二、古老大陆的发展过程

在讨论地球表面结构的问题时,非洲大陆占有特别重要的地位。它是大陆漂移学说的基础,是断裂谷地发育的典型地区,也是金伯利岩筒最多而又密集的地区。由于自古生代早期起它的大部分地面都已成为陆地,老地层出露面积很广,所以为地壳早期历史的研究提供了丰富的资料和方便的条件。

根据现有资料,人们确认非洲大陆包含着8个古老陆核:①特朗斯瓦(Transvaal)、②罗德西亚(Rhodesia)、③赞比亚(Zambia)、④多多马—尼扬萨(Dodoma-Nyansa)、⑤开赛(Kasai)、⑥加蓬—喀麦隆(Gabon-Cameroons)、⑦塞拉利昂—象牙海岸(Sierra Leone-IvoryCoast)、⑧毛里塔尼亚(Mauritania)。

特朗斯瓦陆核位置最南,它由年龄至少为 27×108a的变质沉积岩、变质火山岩和侵入岩组成。它的山地部分是老于30×108a的、经过褶皱的沉积岩和火山岩形成的复杂的“片岩带”。片岩带的边缘遭受基性岩、超基性岩和花岗岩的侵入。这个陆核是非洲大陆最古老的部分。

稍北是罗德西亚陆核。这里也存在着残余片岩带被后期侵入岩包围的现象。片岩带地层的年龄至少有26—27×108a,也有可能达30×108a。这个陆核内部有一个特别重要的大岩墙。它是侵入片岩带内的主要由基性岩和超基性岩组成的岩体,走向北北东,延长500km以上,年龄至少为 25×108a,也有可能达28×108a。

再北是赞比亚陆核,它的地层古老是公认的,但目前尚无确切的年龄资料。

更向北是多多马-尼扬萨陆核。这个陆核可分为岩性不同的两部分。在坦桑尼亚中部,陆核主要由花岗岩、花岗闪长岩、酸性片麻岩和伴生有褶皱变质岩的混合岩组成。它们的年龄至少为23×108a,也有可能更老些。在坦桑尼亚北部、肯尼亚西部和乌干达东部,陆核下部的组成岩石是酸性火山岩、基性火山岩、石英岩、泥岩和条带状铁岩。陆核上部是另一套由砂质及粘土质沉积岩和火山岩组成的岩系。它们的年龄至少为255×107a,下部岩系可能老于29×108a。

中部非洲的开赛陆核由片麻花岗岩、紫苏花岗岩、麻粒岩等组成。花岗岩化和紫苏花岗岩化的年龄大约是27×108a。

几内亚湾顶部的加蓬-喀麦隆陆核也呈现出类似的情况。

向西是塞拉利昂-象牙海岸陆核,它的主要组成岩石是云母片岩、石英岩、钙质岩、铁岩和变质的基性及酸性火山岩。它们遭到同一运动期花岗岩及伟晶岩的侵入。这些地层的年龄约28×108a。

非洲西北部的毛里塔尼亚陆核由变质沉积岩和变质火山岩组成,其年龄约在25—26×108a。

这些古陆核在经受侵蚀及后期的地壳变动以后,往往成为沉积作用和火山活动的场所。这方面最清楚的例子是特朗斯瓦陆核。那里的后期沉积岩和火山岩总厚度达10000m以上。其他陆核上也存在着类似的规模不等的沉积和火山活动的现象。

在距今185±25×107a前后,非洲大陆发生了相当广泛的地壳运动。8个古陆核合并成4个稳定的克拉通(Craton):①罗德西亚-特朗斯瓦克拉通。②坦桑尼亚(Tanzania)克拉通。③安哥拉-开赛(Angola-Kasai)克拉通。④西非(West African)克拉通。这些克拉通境内也有后期的沉积物,但它们表明在沉积以后,只经过造陆运动而没有经过造山运动。例如特朗斯瓦克拉通上早于14×108a而晚于19×108a的石英岩、砂岩、页岩及砾岩等至今尚保持着水平或准水平的产状。类似的稳定状态也存在于其他几个克拉通之内。

与此同时,有一些地带却出现了和这些克拉通相反的情况。它们在进行着地槽型的沉积。其中最主要的是中非的吉巴里德带(Kibaride Belt)和南非的纳马夸兰—纳塔尔带(Namaqualand-Natal Belt)。的沉积厚度达10000 m左右;它在扎伊尔与坦桑尼亚之间呈北北东方向,北端在乌干达西南部折而向西,消失于扎伊尔盆地的较新岩层之下。后者虽然在岩性上和前者并不一致,但年代大致相同。据判断它们是互相连通的同一类型的构造产物。在距今11±2×108a时,非洲中南部发生了一次重要的造山运动。它使固结硬化的吉巴里德带附加到安哥拉-开赛及坦桑尼亚这两个克拉通的边缘而联成一个刚果克拉通。而纳马夸兰-纳塔尔带也和罗德西亚-特朗斯瓦克拉通结合而形成卡拉哈里克拉通。这样,它们就和西非克拉通形成非洲三个稳定的地区。刚果克拉通上面的前寒武纪晚期地层和卡拉哈里克拉通上面的一些甚至更老的地层都没有受到以后造山运动的影响这一事实,可以说明两者的稳定程度。而西非克拉通则从185±25×108a造山运动以后就已趋于稳定。

但是,在这三个稳定地区以外的非洲大陆范围内却普遍受到发生在距今约5.5±1.0×108a的泛非造山运动(Pan-African Orogeny)影响。 这次运动使面积相当于半个非洲的地区固结硬化,并与三个克拉通联结而形成稳定至今的非洲大陆的主体。后来,晚古生代至早中生代的造山运动又使南端的开普褶皱带 (Cape Fold Belt)及西北边缘的毛里塔尼亚 (Maurita-nides)褶皱带并入非洲大陆;第三纪的造山运动又为非洲大陆添加了最北端的阿特拉斯山地。

第三纪的构造运动在非洲的东北部也有强烈的表现。非洲东北部原先与亚洲是联成一片的。从第三纪开始到始新世末这个地区一直处于大面积的垂直上升状态,从而形成一个非洲阿拉伯穹地。继续不断的上升使这个地区的硅铝层逐渐变薄,最后发生分裂,出现一分为三的局面:①阿拉伯部分,②埃及-苏丹-埃塞俄比亚部分,③索马里部分,这三部分之间的断裂带分别成为原始的红海、亚丁湾和埃塞俄比亚的断裂谷。在中新世,垂直运动转变为水平运动,从那时以来,在红海南端形成一个宽约 50km的洋壳,而亚丁湾的洋壳宽达 200km,可见水平运动的幅度很大。这样,除苏伊士地峡一小段外,非洲和亚洲就分裂开了。

中新世和上新世的构造运动在非洲大陆上形成西北-东南、东北-西南的两组断层。阿尔及利亚南部的阿哈加尔地区,利比亚与乍得边境的提贝斯提地区,埃塞俄比亚境内,东非地区,喀麦隆地区及几内亚湾东部的岛屿区域,均发生了断裂活动。

第四纪时构造运动显著减弱,但并未停止,撒哈拉中部的山地还在继续上升。

非洲大陆虽然从泛非运动以后,除局部地区外,已经没有发生过造山运动,但造陆运动却并未停止。非洲北部在古生代有过多次海侵。

寒武纪海相地层见于摩洛哥南部、西撒哈拉及毛里塔尼亚等地。在埃及钻井时也发现有此类地层。

奥陶纪海相砂岩在北非、西非及撒哈拉地区分布很广。发生在本纪的加里东运动虽未造成象欧洲、北美洲那样的巨大褶皱,但把中、西撒哈拉地区抬升约1000 m。

志留纪海相地层仅见于西北非一带。泥盆纪海相地层分布较广,北非、撒哈拉、几内亚、加纳及加蓬都有分布。

石炭纪早期的海相地层见于北非,中、西撒哈拉及埃及等地。本纪中晚期发生海西运动,毛里塔尼亚山脉就在此时出现。它呈南北向,从摩洛哥延伸至几内亚。山脉的老地层发生变质,向东倾斜,在部分地区掩覆于平整的古生代地层之上。在大陆的其他部分,运动的表现形式为大规模隆起和沉降。

二叠纪的海相地层见于突尼斯南部、埃及与坦桑尼亚沿海地区。其他地区二叠纪沉积地层都是陆相的。

在非洲南部古生代海相地层极为少见,目前仅知纳米比亚(寒武纪)、南非(奥陶纪及泥盆纪)及莫桑比克海峡沿岸(二叠纪)有分布不广的海相地层,其他地区则完全缺失。卡罗系分布虽广,但它是陆相的。这一大范围的长期的海相沉积的间断,表明非洲南部的主体是一块真正的古陆。

在中生代,海侵范围再次扩大。三叠纪海相地层在西北非、南撒哈拉、埃及、坦桑尼亚的部分地区及马达加斯加北部都有发现。侏罗纪海侵范围更向西扩及西撒哈拉和塞内加尔。在侏罗纪中期,印度洋也侵进索马里、厄立特里亚(Eritrea)等地。三叠纪末及侏罗纪初,南部非洲有较强烈的构造运动,开普山脉的褶皱、卡罗(Karroo)盆地的上升、大量玄武岩的喷发是它的主要表现。白垩纪期间发生一些特殊的岩浆活动,形成了含金刚石的金伯利岩筒。

在第三纪,非洲大陆上有强烈的构造活动和岩浆活动,也沉积了相当广的海、陆相地层。

古新世海相地层见于北非、西非、撒哈拉等地。始新世、渐新世、中新世海相地层见于北非、西非及印度洋沿岸一带。陆相地层面积不广,分布也较分散,根据化石确认,它们的时代分别属于下始新世、上始新世、渐新世、下中新世和上中新世。埃及法尤姆地区的渐新统地层含有哺乳动物、鸟类及鱼等化石。图尔卡纳湖及维多利亚湖沿岸的下中新统地层中含有乳齿象化石。上中新统地层中含有三趾马及最古老的灵长类化石。