非洲地质

后勤部长 · 发表于 2011-6-12 19:36

非洲地质
　　非洲大陆除北部地区外，从前寒武纪起就是一个较为稳定的隆起陆块。非洲南部30亿年前的地层尚未变质，为世界上早前寒武纪地质记录保存最好的地区。这里不整合覆盖在太古宙基底之上的沉积物大部分也是非海相的。非洲的晚古生代和中生代地层与南美、印度、澳大利亚和南极洲的地层类似，故被认为与前述几个洲曾同属于冈瓦纳古陆。
基本构造格架及其演化　
非洲大陆由非洲地台和阿尔卑斯褶皱带的一部分组成。非洲地台包括除大陆西北缘从摩洛哥到突尼斯的阿特拉斯山脉之外的非洲大陆、马达加斯加岛和地理上属于西亚的阿拉伯半岛。阿特拉斯山脉是阿尔卑斯褶皱带的一部分(见特提斯地质)。一般认为非洲大陆的地台部分经过4个演化阶段。
　　①地壳初始形成阶段（>35 亿年）。早太古代后期在非洲中南部出现了一些古老陆核，如津巴布韦克拉通上有36±2.9亿年的英闪片麻岩,卡普瓦尔克拉通上斯威士兰超群下部火山岩的Sm-Nd同位素年龄为35.7亿年,林波波带中部桑德河片麻岩的变质作用年龄为37.86±0.3亿年。
　　②克拉通化阶段（35～16.5亿年）。在这个阶段形成了许多被活动带包围的原地台。津巴布韦地台的克拉通化约始于34亿年，卡普瓦尔地台始于31亿年，东非地台始于26亿年。大陆总体经25亿年沙姆瓦运动和16.5亿年马永贝运动先后完成克拉通化。
　　③地台发育和内部破裂阶段(16.5～6亿年)。在盖层沉积阶段，地台内部发生破裂，形成裂陷槽，经构造变动后成为褶皱带。如 14亿年基巴拉运动形成基巴拉-布隆迪-卡拉维-安科莱褶皱带。另有一些稳定区经构造运动重新活化成为活动带。6.5～6.2亿年的加丹加运动或泛非运动使非洲固结成为一个整体。泛非运动是非洲大陆最广泛的一次构造活动。
④地台盖层和大断裂发育阶段（6 亿年以内）。刚化了的非洲地台很少再受构造运动的影响，变形作用通常以宽阔的盆地形式出现，如刚果盆地、卡拉哈里盆地、卡鲁盆地和乍得盆地等。这些盆地接受了石炭纪—第三纪的盖层沉积，如卡鲁盆地全部由卡鲁系充填，轴部深达6000米。后期的加里东、海西和阿尔卑斯运动仅影响大陆的西北边缘和东、西沿海地带。白垩纪开始，非洲大陆内部出现大规模断裂，先后形成中西非裂谷和东非裂谷,是两条世界上最大的裂谷带（图1）。它们具有典型的大陆裂谷特征，沿裂谷形成一系列狭长而深陷的峡谷、湖泊和盆地，边缘为相互平行的阶梯状断层群，并伴有火山和地震活动。裂谷带一般深1000～2000米，宽30～60公里，在坦桑尼亚境内的东非裂谷最宽达1000公里。中西非裂谷的形成期从白垩纪到早第三纪，主要表现为沉降和沉积作用；东非裂谷从中生代开始，其成因与侏罗纪时印度洋的生成和白垩纪时大西洋的打开有关，而且张裂重叠在泛非运动时产生的活动带上，至今还保持活动，主要表现为上升、火山作用和地震。东非裂谷可能是一种初始的板块边缘。
地层　
前寒武系在非洲大部分地区都可以见到，由变质程度不同的岩层组成，并受到不同程度的混合岩化作用和花岗岩化作用。其中以南非发育最全。南非的斯威士兰超群和津巴布韦的塞巴奎超群是非洲出露最老的岩层。下部是一套超镁铁质岩为主的火山岩，著名的科马提岩即产在斯威士兰超群的科马提组中，超镁铁质岩的Sm-Nd同位素年龄为 35.4±0.3亿年和35.7±0.5亿年，是地球的原始基性地壳。斯威士兰超群之上不整覆了一套几乎未变质的沉积-火山岩系，时限为30～17.5亿年，其中晚太古代的多米尼昂里夫超群和威特沃特斯兰德超群均有含金、铀的砾岩层。早元古代德兰士瓦超群以巨厚的白云质灰岩为主。中元古代的瓦特堡超群是一套夹火山岩的陆相碎屑沉积，中非的基巴拉群和布隆迪群也是盖层沉积。晚元古代主要分布在中非和西非，为陆相和陆表海沉积,并有3期冰成岩沉积。南非晚元古代顶部纳马群底部的库伊比斯亚群中有保存很好的腔肠动物门的Rangea、Pteridinium化石，故该群上部属早寒武世。
　　古生界大部分出露在非洲北部，海进范围最大时可达到几内亚湾。寒武系除南非纳马群外，只见于摩洛哥和亚喀巴湾。奥陶系限于西北非和撒哈拉地区，大多为浅水砂岩沉积。在南非开普山的桌山砂岩中有阿什及尔期晚期的三叶虫碎片和腕足类化石。海相志留系主要为笔石页岩，出露在西非和撒哈拉地区。南非、刚果和坦噶尼喀则广泛发育陆相红色砂岩和砾岩，化石稀少，只刚果发现甲壳纲和鱼等化石。北非的泥盆系与志留系为海相连续沉积，分布广泛，层序完整，化石丰富。南非早泥盆世为海相砂页岩。西北非从石炭系上威斯特伐利亚阶开始为陆相含煤沉积。南非的卡鲁系厚度很大，是晚石炭世到早侏罗世的陆相沉积，底部有冰碛层。二叠系含典型冈瓦纳相舌羊齿（Glossopteris　indica)植物群，其上三叠系的博福特组以富含爬行类和两栖类动物化石而著称。顶部德拉肯斯山组具高原玄武岩特征。
　　中生界在北非主要是海相沉积，三叠系碳酸盐岩中夹有盐岩和石膏层。侏罗纪除发育高原玄武岩外，整个大陆几乎都处在剥蚀时期，晚侏罗世海水沿索马里进入坦噶尼喀境内。白垩纪海侵范围扩大，沿东、西海岸一直伸向南非开普山，动物群属印度- 太平洋和地中海型。在大陆内部撒哈拉、提贝斯提和苏丹等地是陆相和潟湖相沉积。白垩纪以后，海域范围缩小，在北非隆起上保存了一系列始新世—上新世的湖相沉积，赤道以南的卡拉哈里系为陆相砂岩，产乳齿象和犀牛等，海相沉积仅出现于北非和大陆东、西海岸一带，为货币虫灰岩及有孔虫页岩、泥灰岩。第四系有冲积物、海成阶地、沙漠沙和火山熔岩、凝灰岩等，在南非奥兰治洞穴堆积中采到南方古猿(Australopithecus africanus Dart)化石,并伴有其他的动物化石。
岩浆活动　
非洲大陆的岩浆活动强烈，主要活动期为前寒武纪和新生代，中生代有高原玄武岩喷溢和金伯利岩侵位。
　　太古宙除镁铁质岩和超镁铁质岩外，还有花岗质和过碱性的岩体侵位，如津巴布韦花岗岩，德兰士瓦帕拉博鲁瓦碱性杂岩，以及紫苏花岗岩和斜长岩等。这些片麻岩化的花岗岩岩基往往在太古宇地层中密集共生，构成底辟式片麻岩穹隆（见穹隆）。早元古代是镁铁质岩浆活动的重要时期，非洲著名的津巴布韦大岩墙和灌木草原杂岩都是这个时期的产物。前者长480公里，宽8～10公里，主要由蛇纹岩化辉石岩、橄榄岩、方辉橄榄岩、苏长岩等组成，夹有铬铁岩层，时代为24.6±0.16亿年；后者是由不同岩类形成的一套火成杂岩，除镁铁质岩类外，晚期还有花岗岩侵入。
　　新生代的火山作用分布在大陆内部和海域的一些岛屿上，尤其在东非和中非比较集中。肯尼亚峰就是一个被剥蚀的火山锥。东非大裂谷带有大面积火山熔岩覆盖，富钠质，厚度超过1000米。坦桑尼亚和刚果的一些火山现在仍在喷发，如刚果的尼亚穆拉吉拉火山1939～1940年仍有玄武岩流溢出。
矿产资源　
非洲的矿产资源非常丰富，主要有石油、铁、铬、铜、铝土矿、磷酸盐、金刚石和金等，其中金刚石、金和铝土矿储量居世界第一位，其他如锰、铀、镍、钒、钴、铂、锑、石棉等储量也居世界前列。
　　非洲的金刚石产量占世界总产量的95％左右，主要集中在南部。南非的金刚石产于金伯利岩内，其他地区为富金刚石砂矿。南非金的储量占世界总储量的一半左右，主要产于威特沃特斯兰德超群的含金、铀砾岩层中，是世界上规模最大、产量最多的矿床类型。津巴布韦是非洲的第二大产金国，金主要采自太古宙绿岩带中。铝土矿主要产在几内亚、塞拉利昂、加纳、喀麦隆等国，其中几内亚的储量居世界之首,属风化红土型铝土矿,矿石为三水铝型。南非德兰士瓦比勒陀利亚的铁矿是世界上最大的铁矿床之一，由层状褐铁矿和鲕状或豆状铁矿石组成。铬铁矿主要产于南非德兰士瓦杂岩和津巴布韦大岩墙中，前者是世界上最大的层状铬铁矿。中非的赞比亚和原扎伊尔是世界上4大产铜区之一,属砂岩型铜矿，矿床赋存于晚元古代加丹加群罗恩组。磷矿主要产于西北非的摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯和西撒哈拉等地，为早第三纪的沉积磷矿，原扎伊尔有大型内生磷灰石矿床。石油和天然气主要产在利比亚、尼日利亚、阿尔及利亚和埃及等国，含油气的层位较多，主要在古新世地层中。