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| 漫话非洲板块（6） |
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漫话非洲板块（6）
胡经国
三、板块地质
1、非洲地质
⑴、地质概要
非洲大陆位于东半球，地跨赤道南北，南北最长约为8000公里，东西最宽约为7500公里，有56个国家和地区。
非洲大陆是地球上第二大大陆，也是地球上已知最大的含有太古代克拉通（>25亿年）地壳的地区。
非洲大陆前寒武纪地层广泛发育，占据了该大陆大约80%以上的地区；仅在该大陆的西北部边缘和南部边缘有显生宇造山带。
非洲大陆构造线走向主要为南北向或北东－南西向，前寒武纪地层全部强烈褶皱，并伴有花岗岩、混合岩入侵。在非洲大陆东部，发育有世界著名的东非大裂谷，沿大裂谷两侧有大范围的新生代火山岩分布。
另有资料显示，非洲大陆除了北部地区以外，从前寒武纪起就是一个比较稳定的隆起陆块。非洲南部距今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。在这里，不整合覆盖在太古宙结晶基底上的沉积地层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，因此被认为与前述几个洲曾经同属于冈瓦纳古陆。
①、地层岩性
非洲大陆各时代地层均有发育，其中以太古界、下元古界和中上元古界最为重要，其次为古生界。
非洲大陆太古界地层主要分布在南非、津巴布韦、博茨瓦纳、坦桑尼亚、民主刚果、乌干达、苏丹、几内亚、利比里亚、塞拉利昂、埃塞俄比亚等国；岩性主要为一套中深变质的铁镁质到长英质火山岩、火山碎屑岩系，上部含较多沉积岩。
下元古界主要分布在西部非洲和中部非洲一带；其岩性为中浅变质的中基性、中酸性火山岩、火山碎屑岩和沉积岩系。
中上元古界主要分布在南部非洲和中部非洲一带；岩性主要为一套浅变质到未变质的碎屑岩系和碳酸盐岩系。
古生界地层主要分布在摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯和南非等国，在纳米比亚、津巴布韦、博茨瓦纳、莫桑比克、马拉维、马达加斯加、几内亚、尼日利亚、民主刚果、马里、毛里塔尼亚等国也有分布；岩性主要为一套碎屑岩、碳酸盐岩和含煤沉积。
中生界地层分布较为局限；岩性主要为一套火山岩、火山碎屑岩和碎屑沉积岩。
新生代地层以现代碎屑沉积和风沙沉积为主。
②、前寒武纪含矿建造
前寒武纪历史在非洲大陆的地史演化中占有特殊重要的地位。同时，在非洲大陆前寒武纪地层中还发育了多个重要的含矿建造（岩系）。其中，最为重要的含矿建造包括：太古代绿岩带含金建造；晚太古代含铁建造（BIF）；晚太古代含金、金刚石砂砾岩建造；早元古代绿岩带含金建造；早元古代含金（金刚石）砂砾岩建造；中晚元古代含铜（钴）砂页岩建造；中晚元古代含锰建造等。
③、构造演化特点
非洲大陆在其演化发展中经历了多期次多阶段的构造作用、岩浆作用、变质作用和沉积作用。但是，总体看来，各个时期的地质构造作用特点可以简单归纳如下：
A、前寒武纪时期
地质作用的主要特点是，多期多阶段的板块碰撞拼合作用、裂谷作用、火山喷发作用、岩浆侵入活动、大规模花岗岩化混合岩化作用和多期次的变质作用，造就的主要金属、非金属矿床包括金、铜、铬、铂族、锰、铁、镍、钒、钛、铀、石墨、金刚石。
B、古生代时期
主要表现为多期、多阶段的大规模海水进退和盆地升降作用，含煤地层发育。
C、中新生代时期
主要表现为强烈裂谷作用和大范围的基性超基性、中酸性岩浆侵入和喷出活动，以及现代沉积作用等，造就了非洲大陆千姿百态的地形地貌和丰富的油气矿床、内生金刚石矿床、贱金属矿床、铀矿床和各种砂矿矿床。
⑵、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。非洲地台包括除了大陆西北缘从摩洛哥到突尼斯的阿特拉斯山脉以外的非洲大陆、马达加斯加岛和在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历了以下4个演化阶段：
①、地壳初始形成阶段（＞35亿年）
早古生代后期，在非洲中南部出现了一些古老陆核。例如：在津巴布韦克拉通上有36±2.9亿年的英闪片麻岩；在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35.7亿年；在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大约开始于34亿年；卡普瓦尔地台克拉通化开始于31亿年；东非地台克拉通化开始于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，再经构造变动后成为褶皱带。例如，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运动。
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到构造运动的影响，其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。这些盆地具有石炭纪－第三纪盖层沉积，如卡鲁盆地全部由卡鲁系充填，其轴部深达6000米。后期的加里东、海西和阿尔卑斯运动仅影响非洲大陆的西北边缘以及东部、西部的沿海地带。
从白垩纪开始，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。这是两条地球上最大的裂谷带。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裂谷、湖泊和盆地；其边缘为相互平行的阶梯状断层群；并且伴有火山和地震活动。裂谷带一般深为1000～2000米，宽为30～60公里，在坦桑尼亚境内的东非裂谷宽达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。
东非裂谷形成期从中生代开始。其成因与侏罗纪时印度洋的形成和白垩纪时大西洋的打开有关，而且其张裂重叠在泛非运动时形成的活动带上。至今还继续保持活动，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。
⑶、地层岩性
①、前寒武系
前寒武系分布广泛，在非洲的大部分地区都可以见到。它由变质程度不同的岩层组成，并且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。其下部为一套以超铁镁质岩为主的火山岩；著名的科马提岩即产在斯威士兰超群的科马提组中；超铁镁质岩地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。
在斯威士兰超群之上不整合覆盖了一套几乎未变质的沉积－火山岩系，其时限为30～17.5亿年。
其中，晚太古代的多米尼昂里夫超群和维特沃特斯兰德超群均有含金、铀的砾岩层。
早元古代的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为一套夹有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。
晚元古代地层主要分布在中非和西非，为陆相和陆表海沉积，并且有3期冰成岩沉积。在南非晚元古代地层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，因此该群上部属于早寒武世。
链接：科马提岩
科马提岩（komatite）为超基性喷出岩。1969年，它首次被发现于南非巴伯顿山地的科马提河（Komati）流域，因而得名。其原意只限于太古代绿岩中枕状岩流顶部的、具有鬣刺结构的超镁铁质熔岩。
根据SiO2和MgO的含量，科马提岩分为以下两类：
橄榄石科马提岩（ωb）；SiO2＜44%，MgO=20～40%
玄武质科马提岩（ωb）；SiO2=44～56%，MgO=9～20%
科马提岩，又称为镁绿岩，是从含18%～32%的MgO的高温岩浆中结晶出来的一类超镁铁质熔岩。其成分与深成的橄榄岩相当。常常形成枕状构造，具有冷凝的流动顶盖，并且通常显示发育良好的鬣刺结构：即在大量玻璃基质中橄榄石和辉石晶体呈骸晶状或刀片状彼此交生。常与拉斑玄武岩呈互层状产出。其中，更加富镁的变种，常称为橄榄岩质科马提岩；可在TAS图解中按化学成分确定。
科马提岩主要由橄榄石、辉石的斑晶（或骸晶）和少量铬尖晶石以及玻璃基质组成；具有枕状构造、碎屑构造；具有典型的鬣刺（鱼骨状或者羽状）结构，这种结构的特点是橄榄石呈细长的锯齿状斑晶，这是淬火结晶的产物。在化学成分上，典型的科马提岩，以MgO＞18%（无水）、CaO∶Al2O3＞1、高Ni、Cr、Fe/Mg、低碱为特征。
在岩石学研究的早期，曾经认为超基性岩是一种无喷出相的岩石。科马提岩的发现对于证实超基性岩的岩浆成因具有重要意义。它是地幔高度部分熔融的产物，是地球早期富镁原始岩浆的代表。现今，科马提岩一词已经被扩大使用，在广义的科马提岩中，还包括与之有成因联系和具有科马提岩某些特征的玄武岩。因此，有人认为，在矿物组成和结构上还应包括快速生长的、具有细杆状骸晶结构的辉石。在化学成分上，提出玄武质科马提岩的MgO＞12%（或＞9%），CaO∶Al2O3＞0.8。有人将广义的科马提岩分为橄榄质科马提岩（典型科马提岩）、玄武质科马提岩和科马提质玄武岩；对于后两者使用慎重。
在南非、澳大利亚西部、芬兰、美国、加拿大的太古代绿岩中，常有科马提岩出露。与科马提岩有关的矿产有：金、铜、锑、镍，其中镍矿储量尤为丰富；有时也有：温石棉、菱镁矿、滑石等矿床。
中国的科马提岩
在山东省蒙阴县坦埠镇龙虎寨村，发现太古宙时期的科马提岩。科马提岩是一种富含高铁镁等多种金属元素的超基性熔岩。至2018年，全世界被公认的著名科马提岩仅有五处，它们分别存在于：南非的马伯顿、澳大利亚的皮尔巴拉、加拿大的阿比提比，中国山东省新泰市羊流镇雁翎关，再一个就是中国山东省蒙阴县坦埠镇龙虎寨村。
羊流镇雁翎关的科马提岩是迄今中国被公认的具有典型鬣刺结构的太古宙科马提岩。它的发现为泰山申报地质公园提供了有力证据，对于中国乃至世界的地质演化历史研究具有极其重要的指导意义，是世界性的科研成果。
坦埠镇龙虎寨村发现的具有典型鬣刺结构的太古宙科马提岩，是中国唯一的具有鬣刺结构的科马提岩出露区。它是迄今为止对沂蒙山地质研究的最新发现，进一步证实了鲁西地区是华北地台上乃至世界上最典型的太古代绿岩带之一，为沂蒙山地质公园的成功申报具有重要意义。
中国湖南益阳玄武岩质科马提岩的鬣刺结构是橄榄石、单斜辉石的中空骸晶呈放射状、束状、平行状、毛发状、丛状等晶团或晶群,，列于极细小的橄榄石、辉石、火山玻璃等物质组成的基质之中。橄榄石已蛇纹石化、滑石化、碳酸盐化等；单斜辉石变化较弱或已被透闪石化、绿泥石化等；基质已脱玻化；因此为鬣刺结构假象。橄榄石骸晶长为0.25～0.75毫米，宽约为0.025毫米；单斜辉石骸晶长为0.1～0.5毫米，宽为0.025～0.05毫米，属于显微鬣刺结构。
②、古生界
古生界大部分出露在非洲北部，当海进范围最大时可达到几内亚湾。
寒武系除了南非纳马群以外，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，含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，分布在西非和撒哈拉地区。而南非、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，只在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，花市丰富。南非早泥盆世地层为海相砂页岩。
西北非从石炭系上威斯特伐利亚阶开始为陆相含煤沉积。
二叠系含典型冈瓦纳相舌羊齿（Glossopterisindica）植物群。其上三叠系的博富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有高原玄武岩特征。
③、中生界
中生界在北非主要为海相沉积，在三叠系碳酸盐岩中夹有盐岩和石膏层。
侏罗系除了发育高原玄武岩以外，整个大陆几乎都处于剥蚀时期；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，沿东部、西部海岸一直伸向南非开普山，动物群属于印度－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，为陆相和泻湖相沉积。
④、新生界
在白垩纪以后，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；海相沉积仅出现在北非和大陆东部、西部海岸一带，为货币虫灰岩和有孔虫页岩、泥灰岩。2022年9月12日编写于重庆
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