カリフォルニア湾は、東太平洋ライズと呼ばれる巨大な海底山脈の北端に位置している。 ベース画像は1996年のNOAAポスター「Age of the Ocean Floor」から改変。

カリフォルニア湾は、南東太平洋をほぼ南極まで横切る東太平洋ライズという巨大な海底山脈の最北端に位置している。 この山脈の大部分では、溶岩が下から湧き出し、地殻を分裂させ、地質学者が「拡散中心」と呼ぶものを形成しています。 その結果、海底火山が溶岩を広い海底に広げ、東太平洋の隆起の核を形成しています。 この溶岩流に浸透した水は加熱され、海底に向かって上昇し、海底に熱水噴出孔が形成されます。 カリフォルニア湾の海底はこれらの噴出孔でいっぱいで、そのうちのいくつかは摂氏300度以上の水を噴出します。

数百万年の間に、火山性地殻が活発な拡散中心の両側に広がるにつれて、地殻は冷えて沈みはじめます。 地殻の隣接する部分が、拡がり中心から外側に広がる速度が異なることもあります。 そのため、地殻の間にある海底には、拡がり中心の主軸に直角な方向に亀裂が生じる。 地質学者はこれらの亀裂を「変形断層」と呼んでいます。

カリフォルニア湾のすぐ南では、東太平洋の隆起が一連の小さな拡がり中心と変形断層に分かれています。 この図は、これらの特徴のいくつかのおおよその位置を示しています。 矢印は、いくつかの拡散中心や変質断層での地殻の相対的な動きを示しています（他の場所も同様です）。 (ベースマップはGoogle Earthより作成。 地殻変動の特徴はAlvarezら、Bathymetry and active geological structures in the Upper Gulf of California、Bol. Soc. Geol. Mex v.61 n.1, 2009)

カリフォルニア湾の河口のすぐ南では、東太平洋ライズはトランスフォーム断層によって分離された一連の拡散中心から、小さな拡散中心によって分離された一連のトランスフォーム断層に変化しています。 トランスフォーム断層は湾の海底下にジグザグ模様を形成している。 湾の北端では、1つの大きな変形断層が北西に向かって続き、サンアンドレアス断層系とつながっている。

東太平洋の隆起は「発散」プレート境界であり、地殻の巨大スラブ（プレート）が互いに離れていくところである。 カリフォルニア湾付近では、プレートの相対的な動きが変化し、2つのプレート（北米プレートと太平洋プレート）が横向きに動き、互いの間をすり抜けていきます。 この「横揺れ」が、カリフォルニア湾にある多くの変形断層や、カリフォルニア州のサンアンドレアス断層系を生み出しているのである。 8339>

カリフォルニア湾は、地質学的に若い海域で、今もなお広く長くなっている。 おそらく500万年か1000万年前に、バハカリフォルニアがメキシコ本土から剪断され、北米の海岸を北西に移動し始めたときに形成されたと思われます。 あと100万年ぐらいしたら、湾はカリフォルニアのソルトン海まで北上しているかもしれない。 地質学者の中には、バハ・カリフォルニアと南カリフォルニアの一部は、いずれ完全に本土から切り離され、島になるのではないかと推測する人もいる

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