Кару Супергруппа - Karoo Supergroup

Кара супергруппа является наиболее распространенной стратиграфической единицей в Африке к югу от пустыни Калахари . Супергруппа состоит из последовательности блоков, в основном из неморского происхождения, осажденной между поздним карбоном и раннеюрским , в течение примерно 120 миллионов лет.

В южной части Африки, породы Кару супергруппы охватывают почти две трети современной поверхности земли, в том числе все Лесото , почти весь Свободного государства , и большие части Восточной Капской , Северный Кейп , Мпумаланги и Квазулу-Натал провинций на юге Африка . Обнажения супергруппы Кару также обнаружены в Намибии , Свазиленде , Замбии , Зимбабве и Малави , а также на других континентах, которые были частью Гондваны . Бассейны, в которых он откладывался, образовались во время формирования и распада Пангеи . Площадь типа из Карру супергруппы является Большой Карру в Южной Африке , где наиболее обширные обнажения последовательности подвергается. Его пласты, состоящие в основном из сланцев и песчаников , фиксируют почти непрерывную последовательность морских ледниковых отложений на суше от позднего карбона до ранней юры . Они накапливались в задуговой впадине, называемой «основной впадиной Кару ». Этот бассейн образовался в результате субдукции и орогенеза вдоль южной границы того, что в конечном итоге стало Южной Африкой, в южной части Гондваны . Его отложения достигают максимальной суммарной мощности 12 км, а толщина вышележащих базальтовых лав (группа Дракенсберга) составляет не менее 1,4 км.

Окаменелости включают растения (как макро- окаменелость и пыльцу ), редкие насекомых и рыба , распространенные и разнообразные четвероногие ( в основном терапсиды рептилию, темноспондильные амфибия, а в верхних слоях динозавров ) и ichnofossils . Их биостратиграфия использовалась в качестве международного стандарта для глобальной корреляции пермских и юрских неморских слоев.

Хронология геологической истории Земли с акцентом на событиях в Южной Африке. Зеленый блок, помеченный K, указывает, когда супергруппа Кару была депонирована, по отношению к супергруппе Кейп , C , непосредственно перед ней. Буква W указывает, когда была создана супергруппа Витватерсранда , намного раньше. График также показывает период, в течение которого на Земле формировались пластинчатые образования железного камня , что свидетельствует о бескислородной атмосфере . Земная кора была полностью или частично расплавленной во время Хадейского эона ; Таким образом, возраст самых старых пород на Земле составляет менее 4000 миллионов лет. Одним из первых образовавшихся микроконтинентов был кратон Каапваал , который составляет основу северо-восточной части страны. С точки зрения геологической истории Земли и Южной Африки образование и распад Гондваны - относительно недавние события.

Геологическое происхождение

Южный Гондвана во время кембрия - ордовика периоды. Сегодняшние континенты, на которые в конечном итоге распался этот Суперконтинент, обозначены коричневым цветом. Около 510 миллионов лет назад образовался разлом, отделяющий Южную Африку от Фолклендского плато. В результате затопления рифта образовалось море Агульяс. Осадки, которые накапливались в этом мелководном море, консолидировались, чтобы сформировать Мыс супергруппу горных пород, которые сегодня образуют мыс Складчатый пояс. Эта часть Гондваны, вероятно, была расположена на противоположной стороне Южного полюса от нынешнего положения Африки, но, тем не менее, компасные пеленги даются так, как если бы Африка была в ее нынешнем положении.

Схематическая геологическая карта выходов пород супергруппы Кару в Южной Африке. Расположение и примерное строение гор Мыс Фолд также схематично указаны для справки.

Приблизительный геологический разрез ЮЗ-СВ через Южную Африку, с полуостровом Кейп (со Столовой горой ) слева и северо-востоком Квазулу-Натал справа. Схематично и не в масштабе. Цветовой код супергруппы Karoo такой же, как на иллюстрации выше.

Причины отложения наносов

Около 510 миллионов лет назад через Южную Гондвану , к югу от Южной Африки, образовалась рифтовая долина , которая простиралась на запад в Южную Америку , на восток в Восточную Антарктиду и, возможно, даже в Австралию . На дне рифтовой долины скопился слой наносов толщиной 8 км, известный как Cape Supergroup . Закрытие рифтовой долины, начавшееся 330 миллионов лет назад, стало результатом развития зоны субдукции вдоль южной окраины Гондваны и последующего смещения Фолклендского плато назад в сторону Африки в течение каменноугольного и раннепермского периодов. После закрытия рифтовой долины и сжатия Супергруппы мыса в серию параллельных складок, идущих в основном с востока на запад, продолжающаяся субдукция палео-Тихоокеанской плиты под Фолклендское плато и последующее столкновение последней с Южной Африкой, поднял горный хребет огромных размеров к югу от бывшей рифтовой долины. Складчатые мысы Супергруппы образовали северные предгорья этого горного хребта.

Под тяжестью гор Супергруппы Фолкленд-Кейп заставила континентальную кору Южной Африки прогнуться , образовав ретродуговую систему форландов , которая была затоплена и образовала море Кару. Осаждение, начавшееся с ледниковых отложений с севера, а затем от Фолклендских гор к югу, в эту депрессию сформировало супергруппу Кару .

Группа Dwyka

Разрез с севера на юг через море Агульяс (см. Выше). Коричневые структуры представляют собой континентальные плиты, толстый черный слой слева - палео-Тихоокеанская плита, красный цвет указывает на верхнюю мантию , а синий указывает на затопленные области или океан. Верхняя иллюстрация изображает геологию около 510 миллионов лет назад, с отложениями, которые в конечном итоге сформировали мыс Супергруппу, оседающими в море Агульяс. На средней иллюстрации изображено Фолклендское плато, снова дрейфующее на север, чтобы закрыть море Агульяс, в результате чего мыс Супергруппа превратился в серию складок, идущих преимущественно с востока на запад. На самом нижнем рисунке показано, как субдукция палео-Тихоокеанской плиты под Фолклендское плато в ранний пермский период подняла массивную гряду гор. В конечном итоге они перешли в море Кару, образуя, в частности, группу Бофорта супергруппы Кару.

Около 330 миллионов лет назад Гондвана дрейфовала над Южным полюсом , в результате чего ледяной щит толщиной в несколько километров покрыл большую часть Африки и другие части Гондваны. Ледниковые отложения этого ледникового покрова были первыми отложениями, отложившимися к северу от мыса Фолд (и частично над этими зарождающимися горами). Бассейн, в котором осели эти отложения, был самым глубоким непосредственно к северу от хребтов мыса Фолд . Таким образом, ледяной щит плавал по внутреннему озеру, называемому внутренним морем Кару , в которое айсберги, отколовшиеся от ледников и ледникового покрова на севере, откладывали огромное количество грязи и камней различного размера и происхождения. Такие месторождения известны как тиллит . Далее на север ледяной щит был заземлен, также оставляя отложения диамиктита всякий раз, когда он частично таял, но, кроме того, он размывал коренную породу, оставляя за собой бороздки (царапины), которые можно увидеть возле Баркли-Уэст в Северном мысе и на территории из университета Квазулу-Наталь . Этот слой тиллита, следы которого можно найти на обширной территории южной части Африки, Индии и Южной Америки, послужил важным ранним свидетельством в поддержку теории континентального дрейфа . В Южной Африке слой известен как группа Dwyka . Это самый ранний и самый низкий из осадочных отложений супергруппы Кару.

Группа Экка

Когда Гондвана отошла от Южного полюса, ледники таяли, оставив обширное внутреннее море, простирающееся через Южную Африку и соседние регионы Гондваны. Он мог иметь выход в океан (как в Черное море ), но приливные эффекты были небольшими. Реки, впадающие в горы к северу от моря Кару, образовывали большие болотистые дельты, в которых процветали растения, принадлежащие к флоре Glossopteris . Эта густая растительность накапливалась в виде торфа, который со временем превратился в уголь. В угольные месторождения приурочены к северным берегам ранней перми Кару моря, и добывается сегодня в Хайвелдом и Квазулу-Наталь.

Эти осадочные отложения называют группой Экка супергруппы Кару. Они состоят в основном из сланцев и песчаников и простираются по всему бывшему морю Кару, но южные отложения не содержат угля, хотя реки с мыса Фолд образуют небольшие дельты. Хотя растительность на юге была не такой густой, как на северных берегах внутреннего моря, в этих отложениях Экки можно найти несколько ранних рептилий, таких как Mesosaurus . Это ископаемая рептилия, обитающая только в Южной Африке и Бразилии, что является важным палеонтологическим свидетельством существования суперконтинента Гондвана.

На северных берегах обитают в основном ископаемые растения, пыльца и споры. Ископаемые останки головоногих моллюсков и некоторых ехиноидов также найдены на севере.

Турбидиты откладываются в глубокой воде на дне континентальных шельфов или подобных структур в глубоких озерах, таких как юго-западное море Кару, около 300 миллионов лет назад. Они являются результатом подводных лавин из грязи и песка, спускающихся по крутому склону края шельфа. Когда лавина оседает в глубоководном желобе, сначала оседает песок и другой крупный материал, затем грязь и, наконец, мельчайшие частицы. Органические вещества, сошедшие с лавиной, попадают в турбидит в бескислородной (бескислородной) среде, где превращаются в нефть (нефть и газ).

Гора Экка в Танку-Кару с множеством конусов турбидита, указывающая на то, что юго-западная часть моря Кару была очень глубокой, с крутыми склонами, ведущими к береговой линии. Подводные лавины, вероятно, были вызваны частыми землетрясениями, когда к югу формировались горы Мыс Фолд . Месторождения Ecca Turbidite не следует путать с долеритовыми силлами, обнаруженными дальше вглубь суши (проиллюстрированы и описаны ниже, справа, в статье). Турбидиты можно распознать с близкого расстояния по тому факту, что самая нижняя часть каждого слоя имеет тенденцию состоять из песчаника, который постепенно переходит в мелкий алевролит в верхней части слоя.

Во время периода Экка Фолклендское плато столкнулось, а затем слилось с Южной Африкой, образуя обширный горный массив к югу от мыса Фолд-Пояс. Этот новый горный хребет был сопоставим по размеру с Гималаями . Северные склоны этих гор обычно круто уходили в море Кару, которое в этот момент было самым глубоким. Землетрясения, которые сопровождали формирование Капских гор, поэтому вызвали частые подводные грязевые и каменные оползни, образуя веерообразные скопления турбидитов , которые сегодня можно увидеть в юго-западном углу Кару (см. Фотографию внизу справа ). В течение некоторого времени турбидиты были признаны нефтедобывающими породами, потому что подводные лавины, вызывающие эти отложения, часто переносят органическое вещество от береговой линии, особенно вблизи устьев рек и дельт, в бескислородные глубины прилегающих впадин. Здесь он погребен в турбидите и превращается в углеводороды , особенно нефть и газ. Таким образом, турбидиты в формации Экка в регионах Танкуа и Лайнгсбург- Кару недавно стали объектом пристального внимания нефтяной промышленности и геологов, которые обнаружили в них богатые и легкодоступные залежи нефти и газа. Таким образом, северо-восточный бассейн Экка богат углем, а его юго-западный угол известен своими запасами нефти.

Beaufort Group

Moschops был терапсидом из средней перми Южной Африки.

Lystrosaurus был наиболее распространенным синапсидом вскоре после пермско-триасового вымирания .

С образованием Фолклендского плато и горного хребта Кейп-Фолд реки с юга стали преобладать в осадконакоплении в море Кару, которое начало заиливаться. (Высокогорья к северу от моря Кару к этому времени были выровнены эрозией и начали погребаться под более новыми отложениями.) Несколько рек, похожих на Миссисипи, текли по заиленному бассейну Кару с юга, создавая новые богатые среды обитания. для разнообразия флоры и фауны. Наземные (в отличие от лакунарных или морских) отложения, созданные этими реками, дали начало группе Бофорта . Он сложен монотонной последовательностью глин и аргиллитов , с некоторыми переслаивающимися линзовидными песчаниками . Группа Бофорта богата остатками рептилий и в меньшей степени земноводных. Существует множество окаменелостей как травоядных, так и плотоядных рептилий. Скалы Бофорта всемирно известны своей богатой историей синапсидов терапсид (рептилий, подобных млекопитающим), которые представляют собой промежуточный этап в эволюции млекопитающих от рептилий. Самыми многочисленными травоядными были аномодонты , самые примитивные формы которых известны также по скалам Бофорта. В dinocephalians (страшная голова) названы так из - за их выдающийся толстый костяк черепа, которые, вероятно , были использованы для головы бодаться во время территориальных боев. Обладая трехметровой длиной тела, они были первыми крупными животными, живущими на суше.

В ходе формирования 6-километровых отложений Бофорта в результате массового вымирания в конце пермского периода, произошедшего 251 миллион лет назад, погибло около 96% всех видов, живших в то время. Глобальное событие хорошо видно на скалах Бофорта. Несколько представителей рода Lystrosaurus были единственными рептилиями, похожими на млекопитающих, которые пережили это событие. Отложения Бофорта, отложившиеся после этого события, имеют тенденцию быть более крупными, чем те, что им предшествовали, вероятно, из-за массового отмирания растительности, которая защищала поверхность от эрозии. Эти пласты с преобладанием песчаника раннего триаса известны как формация Катберг (в пределах группы Бофорта), которая накапливалась до толщины 1 км. Со временем отложения Бофорта снова стали более мелкозернистыми, что, вероятно, указывает на восстановление растительности в Кару, а вместе с ним и на появление широкого спектра новых видов, включая динозавров и настоящих млекопитающих в течение позднего триаса - раннего периода. Юрский.

Группа Стормберга

По мере того, как Гондвана дрейфовала на север, условия в той части, которая должна была стать Южной Африкой, становились все более жаркими и засушливыми. Песчаники были преобладающими породами, которые сформировались. Однако в некоторых районах воды было достаточно, чтобы образовались болота с последующим образованием угля, но ее качество было плохим. Пейзаж, вероятно, напоминал сегодняшнюю пустыню Калахари с реками, такими как современная Оранжевая река или Нил, протекающими через нее, поддерживая локализованные области триасовой флоры и фауны. Группа Стормберг содержит самые ранние окаменелости динозавров в Южной Африке. Он также содержит ископаемые остатки землеройка размера мегазостродона , старейших млекопитающих в Африке. В некоторых слоях обнаружено удивительное множество окаменелостей насекомых и растений.

Скала Брандваг (или Страж) в национальном парке Голден-Гейт-Хайлендс состоит из песчаника, принадлежащего формации Кларенс . Желтоватый оттенок скалы типичен для скал Кларенс.

Наскальный рисунок канны сан в пещере формации Кларенс в парке Ухахламба Дракенсберг в провинции Квазулу-Натал недалеко от границы с Лесото.

Самые верхние пласты группы Стормберг, вероятно, были заложены в условиях настоящей песчаной пустыни, подобных пустыне Намиб в Намибии. Вероятно, она была такой же большой, как пустыня Сахара сегодня, простираясь от гор Кейп-Фолд на многие тысячи километров к северу над большей частью Гондваны. Сегодня в Лесото и его окрестностях можно найти лишь небольшой остаток этого массивного образования . Это образование ранее было известно как «пещерный песчаник», поскольку размытые ветром мелкие пещеры часто образовывались в скалах, образованных этими камнями. Эти пещеры позже использовались народом сан, который часто украшал стены своими картинами . Сегодня пещерные песчаники называют формацией Кларенс .

Самые старые из когда-либо обнаруженных зародышей динозавров были найдены в формации Кларенс в 1978 году. Яйца были из триасового периода (220–195 миллионов лет назад) и имели окаменелые скелеты плода Massospondylus , прозауроподного динозавра. С тех пор в национальном парке Голден-Гейт-Хайлендс , расположенном на скалах формации Кларенс, были обнаружены новые экземпляры этих яиц . Другие окаменелости, найденные в парке, включают окаменелости продвинутых цинодонтий (собачьи зубастые животные), мелких текодонтий (животных с твердыми зубами в челюсти), динозавров, похожих на птиц и крокодилов.

Группы Дракенсберга и Лебомбо

Около 182 миллионов лет назад южноафриканская часть Гондваны прошла над горячей точкой Буве, в результате чего кора под супергруппой Кару разорвалась, высвободив огромные объемы базальтовой лавы над пустыней Кларенс, покрывающей почти всю Южную Африку и другие части Гондваны. Груда лавы, скопившаяся в ходе нескольких извержений, была толщиной более 1600 м, особенно на востоке (в современном Лесото). Это массивное излияние лавы привело к резкому прекращению осадконакопления на Кару.

Название Дракенсберг группа происходит из - за того , что этот слой образует верхнюю 1400 м от Большой Уступ на международной границе между Лесото и Квазулу-Наталь, часто упоминается как в Drakensberg (хотя технически «Дракенсберг» относится ко всему 1000 километровая восточная часть Большого откоса, лишь около трети которой покрыта лавами Драконовых островов).

Панорама Драконовых островов в районе Замка гигантов , на границе Квазулу-Натал / Лесото. Самый верхний слой этой части Большого уступа образован лавовыми лавами Дракенсберга мощностью 1400 м, которые залегают на породах формации Кларенс.

Магма поднималась через длинные трещины, похожие на трещины, с редкими конусами брызг, но типичные вулканы встречались редко. Каждый поверхностный поток лавы имел толщину от 10 до 20 метров. Эти потоки накапливались в быстрой последовательности в течение 2 миллионов лет, образуя единый непрерывный слой лавы толщиной от 1 до 1,6 км. Однако не вся магма достигла поверхности, а выделилась под высоким давлением между горизонтальными пластами пород Экка и Бофорт. Когда эта магма затвердела, она образовала несколько долеритовых силлов на разной глубине в южных и юго-западных отложениях Кару. Эти подоконники различаются по толщине от нескольких сантиметров до сотен метров.

Это излияние лавы совпало с поднятием южноафриканской части Гондваны и образованием рифтовых долин вдоль того, что должно было стать морскими границами субконтинента. По мере того, как эти рифтовые долины расширялись, они были затоплены, чтобы сформировать протоиндийский и Южный Атлантический океаны, поскольку Гондвана разделилась на отдельные сегодняшние континенты - Южную Америку , Африку , Антарктиду , Австралию , Индию , Мадагаскар и Аравию .

В тесной связи с этим рифтингом, на границе с Мозамбиком произошел второй эпизод извержения базальта, который сформировал горы Лебомбо . В это время был сильно вытеснен слой лавы толщиной более 4800 м. В то время как лавы Драконовых островов образуют почти горизонтальные слои, лавы Лебомбо падают на восток, поэтому трудно оценить, насколько далеко лава распространилась вбок.

Типичные плоские вершины Karoo Koppies в районе Cradock Великого Кару . В долеритовых Подоконниках труднее и более устойчивые , чем эрозия сланцы Бофорта , в которую они вторглись, давая эти холмы своих настольные саммиты и ступили стороны.

Поднятие южной части Африки ознаменовало фазу массивной эрозии, в результате которой с поверхности Африки был удален слой толщиной в несколько километров . Почти все лавы Драконовых островов были размыты, оставив остатки в Лесото, несколько небольших пятен на равнинах Спрингбок на севере страны и в горах Лебомбо вдоль границы с Мозамбиком. Как только слой твердой лавы был размыт, более мягкие отложения Кару над остальной частью бассейна размылись еще быстрее. Однако силлы долерита сопротивлялись эрозии, защищая под ними более мягкие сланцы Бофорта и Экка. Это привело к появлению многочисленных и широко распространенных холмов с плоскими вершинами, известных как Karoo Koppies («koppie» - термин, обозначающий холм на африкаансе ), которые являются символами Кару и, как следствие, ландшафта Южной Африки. Эти дамбы , или вертикальные трещины , которые привели лаву на поверхность выделяются сегодня как линейные гребни , проходящих через большие участки Карру.

Период после Кару

Продолжающаяся эрозия южной части Африки в течение последних 180 миллионов лет означает, что породы моложе Дракенсбергской группы практически отсутствуют на большей части внутренней территории. Часть эродированного материала изнутри оказалась в ловушке между горами Кейп-Фолд к югу в меловой период и сформировала формацию Энон и аналогичные отложения у побережья Квазулу-Натал , к северу от залива Ричардс . Кроме того, в Южной Африке встречаются только очень незначительные участки совсем недавних, в основном песчаных отложений.

Супергруппа Karoo в других частях Африки

В Замбии, Зимбабве и Мозамбике Супергруппа Karoo делится на (от самой старой до самой молодой):

• Нижняя группа Кару , включающая формации Двака, Хванге (Зимбабве) / Сианкондобо (Замбия) и Мадумабиса.
• Верхний ураК группа , включающий Откос Зернистость образования (в бассейнах среднего Замбези и Лимпопо) и Формирование Angwa Песчаника (в бассейнах Маны и Кабор Басс бассейнах), перекрытое в формировании Галечных аркозового и лесная формация песчаника , увенчан баток базальты.

Смотрите также

• Геология Южной Африки  - Происхождение и строение горных пород
• География ЮАР  - Обзор географии ЮАР

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Пономаренко, Александр Г. и Майк Б. Мостовски . 2005. Новые жуки (Insecta: Coleoptera) из поздней перми Южной Африки . Африканские беспозвоночные 46. ​​253–260.
• Сукашева И.Д., Битти Р., Мостовски М.Б. 2007. Permomerope natalensis sp. п. из лопинга в Южной Африке, а также переописание типового вида Permomerope (Insecta: Trichoptera). Африканские беспозвоночные 48 (2): 245–251.
• Вернер, Марио . 2006. Стратиграфия, седиментология и возраст позднепалеозойского мезозавра Внутреннего моря, юго-запад-Гондвана - новые выводы из исследований отложений и измененных пирокластических слоев группы Двика и Экка (нижняя супергруппа Кару) в южной части Намибии (докторская диссертация) , 1–428. Юлиус-Максимилиан-Университет Вюрцбурга .