チュガッチ・プリンスウィリアム地形は、北アメリカで最も魅力的な地質ストーリーの一つを代表しています。この地形は、南アラスカの海岸線に沿って広がる大規模な付加複合体です。地球のテクトニックプロセスが数百万年の間にアラスカの風景を劇的に形成してきた様子を示しています。
この複合体は、シューマギン諸島からイエカタットまで約600キロメートルにわたり、約50,000平方キロメートルの険しい山岳海岸線を覆っています。チュガッチ・プリンスウィリアム地形の地質が特に地質学者にとって興味深いのは、その構成に厚いタービダイト系列、メランジュ、火山岩が含まれており、古代の沈み込み、プレート運動、大陸の成長のストーリーを語っているからです。
### チュガッチ・プリンスウィリアム地形はどのように形成されたのか？
この地形の形成は、白亜紀後期から古第三紀（約7500万年前から5000万年前）の間に渡る複雑な地質史を示しています。主な構成要素は、沈み込む海洋プレートから剥がれ取られた巨大な量の堆積物が北アメリカ大陸の縁に付加されたことによって形成されました。
これらの堆積物、主にタービダイトは、深海環境において、砂や泥の水中崩落によって堆積しました。時が経つにつれて、これらの堆積物は変形し、折り畳まれ、めまぐるしく変貌を遂げ、圧力を受けた変成作用が進みました。推定で300万立方キロメートル以上の付加物質が形成され、この地形は地球上で最も巨大な付加複合体の一つとされています。
### タービダイト系列：アラスカの古代の水中崩落
チュガッチ・プリンスウィリアム地形の最も顕著な特徴は、その広範囲なタービダイト系列です。これらの岩は、堆積物を含む潮流が大陸斜面を滑り下り、深海に流れ込む際に形成され、砂岩と頁岩の層状の堆積物が特徴的です。
タービダイトは、以下のような典型的な堆積特性を示します：
– 階級成層（下の粗い堆積物が上向きに細かくなる）
– フルート鋳型やその他の底部印記
– 相互に重なる砂岩と頁岩の系列
– 後の変形による同向折り畳み
タービダイトは広範囲にわたって驚くほど一貫しており、巨大な堆積物源から持続的に大量の材料を供給したことを示しています。これらの岩は、プリンスウィリアム湾を通じて訪れる人々が見る大部分を形成し、視界に限りなく広がる層状の砂岩と頁岩の露出をもたらしています。
### チュガッチ・プリンスウィリアム地形の主な構成要素は何か？
この地形は、岩の種類、年齢、形成過程に基づいていくつかの異なる構成要素に分けられます：
1. **バルディーズグループ（チュガッチ地形）**
バルディーズグループは、白亜紀後期（約7500万〜6600万年前）に堆積したタービダイト系列の古い部分を表しています。これらの岩は主に、リズミカルに層状に積み重なった砂岩や頁岩で構成されており、時折粗粒の堆積物や火山性成分が含まれています。バルディーズグループは、シューマギン諸島からコディアック島、プリンスウィリアム湾にかけて広がり、これらの地域の基盤岩の多くを形成しています。
2. **オルカグループ（プリンスウィリアム地形）**
オルカグループは、古第三紀および初期エオセナ（約6600万〜5000万年前）に堆積した若いタービダイトを包含しています。これらの岩はバルディーズグループに非常に似ていますが、いくつかの地域では接触断層で分けられています。オルカグループには、バルディーズグループに似たタービダイト系列が含まれ、より多くの火山性成分や時折石灰岩のレンズがあります。このバルディーズグループとオルカグループの類似性は、これらが本当に別々のテレーンを代表するのか、同じ付加複合体の異なる年代のものと見なすべきか、に対する多くの地質学者の疑問を引き起こしています。
3. **メランジュユニット**
チュガッチ・プリンスウィリアム地形全体にわたって、メランジュユニットが散在しています。これは、さまざまな岩の種類が変形したマトリックス内に埋まった混乱した混合物です。これらのユニットには、アンカレッジ近くのマクヒュー複合体、コディアック島のウヤク複合体、および東部にあるヤクタットメランジュが含まれます。
メランジュは通常、以下のブロックを含みます：
– 石灰岩
– チャート
– 火山岩
– 変成岩
メランジュは、大陸地殻の下に海洋プレートが沈み込む高度に変形された領域で形成され、異なる岩の種類の混乱した混合物を生み出します。
4. **ブルースカイト相岩**
チュガッチ地形の北部境界、特にボーダーレンジ断層近くには、ブルースカイト相の変成岩が散在しています。その中には、リバティクリークブルースカイト、アイスバーグレイクブルースカイト、コディアック島のラズベリー片岩が含まれます。この特異な青色の岩は、沈み込み帯で典型的な高圧低温条件下で形成されました。重要なのは、これらのブルースカイトユニットがタービダイト系列よりもかなり古く（ジャラシック、約2億〜1億4500万年前）なものであることです。この観察結果は、地質学者がチュガッチ地形の伝統的な定義を再考するきっかけとなりました。
### なぜ地質学者はチュガッチ・プリンスウィリアムの分類を再考しているのか？
最近の研究は、チュガッチ地形の伝統的な定義に挑戦しています。もともと、地質学者はブルースカイトユニット、メランジュ、タービダイトを一つの地形としてまとめていました。これは、これらのユニットが典型的な地下複合体のすべてのコンポーネントを表しているように見えたからです。
しかし、最近の検証技術、特に堆積ジルコン分析によって、これらのコンポーネント間に有意な年齢差が明らかになりました：
– ブルースカイトユニットはジュラ紀（約2億〜1億4500万年前）です。
– メランジュユニットは、様々な年齢の成分を含んでいますが、主に白亜紀後期のようです。
– タービダイト系列は白亜紀後期から古第三紀（約7500万〜5000万年前）にわたります。
これらの年齢差は、チュガッチ・プリンスウィリアム地形が単一の一貫した地形ではなく、数百万年にわたって複雑なテクトニックプロセスによって接触された複数の異なる地形である可能性があることを示唆しています。
### イーグルリバースラスト：基本的な境界？
一部の地質学者は、従来認識されているボーダーレンジ断層ではなく、イーグルリバースラストが、古いブルースカイト・メランジュアッサンブレージと若いタービダイト系列の基本的な境界を表す可能性があると提案しています。この再解釈は、これらの岩石がアメリカ北部に付加される過程に関する理解を大きく変えることになるでしょう。
### 近接トレンチプルトンと地形との関連性
チュガッチ・プリンスウィリアム地形の最も興味深い側面の一つは、付加複合体を切り裂くプルトニック岩の存在です。サナク・バラノフベルトは、タービダイト系列を切りクロスカットする一連の花崗岩貫入物を表しており、推定で6500万年から4700万年前の年齢を持っています。
これらのプルトンは、年齢が西から東に向かって規則的に進行していることが示されています：
– 最も古い（約6300万年前）西側（サナク島）
– 次第に東向きに若くなる
– 最も若い（約4700万年前）東側（バラノフ島）
この年齢の進行は、これらのプルトンが ridge subduction によって形成されたという仮説を生み出しました。すなわち、活発な海洋拡大センターが大陸の縁の下に沈み込む。このプロセスは、「スラブウィンドウ」を作成し、 hot mantle material を上昇させ、付加複合体に貫入するマグマの生成を可能にしました。
最近の研究では、プリンスウィリアムテレーンの衝突構造に関して、サナク・バラノフプルトンベルトの実際の構成は二つの異なるベルトから成ることを示しています。
– 西側には年齢の進行が系統的である一方、
– 東側では年齢パターンがより複雑であることが分かっています。
バラノフ島では、単一のプルトンが53〜47百万年前の岩を含むことがあり、西から東への単純なモデルに挑戦しています。
これらのプルトンの存在と年齢パターンは、この地域のテクトニック進化に重要な制約を提供し、チュガッチ・プリンスウィリアム地形に関する包括的なモデルには欠かせない要素です。
### アラスカの地質とパシフィックノースウェストの関連性の証拠
チュガッチ・プリンスウィリアム地形の最も魅力的な側面の一つは、その形成が現在の位置からかなり南側、カリフォルニア方面まで遡る可能性があるという証拠です。これは、北駆動式の大陸縁に沿って移動したと考えられています。
「移動仮説」を支持する複数の証拠が存在します：
1. **堆積ジルコン年齢分布**
チュガッチ・プリンスウィリアムのタービダイトおよびヤクタット地形の堆積ジルコン粒子は、特に以下の岩石と驚くほど類似した年齢分布を持っています：
– ブリティッシュコロンビアのナナイモグループ
– ワシントン州のウェスタンメランジュベルト
この類似性は、特定の供給源地域の特徴である前寒武紀のジルコンの双峰分布を含みます。
2. **ハフニウム同位体比**
チュガッチ・プリンスウィリアム地形のジルコン粒子からのハフニウム同位体比は、パシフィックノースウェストのものに非常によく一致しており、それらが同じ供給源地域から得られたことを示唆しています。
3. **ジルコンコアの変成縁**
ヤクタットグループのジルコンは、ナナイモの基盤岩に見られる古いコアの上に特徴的な変成縁を持っており、これもまた現在の離れた地域間のリンクを提供します。
4. **古地磁気データ**
特にコディアック島で行われた古地磁気研究は、これらの岩が現在の位置よりもはるかに低緯度で形成されたことを示しています。データは、チュガッチ・プリンスウィリアム地形の一部が中央または南カリフォルニアで形成されたことを示唆しています。
5. **地質的相関**
地球化学的および古地磁気的証拠を超えて、チュガッチ・プリンスウィリアムのメランジュとパシフィックノースウェストのそれとの間には、同様の岩石タイプ、構造スタイル、全体的なアッサンブラージュに関する驚くべき地質的類似性があります。
### 地形はどのように現在の位置に移動したのか？
移動仮説は、チュガッチ・プリンスウィリアム地形が南側で形成され、その後、右横断スラストを通じて大陸の縁に沿って北向きに移動したと提唱しています。これは、現代のサンアンドレアス断層系と同様のメカニズムに従っています。
この北向きの動きは、古第三紀から新第三紀（約5000万年前から2500万年前）にかけて発生した可能性があり、以下のような原因によって引き起こされたと考えられています：
– プレート運動の方向による変化
– 複数の海洋プレートの相互作用（予想されるレザレクションプレートを含む）
– 大陸縁に沿った複雑な沈み込み力学
ヤクタット地形は、チュガッチ・プリンスウィリアム複合体との強い関係があり、北向き動いてきた質量の尾部であると見なされます。約3500万年前から3000万年前にかけて、ヤクタット地形はチュガッチ・プリンスウィリアム複合体から分離され、南アラスカに衝突し続け、セントエリス山脈では地球上で最高の隆起率を引き起こしています。
バーニー・ハウゼンによるコディアック島での古地磁気データは、この大規模な北向きの動きに関する証拠の中で最も強力なものの一つであり、現在の南アラスカにある岩は中央から南カリフォルニアで起源を持つ可能性があると示唆しています。
### この地質的パズルの理解に残されている課題は何か？
数十年の研究にもかかわらず、チュガッチ・プリンスウィリアム地形に関する多くの質問は未解決のままです：
– **正確な供給源地域**： パシフィックノースウェストへのつながりが強いが、堆積物の正確な起源は議論の余地があります。 それらは主にアイダホバス（バス）から派生したのでしょうか、それともシエラネバダなど他の起源があったのでしょうか？
– **輸送メカニズム**： 北向きの輸送の正確なメカニズムおよびタイミングは完全には理解されていません。 動きは単一の断層系に沿って発生したのでしょうか、それとも複数の系にわたって発生したのでしょうか？
– **他のテレーンとの関係**： チュガッチ・プリンスウィリアム地形と特に北のラングエリア複合テレーンとの関係はどうなっているのでしょうか？
– **リッジ沈み込みモデル**： サナク・バラノフのプルトンに関するリッジ沈み込み仮説は議論の余地があり、一部の地質学者はその形成に対する代替モデルを提案しています。
– **内部の境界**： バルディーズとオルカグループの間の接触断層など、地形内の内部境界の性質と重要性も探求されています。
### チュガッチ・プリンスウィリアム地形が重要な理由
チュガッチ・プリンスウィリアム地形の理解は、いくつかの理由から重要です：
– **大陸成長プロセス**： これは、大陸がその縁での付加プロセスを通じてどのように成長するかに洞察を提供します。
– **プレートテクトニクスの歴史**： この地形は、数千万年にわたる複雑なプレート相互作用の証拠を保存しており、潜在的な隠れ沈み込みイベントが含まれます。
– **大規模な地殻運動**： 移動仮説は、テレーンの安定性に関する伝統的な見解に挑戦しており、大きな地殻のブロックが大陸の縁を通じて何百キロまたは何千キロも移動できることを示唆しています。
– **資源の可能性**： 地域の地質的歴史は、マグマ性ニッケル鉱床や炭化水素資源を含め、その資源の可能性に影響を与えます。
– **地震危険性**： 南アラスカの複雑な断層系と地殻構造の理解は、地域の地震危険性を評価するために不可欠です。
チュガッチ・プリンスウィリアム地形の地質学は、北アメリカの最も動的で複雑な地質ストーリーの一つを表しており、付加複合体は南側で形成され、北側に移動した可能性があります。
その構成はタービダイト、メランジュ、火山岩からなり、近接トレンチプルトンによって貫入されており、数千万年にわたる沈み込みプロセス、堆積物の蓄積、および地殻の動きの驚くべき記録を提供します。
最近の研究は、地形の構造や歴史に対する伝統的な解釈に挑戦し、それまで一緒にグループ化されていた構成要素を分離する必要性を強調しています。
チュガッチ・プリンスウィリアム地形とパシフィックノースウェストにある類似の岩石との間の関連性は、大規模な北向きの輸送を示す説得力のある証拠を提供し、プレート境界の動的な性質に対する従来の見解に挑戦しています。
今後の研究により、この魅力的な地質的パズルの理解は進化し、北アメリカの西縁を形成してきた複雑なプロセスについて新たな洞察が得られるでしょう。
画像の出所：discoveryalert