋蔵量の可能性が高いとされている。[32]この地域から石油やガスを商業的に抽出できるようになるまでには、さらなる調査と分析が必要である。[32]

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