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非洲大陆,为何与众不同?

 洋洋洒洒6789 2022-09-03 发布于河南

一、概 述

非洲位于地球东半球的西南部,地跨赤道南北,东濒印度洋,西临大西洋,北隔地中海和直布罗陀海峡与欧洲相望,东北隅以狭长的红海和苏伊士运河与亚洲相隔。

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非洲大陆及其被动大陆边缘和板块边界(大洋中脊)

(据互联网资料)

二、非洲的气候和生态环境

非洲有“热带大陆”之称,气候高温、少雨、干燥,气候带分布呈南北对称状。赤道横贯大陆中央,气候一般从赤道随纬度增加而降低。
全洲年平均气温在20℃以上的地带约占全洲面积的95%,其中一半以上的地区终年炎热,有将近一半的地区有着炎热的暖季和温暖的凉季。乞力马扎罗山位于赤道附近,因海拔高,山顶终年积雪。
非洲降水量从赤道向南北两侧减少,降水分布极不平衡,有的地区终年几乎无雨,有的地方年降水多达10000mm以上。整个大陆1/3的地区年平均降水量不足200mm。东南部、几内亚湾沿岸及山地的向风坡降水较多。
整个非洲绝大多数区域处在热带地区。非洲气候有明显的带状分布,受其影响非洲的自然带和植被分布也有类似的特征。相同的自然带和植被带在南北半球对称分布,从中央向南北两侧为热带雨林热带草原、亚热带-热带沙漠等,以热带气候类型为主。形成这种气候特征的最主要影响因素是纬度,在纬度分布上非洲几乎关于赤道对称,介于南、北纬35°之间。在赤道附近,常年受到赤道低压带的控制,盛行上升气流,终年高温多雨,形成热带雨林气候,刚果盆地是典型代表;而在热带雨林气候南北两侧,受到赤道低压带和信风带交替控制,气候特征表现为终年高温,分明显的干湿季节,形成了热带草原气候。

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非洲大陆现代植被-气候分布图

(据互联网资料)

三、非洲的地貌特征

非洲陆地总面积为3020×104km2,(包括附近岛屿),约占世界陆地总面积的20.2%,为世界第二大洲。非洲大陆北宽南窄,呈不等边三角形。南北最长约8000km,东西最宽约7500km。
非洲大陆海岸线全长30500km。海岸比较平直,缺少海湾与半岛。非洲是世界各洲中岛屿数量最少的一个洲。除马达加斯加岛(世界第四大岛)外,其余多为小岛。岛屿总面积约62104km2,占全洲总面积不到3%。
非洲为高原大陆,地势平坦,平均海拔750m,明显的山脉仅限于其南北两端。地势大致以刚果河河口至埃塞俄比亚高原北部边缘为界,东南半部地形海拔较高,西北半部较低。东南半部被称为高非洲,海拔多在1000m以上,有埃塞俄比亚高原(海拔在2000m以上,有“非洲屋脊”之称)、东非高原和南非高原。西北半部被称为低非洲,海拔多在500m以下,大部分为低高原和盆地。海拔200m以下的平原多分布在沿海地带。

非洲大陆的地貌高程图

非洲大陆现代构造略图

(据互联网资料)

非洲地貌特点可以归纳为东、西两个被动陆缘,南、北两个山系,中、东部裂谷系发育。

四、非洲大陆的水系分布特点

非洲大陆地势东南向西北倾斜,其水系多流入大西洋(包括地中海)。

干旱地区广大和大陆边缘多山的地形特征,造成大陆内流区和无流区面积广阔而沿海河流水系相对短小。内流区与无流区面积约900多万平方千米,包括撒哈拉沙漠、卡拉哈里沙漠、纳米布沙漠以及东非大裂谷湖区等。

降水地区差异悬殊决定了非洲水系的分布格局。大陆东部纵贯南北的主要分水岭,将其水系分为大西洋流域和印度洋流域。外流流域面积2030万平方千米,其中,印度洋流域约占四分之一,大河较少;大陆东南部地区,终年受印度洋暖湿气流影响,降水丰沛,地表径流充足,形成赞比西河等较大水系。大西洋流域占四分之三,地势低平,较大河流多分布于此。赤道地区终年多雨,水源充足,地表起伏不大,河流众多,形成著名的刚果河水系。

非洲四大河流分别是尼罗河、刚果河、尼日尔河和赞比西河。

尼罗河位于非洲东北部,发源于非洲东北部的布隆迪高原,主要流经热带草原气候和热带沙漠气候分布地区,自南向北流动注入地中海,全长6670千米,是世界上最长的河流。

非洲的中西部地区刚果河的流程约为4700千米,是非洲第二长河。其源头位于赞比亚境内,总体呈自南向北流动,进入刚果盆地后,河流流向逐渐转向西北、西到西南的弧形流动,最终向西南方向流出刚果盆地,注入大西洋几内亚湾。其流域面积超过400万平方千米,是非洲流域面积最大的河流。流域基本上位于赤道热带雨林气候区,流域内年降水量丰富,形成庞大的支流体系,从刚果盆地周围向中心流动,形成“向心状水系”。

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非洲大陆地形水系分布及其流域划分

(左图据互联网资料)

(右图www.visualcapitalist.com;Szűcs Róbert制图,2018)

尼日尔河位于赤道以北的西非地区,全长4200千米,流域面积约为209万平方千米,处于热带草原和热带雨林气候区。其源头位于富塔贾隆高原。受到山地地形阻挡,河流向东北方向的内陆地区流动,中游段流向折向东方,然后又改为往东南方向流动,在西非画出倒U型,最终由北向南流动注入几内亚湾。

赞比西河位于非洲东南部地区,发源于赞比亚西北部边境山地,与刚果河的源头十分接近。赞比西河发源后往东南方向流动,最终注入印度洋,流程约为2660千米,是非洲第四大河流。赞比西河的流域面积约为135万平方千米。

五、非洲的板块构造

非洲板块最早由Le Pichon(1968)创名,其范围包括大西洋中脊南段以东,印度洋中脊以西,北至地中海,南抵南极板块,是最早划分的世界六大板块之一。

非洲板块的西界是离散边界,形成中大西洋海岭的中段和南段,非洲板块隔此边界在北部与北美洲板块相接,在南部与南美洲板块相接。非洲板块的东北界与阿拉伯板块相接,东南界与印度-澳大利亚板块相接,在北部和南部与之相邻的则分别是欧亚板块和南极洲板块。除了与欧亚板块之间的北界外,其余边界均是离散边界。

非洲板块及周缘构造单元分布图

(制图软件:Gplate2.0)

非洲-阿拉伯半岛可以划分为三个次级板块:阿拉伯板块、努比亚(非洲主体)板块和索马里板块,三者正在发生张裂运动。东非裂谷系可以划分为北支、东支、西支,构成索马里板块与非洲板块正在分离的界线。

印度板块、阿拉伯板块和非洲板块目前总体向北东运动,三者运动速率分别为6.8mm/yr、4.6mm/yr、3.2mm/yr,非洲板块运动速率最小。

非洲板块构造特征

(Gaina et al., 2013)

图中标示了环非洲大洋地壳的等时线(灰色线条),在大陆和大洋地区标出火山区(volcanic provinces)(粉红色)红色线条代表活动的大洋中脊,黑色线条代表海沟和挤压边界,绿色代表转换断层边界

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非洲板块周缘及洋中脊推力应力场分布图

(Mahatsente and Coblentz,2015)

六、非洲地质组成

前寒武系变质基底广泛分布,占据非洲大部地区。而非洲缺乏造山带。非洲大陆基底的形成主要与泛非事件有关,后者在晚新元古代形成冈瓦纳超大陆的时候到达顶峰(Kröner et al., 2004)。

非洲地质图

(据互联网资料)

非洲分布有80余个古生代以来沉积盆地,占据非洲约近40% 面积。这些不同类型沉积盆地类型有复合盆地、被动陆缘裂谷—拉分盆地、三角洲盆地和内陆裂谷盆地等(裴振洪等,2004)。涉及古、中生代克拉通盆地,中、新生代大陆边缘盆地,裂谷盆地和大陆边缘进积三角洲(盆地)等(江文荣等,2005)。

非洲大陆构造区划图

(据互联网资料)

非洲白垩纪-新近纪构造图

(据互联网资料)

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北非中新生代走滑构造-伸展盆地构造略图

(据互联网资料)

七、非洲的超级地幔柱

全球地震层析成像结果表明,地幔底部(约2800km深)发育两个明显的剪切波低速异常区,其地表投影与太平洋板块和非洲板块相对应(Becker and Boschi,2002),被称为大型剪切波低速异常区(Large Low Shear wave Velocity Provences,LLSVPs)。

Torsvik et al.(2008)将300Ma以来大火成岩省的喷发位置与其范围对比,发现剪切波1%低速异常等值线 (δvS=-1%) 轮廓与LIPs的形成具有较好的对应关系,Burke et al. (2008)称其为 Plume Generation Zones (PGZs),提出该PGZs是全球主要地幔柱和大火成岩省产生的区域,并认为其位置在300Ma以来基本没有改变。

地幔剪切波低速异常区叠合250Ma以来大岩浆岩省及热点分布

(Torsvik et al., 2008)

全球地幔构造成像剖面构造解释图

沿着全球构造赤道方向上建立构造断面图(从南极观察)(Torsvik et al.,2014)

下地幔分别在非洲(Tuzo)和太平洋(Jason)下方出现两个对跖的LLSVPs,它们对应于残余大地水准面升高的区域(红色虚线)。粗虚线表示大地水准升高区和降低区。大地水准面升高区主要反映下伏热化学堆密度过大。它们的边缘、即地幔柱生成带(PGZs),是LIP和金伯利岩的主要源区。Tuzo和Jason上方的细箭头表示残余大地水准面的形成主要与这些高温致密的地幔构造上方的上浮和涌动相关。

八、非洲的地质演化历史

非洲大陆保存着约占据整个地球历史75%的漫长地质记录。

泛非造山运动(The Pan-African orogeny,约600-500Ma),将古陆核(Kernels)或者克拉通拼合在一起(如西非、刚果、喀拉哈里和坦桑尼亚),形成冈瓦纳大陆以及在晚古生代形成的泛大陆(Van Hinsbergen et al.,2011)。

侏罗纪以来,非洲经历了冈瓦纳超大陆裂解,及其大西洋和印度洋盆地的形成演化过程。泛大陆的裂解,主要是通过中大西洋、印度洋和大西洋南部的张开,逐渐形成非洲大陆及其周围洋盆,同时非洲也经历了复杂的向北俯冲活动的特提斯造山带构造演化历史(Van Hinsbergen et al.,2011)。

冈瓦纳古陆的组成

(Gray et al.,2007)

非洲与南美洲大陆构成西冈瓦纳大陆

南大西洋两岸中生代以来岩相古地理演化

(据互联网资料)

阿尔卑斯-扎格罗斯造山带构造略图

(据互联网资料)

本文据(李江海,2022,《世界地质》(讲义))修改补充

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