塩の表面構造
塩の構造が貫く凹状の褶曲層を示す模式図。下の画像は、地下構造の可能性のある断面を示している。

塩の表層構造は、ダイアピルまたは塩のシートが上部の地層を突き抜けたときに地球の表面に形成される塩のテクトニクスの延長です。これらは、塩の堆積物がある場所、つまりクラトン盆地、リフト同期盆地、非活動的縁辺部、衝突縁辺部で発生する可能性があります。これらは、大量の水が集まり、その後蒸発する環境であり、塩とその他の蒸発岩が残って堆積層を形成します。[ 1 ]特定の領域に追加の堆積物があるなど、圧力に差がある場合、塩のユニークな能力により、圧力下で流体として振舞うという新しい構造が塩層に形成されます。場合によっては、これらの新しい物体は、より若い地層単位の上に水平に近いまたは中程度に傾斜した構造を形成し、異地性の塩体または塩の表層構造と呼ばれます。[ 1 ] [ 2 ]

塩

塩分が沈着する可能性のある環境の例を示した画像。沈着する可能性のある領域はラベンダー色で示されています。

地殻環境

塩の沈殿を促進する主な環境は4つあります。これらの場所では、塩分を含んだ水が集まり蒸発し、固まった塩の結晶が層状に堆積します。以下では、これらの環境について簡単に説明し、いくつかの例を挙げます。

  1. 収束型境界 - 2つのプレートが衝突する領域。両者の間に水が閉じ込められている場合、蒸発と堆積の可能性がある。地中海[ 3 ]、特にメッシニアン塩分危機の際の海がその好例である。
  2. リフト境界／受動的境界 – 発散境界とも呼ばれるこれらの地域は、地殻の伸張によって地殻が引き裂かれるリフト盆地として始まります。このリフトによって生じた谷に水が流入すると、塩の堆積が起こる可能性があります。例としては、ブラジルのカンポス盆地、西アフリカのクワンザ盆地[ 4 ] 、メキシコ湾[ 5 ]などが挙げられます。
  3. クラトン盆地 – 大陸境界内では、水が集まる場所であればどこでも塩の堆積が起こり得ます。海から離れた場所でも、水はイオンを溶解して運び、後に塩として沈殿する可能性があり、水が蒸発すると塩が残ります。このような盆地の例としては、南オマーン塩盆地[ 6 ]やミシガン盆地などが挙げられます。かつて、アメリカ合衆国のグレートプレーンズ地域の大部分を覆う広大な浅い海がありました。この海が干上がった結果、現在カンザス州で採掘されているストラタカ鉱床などが生まれました。

特徴

塩は、地質構造上、また経済的にも重要な点で、独特な特徴を 2 つ持っている。 1 つ目は、塩 (およびその他の蒸発岩) は地質学的時間の経過とともに塑性変形するため、剛構造ではなく流体として挙動することです。 [ 7 ]このため、塩の成分を含む構造は変形しやすく、外観が若干異なります。たとえば、塩の鉱床を含むアパラチア山脈や、塩分がほとんどまたは全くない付加体であるロッキー山脈を考えてみましょう。これにより、石油やガス、金属を閉じ込める構造物も形成され[ 8 ] 、産業界では魅力的なターゲットとなっています。 2 つ目は、蒸発岩は周囲の岩石よりも密度が低い、つまり浮力が高い場合が多く、これが蒸発岩の移動を助け、レイリー テイラー不安定性を生み出すという事実です。つまり、密度の低い物質は密度の高い物質を突き抜けて上昇するか、密度の高い物質から離れる方法を見つけます。塩のテクトニクスでは、これは 3 つの方法で発生します。一つ目は差動荷重で、塩は高圧の場所から低圧の場所へ流れます。二つ目は重力拡散で、塩は自身の重力によって横方向に広がります。最後は熱対流で、より暖かく、したがって密度の低い塩が、より冷たく密度の高い塩を通って上昇します。[ 9 ]これは、十分に大きな温度差を持つ塩体が発生する可能性は低いため、実験室環境でのみ見られます。

進化の歴史

6 種類のピアシング タイプの図解。黒い矢印は塩の層に作用する力を示し、白い矢印はこれらの力に対する塩の反応を示しています。

もともと水平であった層が異地性岩塩を形成するには、まず地質学的制約から解放されなければならない。最初の基本構造は、以下の6つの方法の組み合わせによって形成される。[ 1 ]

  1. 反応性ピアセメント- 正断層同期リフトは岩塩層上部の圧力を軽減します。これにより、岩塩は圧力の低い領域に流れ込み、平衡状態を維持します。[ 10 ]
  2. 活性穿孔作用- 塩は利用できる構造物がない堆積物を通って移動する。[ 10 ]
  3. 侵食穿孔– 上部の堆積物が侵食され、現在の岩塩ドームが現れます。
  4. 逆断層穿孔 – 局所的な逆断層が、断層の下盤に沿って抵抗が最も少ない経路をたどる塩層に力を加えます。
  5. 延性穿孔– 穿孔というよりはむしろ、局所的な差圧によって、塩分が上のより弱い堆積層を突き破って上昇する現象です。これは、塩分の低密度によって生じるレイリー・テイラー不安定性によって発生します。
  6. 受動的な穿孔 – 塩柱が最初に上部の堆積物を貫通した後、その上昇速度は成長する堆積層と一致するか、堆積層を凌駕する。[ 10 ]

ここから、地表構造の形成経路は3つあります。2つはダイアピル基盤から、3つ目はシート基盤から生じます。シート基盤は、スラストピアシングと同様に、断層面を利用して隆起するソースフィード型スラストとなります。2つのダイアピル基盤の違いは、プラグフィード型スラストと呼ばれる片方は、上部に堆積物キャップがあり、圧力の上昇によってキャップが押し出されるまで塩分が自由に流れ出ない点です。もう片方はプラグフィード型押し出し型で、堆積物キャップがなく、自由に流れ出ます。[ 2 ]

表面構造の種類

岩塩構造が地表に達すると、それは4つの名前のいずれかで呼ばれます。塩翼貫入、噴出前進、開つま先前進、または衝上前進です。[ 1 ] [ 2 ]塩の溶解と除去、新しい堆積物の堆積、浸食と衝上などの何らかのプロセスによって、4つの構造の間で特性が変化する可能性があるため、4つの構造の間にはある程度の移行期間があります。

塩翼の侵入

塩翼の侵入

塩翼貫入岩は、技術的には地下構造であり、短縮系、あるいは圧縮系に見られ、分離した層理面の間に放射状の塩の楔形を形成します。しかし、その蓋は侵食されて除去され、塩が露出し、それが噴出岩へと変化します。[ 1 ] [ 11 ]

3Dで示された押し出し前進

押し出し前進

ダイアピルが地表に達し、塩分が露出すると、押し出しによる前進が始まります。その後、塩分は重力のみによって供給源から拡散します。[ 1 ]この流動は、構造を形成する2つの結果をもたらします。第一に、塩分の上部が下部よりも速く流れるため、前縁に沿って前線ロールが発生します。第二に、塩分は同時に堆積する堆積物を押しのけ、地形が上方に移動し、前進します。時間の経過とともに、塩分の一部は溶解し、不純物やその他の堆積物の層が残ります。この屋根、つまり堆積物の層の厚さは、塩分中の不純物の割合とその地域の堆積速度に依存します。[ 1 ] [ 11 ]

3Dでの突き上げまたはつま先立ち

推力前進

断層運動の前進は、その主要な基盤構造である岩塩シートに回帰し、断層系に弱い剥離層を提供することで形成されます。このような系に力が加わると、埋没した岩塩シートは上盤に沿って前進します。このタイプの前進には、3つの駆動力があります。すなわち、岩塩シートとその上にある堆積物の重力圧力、縁辺部の拡大、そしてプレートテクトニクス全般です。[ 1 ] [ 11 ]

つま先を開いて前進

つま先を開いて前進する様子を3Dで表現。太い矢印は動きの方向、細い矢印は動きを表します。

オープントード・アドバンスは、噴出性アドバンス構造における塩分の溶解によって発達するか、あるいはプラグ供給による逆断層運動によって発達したと考えられます。これらは部分的に埋没したアドバンスであり、トウと呼ばれる前進端のみが流動に開放されており、その流動は重力と上部堆積物の差圧の組み合わせによって制御されます。堆積物ルーフには3つのタイプが知られています。向斜盆地（孤立した固結堆積物の塊）、前進ルーフ（堆積物が成長する層）、そして塩分ブレイクアウト（塩分が上部堆積物を突き破らなければならなかった場所）です。[ 1 ] [ 11 ]

参考文献

  1. ^ a b c d e f g h i Hudec, Michael R.; Jackson, Martin PA (2007). 「テラ・インフィルマ：塩テクトニクスの理解」.地球科学レビュー. 82 (1): 1– 28. Bibcode : 2007ESRv...82....1H . doi : 10.1016/j.earscirev.2007.01.001 .
  2. ^ a b c Hudec, Michael R.; Jackson, Martin PA (2006). 「非活動性境界層および造山帯における異地性塩層の形成」. AAPG紀要. 90 (10): 1535–1564 . Bibcode : 2006BAAPG..90.1535H . doi : 10.1306/05080605143 .
  3. ^ Huguen, C.; Chamot-Rooke, N.; Loubrieu, B.; Mascle, J. (2006年3月). 「衝突以前の塩分を含む付加体の形態：地中海海嶺（東地中海）”.海洋地球物理学研究. 27 (1): 61. Bibcode : 2006MarGR..27...61H . doi : 10.1007/s11001-005-5026-5 .
  4. ^ Rouby, D; Raillard, Stéphane; Guillocheau, François; Bouroullec, Renaud; Nalpas, Thierry (2002). 「3D復元を用いた西アフリカ辺縁部における成長断層／ラフトシステムの運動学」. Journal of Structural Geology . 24 (4): 783. Bibcode : 2002JSG....24..783R . doi : 10.1016/S0191-8141(01)00108-0 .
  5. ^ Prather, BE (2000年5月). 「地表斜面における堆積プロセスモデルの較正と可視化：メキシコ湾の事例研究」. Marine and Petroleum Geology . 17 (5): 619. Bibcode : 2000MarPG..17..619P . doi : 10.1016/S0264-8172(00)00015-5 .
  6. ^ Amthor, JE (2005). 「先カンブリア紀-カンブリア紀境界におけるチャート貯留層の層序と堆積学：南オマーン塩盆地、アル・ショモウ・シリクライト」 . GeoArabia . 10 (2): 89. Bibcode : 2005GeoAr..10...89A . doi : 10.2113/geoarabia100289 .
  7. ^ Weijermars, DM; Jackson, MPA; Venderville, B. (1993). 「塩性岩石地域のレオロジーおよびテクトニックモデリング」. Tectonophysics . 217 ( 1–2 ): 143. Bibcode : 1993Tectp.217..143W . doi : 10.1016/0040-1951(93)90208-2 .
  8. ^ウォーレン、 J. (1999).蒸発岩：その進化と経済. オックスフォード. pp.  438. ISBN 978-3-540-26011-0。
  9. ^ Jackson, MPA; Talbot, CJ (1986). 「岩塩構造の外形、ひずみ速度、ダイナミクス」. Geological Society of America Bulletin . 97 (3): 305. Bibcode : 1986GSAB...97..305J . doi : 10.1130/0016-7606(1986)97<305:ESSRAD>2.0.CO;2 .
  10. ^ a b c Vendeville, BC; Jackson, MPA (1992年8月). 「薄皮伸張期におけるダイアピルの隆起」(PDF) . Marine and Petroleum Geology . 9 (4): 331– 354. Bibcode : 1992MarPG...9..331V . doi : 10.1016/0264-8172(92)90047-I .
  11. ^ a b c dフォッセン、ホーコン (2010-07-15)。構造地質学。ケンブリッジ大学出版局。 p. 388.ISBN​ 978-1-139-48861-7。
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