グレンヴィル造山運動
グレンヴィル造山運動の範囲
グレンヴィル造山運動の範囲（オレンジ色の領域）（Tollo et al. (2004) および Darabi (2004) による）

グレンヴィル造山運動は、中原生代に長きにわたって続いた造山運動であり、超大陸ロディニアの形成と関連している。その記録は、ラブラドルからメキシコ、そしてスコットランドに至るまで、北アメリカ大陸の大部分に広がる顕著な造山帯である。

中期原生代中期から後期（約12億5000万年前〜9億8000万年前）のグレンヴィル造山地殻は世界中に見られるが、一般的にローレンシア山脈の南縁と東縁で発生したものだけが「グレンヴィル」の名で知られている。[ 1 ]これらの造山運動は、アフリカではキバラン造山運動、西ヨーロッパではダルスランディアン造山運動、ブラジルではスンサス造山運動としても知られている。

タイムスケール

グレンヴィル造山運動の時期に関する問題は、議論の余地のある領域である。2002年にトビー・リバーズが概説したタイムスケールは、保存状態の良いグレンヴィル地域から導き出されたものであり、造山運動に関する最も詳細な記録の一つとなっている。[ 2 ]この分類では、古典的なグレンヴィルの区分は2つの別々の造山運動サイクルを包含すると考えられている。リゴレ、オタワン、ショーウィンギアン造山運動はグレンヴィル・サイクルを構成し、エルゼビリアン造山運動は独立した造山運動である。グレンヴィル造山運動の影響を受けた地域は広大であるため、造山帯全体で時期のばらつきがある。[ 1 ]

グレンヴィル造山運動のタイムライン
グレンヴィル造山運動のタイムライン（リバーズ（2002）による）

年代は、造山運動の各サイクルに関連するマグマ活動から概算されます。圧縮サイクルの年代のギャップと、角閃石、黒雲母、カリ長石の同位体分析は、圧縮が一時的に停止した際に伸張が起こっていたことを示唆しています。[ 3 ] [ 4 ]

リバーズ（Rivers）の2008年の論文は、造山運動の様々な時期の時期を検証し、存在する岩石の時空間的変成作用に基づいてタイムラインを再構築している。リバーズ（Rivers）の1997年論文とガワー・アンド・クロウ（Gower and Krogh）の2002年論文を統合したこの新しいタイムラインによれば、エルゼビリアン造山運動は1240 Maから1220 Maに発生し、シャウィニガン造山運動は1190 Maから1140 Maに発生し、もはやグレンヴィル・サイクルの一部ではない。オタワン造山運動（1090 Ma～1020 Ma）とリゴレット造山運動（1010 Ma～980 Ma）は、グレンヴィル造山運動にグループ化される段階となる。[ 5 ]

一般的なテクトニクス

造山運動の出来事の復元は現在も進行中だが、大陸衝突が始まるまでローレンシアの東縁と南縁は活発な収束縁であったというのが一般的な見解である。このタイプの沈み込み(B 型)では、現代の沈み込み帯で上にあるプレートの縁の上か近くにマグマ弧が形成される傾向があり、現代 (約 1300–1200 Ma) の島弧の証拠はグレンヴィル造山帯全体で見ることができる。南アメリカのアンデス山脈は現代の類似物と考えられている。[ 1 ]約 1190–980 Ma (実際の時期は場所によって異なる) に、2 つの別々の大陸ブロックがローレンシアに衝突した。これらの衝突イベントは両方とも、現代のヒマラヤ山脈の成長を引き起こした衝突に類似していると考えられている。 [ 1 ] [ 6 ]一時期、ブロックの 1 つはアマゾン大陸であると考えられていたが、古地磁気学的証拠により、現在ではそうではないことが証明されている。[ 7 ]

これらの衝上作用と変成作用の期間は連続的ではなく、比較的静かな期間が中断され、その間にAMCG（アノーソサイト／マンゲライト／チャーノッカイト／花崗岩）のプルトンが母岩に貫入した。[ 1 ]沈み込みの極性（どのプレートがどのプレートを覆ったか）は地域と時期によって異なる。島弧の残骸の一部はローレンシャン縁辺部に配置され、一部は造山運動中に付加された。[ 8 ] [ 9 ]これらのイベントの時期は、現場で観察された横断的関係、およびSHRIMP（高感度高解像度イオンマイクロプローブ）とTIMS（熱イオン化質量分析）によるウラン鉛年代測定によって制限されている。[ 10 ]

最初の地殻活動期は、エルゼビア造山運動のある時点で島弧が付加した時期であった。[ 7 ]島弧の付加が起こる前には、大陸プレートとおそらく海洋プレートの間の沈み込みが起こっていた。スラブの引力と、海嶺の押し出しなどの遠方場の駆動力が、島弧と大陸の距離を縮めるのを助けていた。沈み込みの角度に応じて、大陸地殻の変形が既に進行しており、リソスフェアが厚くなっていた。11億9千万年前までに、エルゼビア背弧盆地は閉鎖し始めた。[ 3 ]

118億年から114億年にかけて、この地域では伸張が起こっていました。[ 3 ]熱沈下としても知られるリソスフェアの冷却、あるいはこの地域の圧縮活動によって、いくつかの伸張断層が再活性化しました。この伸張は、前述の岩石の同位体年代によって特徴づけられます。さらに、堆積盆地が形成されており、これは堆積物が堆積できるほど周辺地域が静穏であったことを示しています。しかし、伸張と同時期の116億年から113億年にかけて、一部の地域では、依然として衝上運動とテレーンの定置が起こっていた証拠があります。[ 3 ]

あるモデルによれば、西向きの衝上運動は112億年から109億年の間に起こり、その後105億年までは伸張が主な地殻変動活動であった。[ 3 ]この時点で中央グラニュライト地帯が露出し、小規模なマグマ活動が発生した。[ 7 ]圧縮から伸張への変化の理由は不明であるが、重力崩壊、マントルの剥離、超大陸直下のプルーム形成、応力分布に対する遠距離場駆動要因の変化、あるいは地球が動的であるという事実に起因するこれらの理由の組み合わせの結果である可能性がある。[ 7 ]この地域の周期的な圧縮と伸張の歴史は、ウィルソンサイクルに似ている。この地域では、ウィルソンサイクルがイアペトゥス海の盆地を形成していると考えられる。

一般的な岩石学

現在、グレンヴィル造山帯は、北西方向に広がる褶曲・断層帯と高圧変成岩、そして特徴的なAMCG群火成活動によって特徴づけられる。変成作用は一般に両閃岩相とグラニュライト相であり、中～高温高圧変質作用によるものである。エクロジャイト化したメタガブロ（非常に高圧の超塩基性変成岩）は一部の地域で発見されており、最も深い埋没地域や最も激しい衝突地域を反映している可能性が高い。[ 11 ]造山帯全体にわたって、これらの高圧変成岩の層序は貫入AMCG群プルトンによって切断されており、一般にテクトニックまたはテクトニック後と解釈されている。AMCGプルトン活動は一般に、薄くなったリソスフェアの下でのアセノスフェアの湧昇と関連している。[ 1 ] [ 12 ]これは、AMCG深成岩活動が、地殻伸張中に大陸地殻の底部にオリビン・ソレアイト玄武岩が堆積することによって駆動されるという理論に由来する。 [ 3 ]リソスフェアは、対流によって薄くなるか、あるいはリソスフェアの底部が剥離する層状化によって薄くなる可能性がある。どちらのモデルもグレンヴィル造山運動において提案されている。[ 3 ]

グレンヴィル造山運動は、構造、岩相、熱年代学に基づいて3つのセクションに分類できます。それぞれ片麻岩帯、変堆積岩帯、グラニュライト・テレーンと呼ばれる3つのセクションは、剪断帯によって区切られています。[ 4 ] [ 7 ]片麻岩帯は、上部両閃岩相でグラニュライト相に変成した珪長質片麻岩と両閃岩で構成されています。このセクションの衝上断層運動は低角度でしたが、継続して進化するにつれて、その角度は増大し、回転する可能性があります。この地域の剪断は延性剪断と呼ばれ、物質が冷却されて固体になる一方で、粘性または塑性挙動を続けていることを意味します。この帯の年代は約18億年から118億年である。広域変成作用は約14億年前にこの地域を変形させ、変成断層運動は約116億年から112億年前に起こったと考えられている。[ 4 ] [ 7 ]

変堆積性帯は主に堆積性岩石と火山岩で構成され、緑色片岩からグラニュライト相への変成作用を受けています。この帯の下位区分には、バンクロフト、エルゼビア、シャーボットレイク、フロンテナック領域、アディロンダック低地などがあります。この帯では、場所に応じて1.42 Gaから1.04 Gaの間に火成活動が発生したことが知られています。片麻岩帯と同様に、変成作用は約1.16 Gaに発生したと考えられています。[ 4 ] [ 7 ]グラニュライト・テレーンは、斜長岩山塊を含む変火成片麻岩で構成されています。斜長岩はプルトンで形成され、主に斜長石で構成されています。カナダのグレンビル地域の岩石は、このカテゴリに含まれます。この地域で知られている最も古い火成活動は、約1.32 Gaに遡ります。グラニュライト相変成作用は1.15 Ga頃に始まり、開始後約150 Maまで続いたが、変成作用の連続性は確定されていない。[ 4 ] [ 7 ]

地域による違い

造山運動を理解するためには、造山帯の局所的な地殻変動史と大規模な地殻変動史を区別することが重要です。この目的のために、グレンヴィル造山帯は一般的に4つの地域に分けられます。テキサス州とメキシコにまたがる南部、アパラチア山脈、アディロンダック山脈、そしてグレンヴィル地域です。造山帯の一部はスコットランドにも見られますが、イアペトゥス海が開く以前はスコットランドがグレンヴィル地域に近接していたため、両者はほぼ同一の歴史を共有しています。[ 1 ] [ 13 ]

テキサスとメキシコ

テキサスとメキシコはローレンシアの南縁にあたり、東側の衝突に関与した大陸とは異なる大陸と衝突した可能性が高い。[ 6 ]メキシコのサポテカン造山運動はグレンヴィル造山運動の後期と同時期に起こり、一般的には同一のものと考えられている。[ 14 ]中原生代火成岩原岩（造山運動中にグラニュライト相に変成）は、メキシコでは約1235～1115 Maと約1035～1010 Maの2つの年代グループに分けられる。前者のグループの岩石は、島弧および背弧盆地起源を示唆する地球化学的特徴を有する。後者のグループはAMCG火成活動を代表する。これらのAMCG岩石はグレンヴィル造山帯全体で多少の異常があり、それらの形成直前の造山活動は知られていない。[ 14 ]

ローレンシャン縁辺（現在はテキサス州、付加したメキシコ大陸の北側）の沈み込みは12億3000万年前後に終了し、沈み込みの極性が逆転して衝突大陸が北に移動したと推測されている。これは、テキサス州のグレンヴィルの歴史を記録するリャノ隆起に、この時期以降の島弧火成活動の証拠がないことによる。[ 9 ]

アパラチア山脈

アパラチア山脈には、グレンヴィル造山帯の小規模で孤立した露出部が存在する。これらのうち最大のものはロングレンジ・インライアーであり、ニューファンドランド島のロングレンジ山脈を構成している。その他の露出部には、バージニア州ブルーリッジ地方を構成するシェナンドー山塊とフレンチ・ブロード山塊が含まれる。ブルーリッジの岩石は、チャーノッカイトおよび花崗岩類に貫入された、上部両閃岩相およびグラニュライト相の様々な片麻岩から構成されている。これらの火成岩は、約1160～1140 Ma、約1112 Ma、約1080～1050 Maの3つの期間に貫入しており、塊状から弱葉状構造を呈している。[ 1 ]

アディロンダック山脈

この地域は、ニューヨーク州とカナダの国境に位置する原生代岩石の巨大なドーム状構造を呈しています。アディロンダック山地では、エルゼビリアン造山運動（約12億5000万年前～11億9000万年前）とオタワン造山運動（約10億8000万年前～10億2000万年前）の両方が記録されており、高変成岩を産出しました。北西方向に走る高歪剪断帯が、このドームを南東の高地と北西の低地に分けています。この剪断帯（カルタゴ・コルトン）は、オタワン造山運動期に高地が低地を押し下げた際に、トランスプレッション境界であったと考えられています[7][15]。[ 1 ]

グレンヴィル州

グレンヴィル地域はケベック州グレンヴィルにちなんで名付けられ、カナダ楯状地の最若年層を構成しています。この地域は造山運動以降、広域変成作用を受けていないため、グレンヴィル時代およびそれ以前の時代のテクトニクス研究に最適な地域と考えられています。そのため、造山運動とその過程に関する知見のほとんどは、グレンヴィル地域に由来しています。[ 1 ]ローレンシャン山脈はグレンヴィル地域の一部です。

参照

参考文献

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