บริเวณหน้า แนวโค้ง (Forearc)คือบริเวณในเขตมุดตัวของ แผ่นเปลือกโลก ระหว่างร่องลึกในมหาสมุทรและแนวโค้งภูเขาไฟ ที่เกี่ยวข้อง บริเวณหน้าแนวโค้งพบได้ตามแนวขอบแผ่นเปลือกโลกที่มาบรรจบกันและชื่อเรียกก็บอกอยู่แล้วว่าอยู่ 'ด้านหน้า' ของแนวโค้งภูเขาไฟ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของขอบแผ่นเปลือกโลกที่มาบรรจบกัน ส่วนบริเวณหลังแนวโค้ง (Back-arc)คือบริเวณที่อยู่ด้านหลังแนวโค้งภูเขาไฟ

บริเวณส่วนหน้าของแนวโค้ง ภูเขาไฟหลายแห่งมีลิ่มสะสมตัวซึ่งอาจก่อตัวเป็นสันเขาภูมิประเทศที่เรียกว่าสันเขาโค้งด้านนอกซึ่งขนานกับแนวโค้งภูเขาไฟ แอ่งส่วนหน้าของแนวโค้งภูเขาไฟระหว่างลิ่มสะสมตัวและแนวโค้งภูเขาไฟสามารถสะสมตะกอนหนาได้ บางครั้งเรียกว่าร่องโค้งด้านนอก เนื่องจากแรงกดดันจากการชนกันเมื่อแผ่นเปลือกโลกหนึ่งมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่นหนึ่ง บริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งภูเขาไฟจึงเป็นแหล่งกำเนิดของแผ่นดินไหวรุนแรง^{[ 1 ] [ 2 ]}

ในระหว่างกระบวนการมุดตัว ของแผ่นเปลือกโลก แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรจะถูกดันลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกอื่น ซึ่งอาจเป็นแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรหรือแผ่นเปลือกโลกทวีปก็ได้ น้ำและสารระเหยอื่นๆ ในแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะทำให้เกิดการหลอมเหลวในชั้นแมนเทิลส่วนบนก่อให้เกิดแมกมาที่ลอยขึ้นและแทรกซึมเข้าไปในแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ด้านบน ก่อ ตัวเป็น แนวภูเขาไฟน้ำหนักของแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะทำให้แผ่นเปลือกโลกที่อยู่ด้านบนโค้งงอและเกิดเป็นร่องลึกในมหาสมุทร บริเวณระหว่างร่องลึกและแนวภูเขาไฟเรียกว่าบริเวณหน้าแนวภูเขาไฟ ส่วนบริเวณด้านหลังแนวภูเขาไฟและห่างจากร่องลึกเรียกว่าบริเวณหลังแนวภูเขาไฟ

บริเวณเนื้อโลกที่อยู่ระหว่างแผ่นเปลือกโลกด้านบนและแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปนั้นมีรูปร่างคล้ายลิ่ม ลิ่มนี้มีปลายเปิดทางด้านโค้งด้านหลังและตามขอบ การเคลื่อนที่ลงของแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะดึงเนื้อโลกที่อยู่ติดกันเข้าไปในลิ่มและสร้างรูปแบบการไหลของเนื้อโลกภายในลิ่ม อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่แน่นอนของการไหลนี้ยากที่จะสร้างแบบจำลองและมีข้อมูลจำกัด^{[ 3 ]}ในขณะเดียวกัน เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าอุณหภูมิของลิ่มเนื้อโลกที่อยู่ใกล้ร่องลึกจะถูกครอบงำโดยแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปซึ่งมีความหนาแน่นและเย็นกว่า ส่งผลให้ส่วนของลิ่มเนื้อโลกที่เย็นและหยุดนิ่งอยู่ตามด้านล่าง^{[ 4 ] [ 5 ]}

ทฤษฎีเบื้องต้นเสนอว่าร่องลึกในมหาสมุทรและแนวโค้งแมกมาเป็นแหล่งหลักของตะกอนสะสมในบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้ง การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้ชี้ให้เห็นว่าวัสดุสะสมบางส่วนในบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งมาจากแหล่งกำเนิดในชั้นแมนเทิล พร้อมกับตะกอนเทอร์บิไดต์ ในร่อง ลึกที่ได้มาจากวัสดุจากทวีป ทฤษฎีนี้ยังคงใช้ได้เนื่องจากมีหลักฐานว่าตะกอนทะเลลึกและเปลือกโลกภาคพื้นทวีปถูกมุดลงไปในกระบวนการที่เรียกว่าการมุดตัวของตะกอนและการกัดเซาะจากการมุดตัวตามลำดับ^{[ 2 ]}

ตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา มีการหมุนเวียนของตะกอนบริเวณหน้าแนวโค้งอย่างต่อเนื่องเนื่องจากการกัดเซาะ การเสียรูป และการมุดตัวของตะกอน วัสดุในบริเวณหน้าแนวโค้ง (ปริซึมสะสมตัว แอ่งหน้าแนวโค้ง และร่องลึก) จะหมุนเวียนลงมาจากบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกมุดตัว และกลับขึ้นมาจากกระแสน้ำที่มีความดันสูงของหินที่อิ่มตัวด้วยน้ำจากส่วนลึกภายในเขตการชนกัน^{[ 6 ]}สิ่งนี้ก่อให้เกิดส่วนผสมของหินอัคนี หินแปร และหินตะกอน ซึ่งนักธรณีวิทยาเรียกว่าเมลังจ์ นอกจากนี้ โปรดทราบว่า ในขณะที่โดยทั่วไปแล้ว ระดับการแปรสภาพจะเพิ่มขึ้นจากร่องลึกไปยังแนวโค้ง แต่บางครั้งเราก็พบหินแปรสภาพระดับต่ำที่มีความดันสูง เช่นบลูสคิสต์และเอ็กโลไจต์ในปริซึมสะสมตัวที่ปลายลิ่มเนื้อโลก หินเหล่านี้จะต้องถูกพัดพาไปยังระดับความลึกที่สำคัญและถูกทำให้เย็นลงโดยแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวเย็นก่อนที่จะถูกยกขึ้น (ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง) สิ่งนี้ทำให้เราได้เบาะแสเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเคลื่อนที่และการผสมที่อาจเกิดขึ้นภายในลิ่ม บริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งยังเป็นบริเวณที่โอฟิโอไลต์ถูกวางตัวหาก เกิด การเคลื่อนตัวขึ้นแต่ตะกอนดังกล่าวไม่ต่อเนื่องและมักจะถูกกำจัดออกไปได้ด้วยการกัดเซาะ^{[ 2 ] [ 7 ]}

เมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนเข้าหากัน การปิดตัวลงของมหาสมุทรจะส่งผลให้แผ่นดินสองแผ่นมาบรรจบกัน โดยแต่ละแผ่นจะเป็นแนวหมู่เกาะหรือขอบทวีปเมื่อแผ่นดินทั้งสองชนกัน ผลที่ได้คือการเกิดเทือกเขาซึ่งในขณะนั้นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรที่เคลื่อนตัวลงไปจะชะลอตัวลง^{[ 2 ] [ 8 ]}ในช่วงแรกของ การชนกันระหว่าง แนวหมู่เกาะกับทวีป จะมีการยกตัวและการกัดเซาะของปริซึมสะสมตัวและแอ่งหน้าแนวโค้ง ในช่วงหลังของการชนกัน บริเวณหน้าแนวโค้งอาจถูกเย็บ หมุน และหดตัว ซึ่งสามารถก่อให้เกิดรอยพับและแนวรอยเลื่อนที่เกิดขึ้นพร้อมกับการชนกันได้

ที่พื้นผิว บริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งอาจรวมถึงแอ่งส่วนหน้าของแนวโค้ง เนินสูงส่วนโค้งด้านนอก ปริซึมสะสมตัว และร่องลึกใต้ทะเล^{[ 2 ]}ส่วนต่อประสานการมุดตัวของแนวโค้งส่วนหน้าอาจรวมถึงเขตที่ก่อให้เกิดแผ่นดินไหว ซึ่งอาจเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้ เขตที่แยกตัวออก และเขตที่เชื่อมต่อกันแบบหนืด^{[ 4 ] [ 9 ]}

ปริซึมสะสมตัวตั้งอยู่ที่ความลาดชันของรอยแตกของร่องลึกซึ่งมีมุมความลาดชันลดลงอย่างมาก ระหว่างรอยแตกและแนวโค้งภูเขาไฟ แอ่งตะกอนที่เต็มไปด้วยวัสดุที่ถูกกัดเซาะจากแนวโค้งภูเขาไฟและพื้นผิวสามารถสะสมตัวเป็นแอ่งหน้าแนวโค้งซึ่งทับซ้อนกับแผ่นรอยเลื่อนที่เก่าแก่ที่สุดในลิ่มของภูมิภาคหน้าแนวโค้ง^{[ 2 ]}

โดยทั่วไป ภูมิประเทศบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้ง (โดยเฉพาะในบริเวณร่องลึก) พยายามที่จะรักษาสมดุลระหว่างแรงลอยตัวและแรงทางธรณีวิทยาที่เกิดจากการมุดตัว การเคลื่อนที่ขึ้นของส่วนหน้าของแนวโค้งเกี่ยวข้องกับแรงลอยตัว และการเคลื่อนที่ลงเกี่ยวข้องกับแรงทางธรณีวิทยาที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรจมลง^{[ 2 ]}ความสัมพันธ์ระหว่างความลาดชันของพื้นผิวและแรงผลักดันจากการมุดตัวยังมีบทบาทสำคัญอย่างมากในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการเสียรูปของส่วนหน้าของแนวโค้ง^{[ 1 ]}ลิ่มมุดตัวสามารถจำแนกได้เป็นแบบเสถียรโดยมีการเสียรูปน้อย หรือไม่เสถียรโดยมีการเสียรูปภายในอย่างแพร่หลาย (ดูส่วนเกี่ยวกับแบบจำลอง) การเสียรูปทั่วไปบางอย่างในตะกอนส่วนหน้าของแนวโค้ง ได้แก่การเสียรูปพร้อมกับการตกตะกอนและโอลิสโตสโตรมเช่นที่พบในบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งแมกนิโท กอร์สค์ ^{[ 8 ]}

มีแบบจำลองสองแบบที่อธิบายลักษณะการก่อตัวและการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของแอ่งหน้าแนวโค้ง ซึ่งขึ้นอยู่กับการสะสมของตะกอนและการทรุดตัว (ดูรูป) แบบจำลองแรกแสดงถึงแอ่งหน้าแนวโค้งที่ก่อตัวขึ้นโดยมีตะกอนเข้ามาน้อยหรือไม่เลย ในทางกลับกัน แบบจำลองที่สองแสดงถึงแอ่งที่มีตะกอนเข้ามาอย่างเพียงพอ ความลึกของแอ่งขึ้นอยู่กับปริมาณตะกอนจากแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร วัสดุเศษหินที่มาจากทวีป และอัตราการบรรจบกันแบบตั้งฉาก^{[ 1 ] [ 2 ]}ฟลักซ์การสะสมตัว (ปริมาณตะกอนที่เข้ามาและออกไป) ยังกำหนดอัตราการเติบโตของลิ่มตะกอนภายในแอ่งหน้าแนวโค้งด้วย^{[ 1 ]}

อายุของเปลือกโลกมหาสมุทรพร้อมกับความเร็วในการบรรจบกันจะควบคุมการเชื่อมต่อระหว่างส่วนต่อประสานการบรรจบกันของเปลือกโลกทวีปและเปลือกโลกมหาสมุทร ความแข็งแรงของการเชื่อมต่อนี้จะควบคุมการเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์และสามารถเห็นได้จากลักษณะการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้ง^{[ 2 ]}

ปฏิสัมพันธ์อันเข้มข้นระหว่างแผ่นเปลือกโลกที่ทับซ้อนและแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ใต้แผ่นเปลือกโลกในบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้งได้แสดงให้เห็นถึงกลไกการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งซึ่งส่งผลให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ เช่น แผ่นดินไหวโทโฮคุ-โอกิ ซึ่งเกิดขึ้นนอกชายฝั่งแปซิฟิกทางตะวันออกเฉียงเหนือของญี่ปุ่น (Tian และ Liu. 2013) แผ่นดินไหวขนาดใหญ่เหล่านี้อาจมีความสัมพันธ์กับค่าการไหลของความร้อนต่ำซึ่งโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับบริเวณส่วนหน้าของแนวโค้ง ข้อมูลความร้อนใต้พิภพแสดงให้เห็นการไหลของความร้อนประมาณ 30–40  mW/m² ^ซึ่งบ่งชี้ถึงเนื้อโลกที่เย็นและแข็งแกร่ง^{[ 10 ]}

ตัวอย่างที่ดีอย่างหนึ่งคือบริเวณส่วนหน้าของร่องลึกมาเรียนา ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยอย่างกว้างขวาง ในบริเวณนี้มีขอบที่เกิดจากการกัดเซาะและลาดส่วนหน้าซึ่งประกอบด้วยภูเขาไฟโคลนเซอร์เพนไท  น์ สูง 2 กิโลเมตรและ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 กิโลเมตรคุณสมบัติการกัดเซาะของภูเขาไฟเหล่านี้สอดคล้องกับระดับการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยา (บลูสคิสต์) ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในภูมิภาคนี้ในส่วนหน้า มีหลักฐานจากข้อมูลความร้อนใต้พิภพและแบบจำลองที่แสดงให้เห็นถึงส่วนต่อประสานระหว่างแผ่นเปลือกโลกกับเนื้อโลก ระดับแรงเสียดทาน และธรณีภาค มหาสมุทรที่เย็น ที่ร่องลึก^{[ 2 ]}ตัวอย่างอื่นๆ ได้แก่:

• ส่วนหน้าของเทือกเขาแอนเดียนตอนกลาง
• บันดา ฟอร์อาร์ค
• ส่วนหน้าของซาวู-เวตาร์
• ส่วนโค้งด้านหน้าของลูซอน
• โทโฮคุ ฟอร์อาร์ค
• ระหว่าง เทือกเขา เวสเทิร์นคอร์ดีเยราและร่องลึกเปรู-ชิลี

• ภูมิภาคหลังส่วนโค้ง