褶曲（フォールド）とは？地層の折りたたみとプレート起源を解説
褶曲（フォールド）と地層の折りたたみの仕組みから規模、プレート起源、山脈を作るフォールドベルトまで図解でわかりやすく解説。
岩石は単に破壊されるだけでなく、曲がるように変形することが多く、これを「褶曲」と呼びます。地質学では、もともと平らで水平に堆積した堆積層などの面が、圧力や高温、長時間にわたる応力の結果として屈曲・湾曲する現象を指して「褶曲」といいます。褶曲の根本的な駆動力は、しばしばプレートテクトニクスに由来し、プレート運動による力が地殻内に蓄積されることで発生します。
2つ以上の力が互いに反対方向から作用すると、層状の岩石は折り曲げられてひだ（fold）になります。特に圧縮応力が加わるとひだが形成され、このプロセス全体を「褶曲作用」と呼びます。折りたたみは内生現象の一つで、地殻内部で進行し、温度・圧力・応力の条件や岩石の性質により、粘性（ダクタイル）変形として大きく曲がる場合や、脆性破壊と断層の併発として現れる場合があります。
褶曲のスケールと分布
褶曲の大きさは、微細な波状のしわ（ミリ〜センチ）から、山脈を形成するような数十〜数百キロに及ぶ広域の褶曲まで多様です。単独の褶曲から、同心的・並列的に並ぶ褶曲群まで様々なスケールで発生します。広域的に分布する褶曲の集合体は、一般に造山帯に見られるフォールドベルトを構成し、山地形成や盆地形成と密接に関連します。
褶曲の主な種類（形態学）
- 背斜（アンチクライン）：層が山状に凸になり、中心部が外側よりも古い層を示す。石油や天然ガスのトラップになりやすい。
- 向斜（シンクライン）：層が凹状に沈み、中心部が若い層を示す。
- 単斜（モノクライン）：一方向に大きく傾いた折れ目。鉱業や構造制御に関わる。
- 横臥褶曲（レクンベントフォールド）：層がほぼ横倒しになった褶曲で、強い変形を示す。
- 傾斜した（プランジング）褶曲：ひだの軸線が水平でなく傾いているもの。地表でV字形の露出パターンを作る。
これらの構造はさらに「胴」や「肩（limb）」、「軸（hinge）」「軸面（axial plane）」「沈降角（plunge）」などの幾何学的要素で特徴づけられます。
形成メカニズムと影響因子
褶曲の形成には次のような要因が影響します。
- 応力の種類と方向：主に圧縮応力が褶曲を生じさせるが、せん断応力でも特定の形態が生じる。
- 温度と圧力：高温・高圧下では岩石がより可塑的に振る舞い、大きな曲げ変形を許容する。
- 変形速度（ひずみ速度）：ゆっくりとした応力付加はダクタイル変形を促進する。
- 岩石の性質（コンピテンス差）：硬い層と柔らかい層の組み合わせは折りたたみやすく、波長や振幅に影響する。
- 流体の存在：流体圧の上昇は有効応力を減らし、変形様式を変えることがある。
地殻浅部では脆性的破壊（断層）と褶曲が併存し、深部や高温環境ではダクタイルに大きく折れる傾向があります。多くの褶曲は、テクトニックプレートの運動、特にプレート間の収束や衝突に伴う応力集中によって生成され、2枚のプレートがぶつかる衝突境界沿いで大規模な褶曲が発達します。
地図・地形での見え方と識別法
- 地質図では、褶曲は同心円状または弧状の等高線のような層の走向パターンとして現れる。背斜では古い層が中心に、向斜では若い層が中心に現れるのが一般的。
- プランジングした褶曲では、地表露頭にV字形の地層露出が見られ、Vの向きは軸線の傾斜方向を示す（川や谷が層を横切る場合に有効）。
- 断面観察や露頭での層理の反復、地震反射法やボーリングデータを使えば地下の褶曲構造を復元できる。
経済的・環境的な重要性
- 背斜構造は油ガスのトラップとして重要で、多くの油田が褶曲に関連して発見される。
- 褶曲は地下水の流れや貯留に影響を与え、鉱床や温泉の分布とも関係する。
- 道路やトンネルの設計、斜面崩壊のリスク評価にも褶曲の理解が欠かせない。
代表的な例とフィールドのヒント
世界の造山帯（例：ヒマラヤ、アルプス、ザグロス、ユーラ）やフォールドベルト（例：ジュラ山地など）には巨大な褶曲が見られます。現地調査でのポイントは、層序の上下関係を確認すること（古い層がどこに来ているか）、走向・傾斜を正確に測ること、露頭の連続性を追うことです。地震探査では反射トモグラフィーが褶曲の形状を明らかにします。
まとめると、褶曲（フォールド）は地殻変動の主要な表現形態の一つであり、その形態や規模、分布は地質学的履歴やプレート運動、岩石の性質に深く関わっています。褶曲の理解は地形の成因解明だけでなく、資源探査や防災にも重要です。
米国カリフォルニア州バーストウ近郊のレインボーベイスン・シンクライン
ポーランド、キエルチェ州のスリホヴィツェ自然保護区の褶曲（しゅうきょく）（ヴァリスカン造山帯
オーストラリア、ニューサウスウェールズ州の非常にタイトな折り目
フォールドの構造
アップフォールドはアンチクラインと呼ばれます。ダウンフォールドはシンクラインと呼ばれる。
アップフォールドに沿って最も高い点を結ぶ想像上の線をクレストラインと呼ぶ。
折り目の脇腹を手足といいます。
岩石層が相反する方向に傾斜する中心線を「褶曲軸」と呼ぶ。
層の折り返しの度合いによって、ひだは大きく5つのタイプに分類されます。
- 対称的な折り方：2つの肢体の急峻さが等しい
- 非対称な折り方：片方の肢がもう片方の肢よりも急であること
- オーバーフォールド：片方の手足がもう片方の手足に押し付けられること
- 仰向けの姿勢：両手足がほぼ平行になる
- オーバースラスト・フォールド（overthrust fold）：圧縮力が非常に大きく、岩石の層が破壊され、互いに滑り合う。
褶曲山の形成
プレートとプレートの間には、ジオシンクラインと呼ばれる大きな窪みができます。海がジオシンクラインを満たし、そこに流れ込む川が堆積物（砂やシルト）を運び、それが海底に蓄積される。何百万年もかけて、堆積物は自重で圧縮され、砂岩や石灰岩などの堆積岩になりました。
折りたたみによって形成される地形
大規模な折り畳みが行われると、破壊的なプレート境界に沿って、丸い頂部を持つ山が平行に連なるようになります。このような山はフォールドマウンテンと呼ばれています。
褶曲した山脈の例。
質問と回答
Q:地質学でいう褶曲（しゅうきょく）とは何ですか?
A: 褶曲とは、堆積層のようにもともと平らで水平な面が、圧力と高温の結果、曲げられたり湾曲したりすることです。
Q:岩石層に褶曲ができる原因は何ですか?
A:岩石層は、2つの力が反対側から互いに作用することで、褶曲（しゅうきょく）していきます。圧縮によって褶曲が形成される過程を「フォールディング」と呼びます。
Q: 褶曲はどこで起こるのですか?
A: 褶曲は地殻の中で起こり、内生的なプロセスの一つです。
Q: 岩石中の褶曲は大きさに違いがあるのですか?
A: はい、岩石の褶曲は、微細なしわから山のような褶曲まで、様々な大きさがあります。
Q: 1つの地域に複数の褶曲が発生することはありますか?
A: はい、1つの地域に複数の褶曲が発生することがあり、地域的に分布して褶曲帯を構成することもあります。
Q: 褶曲には種類があるのですか?
A: はい、さまざまな規模の孤立した褶曲や褶曲列が存在することがあります。
Q: 大規模な褶曲は、一般的にどのような場所で見られますか?
A: 大規模な褶曲は、主に2つの地殻プレートの衝突境界に沿って発見されます。
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