Кратон Каапвааль ( с центром в провинции Лимпопо в Южной Африке ), наряду с кратоном Пилбара в Западной Австралии, являются единственными оставшимися участками нетронутой коры возрастом 3,6–2,5 млрд лет назад (миллиарды лет назад) на Земле. Сходство находок горных пород обоих этих кратонов , особенно перекрывающих их позднеархейских отложений , позволяет предположить, что когда-то они были частью суперконтинента Ваалбара . [1]
Кратон Каапваал занимает площадь около 1 200 000 км 2 (460 000 квадратных миль) и соединяется с кратоном Зимбабве на севере поясом Лимпопо . На юге и западе кратон Каапвааль окружен протерозойскими орогенами , а на востоке — моноклиналью Лебомбо , которая содержит юрские магматические породы , связанные с распадом Гондваны . [2]
Кратон Каапвааль сформировался и стабилизировался между 3,7 и 2,6 млрд лет назад [2] в результате внедрения крупных гранитоидных батолитов , которые утолщали и стабилизировали континентальную кору на ранних стадиях дугового магматизма и цикла седиментации . Кратон представляет собой смесь раннеархейских (3,0–3,5 млрд лет) гранитных зеленокаменных террейнов и более древних тоналитовых гнейсов (около 3,6–3,7 млрд лет), прорванных множеством гранитных плутонов (3,3–3,0 млрд лет). Последующая эволюция кратона Каапвааль (3,0–2,7 млрд лет назад), как полагают, связана с столкновением континента и дуги, которое вызвало перекрывающую последовательность бассейнов, заполненных мощными толщами как вулканических , так и осадочных пород. Затем последовало эпизодическое расширение и рифтинг, когда были разработаны последовательности Габороне-Канье и Вентерсдорп. Раннеархейская кора хорошо обнажена только на восточной стороне кратона и представляет собой коллаж субдоменов и блоков земной коры, характеризующихся характерными магматическими породами и деформациями.
Позднеархейский метаморфизм соединил южную окраинную зону кратона Каапваал с северной окраинной зоной кратона Зимбабве примерно 2,8–2,5 млрд лет назад орогеническим поясом Лимпопо шириной 250 километров (160 миль) . Пояс представляет собой зону тектонитов гранулитовой фации простирания с востока на северо-восток, разделяющую гранитоидно - зеленокаменные террейны кратонов Каапвааль и Зимбабве.
Эволюцию земной коры Центральной зоны Лимпопо можно разделить на три основных периода: 3,2–2,9 млрд лет, 2,6 млрд лет и 2,0 млрд лет. Первые два периода характеризуются магматической активностью, приведшей к образованию архейских тоналит-трондьемит-гранодиоритов (ТТГ). ), такие как гнейсы Песчаной реки и Булайская гранитная интрузия. В условиях раннего протерозоя высокой степени метаморфизма произошло частичное плавление, в результате которого образовалось большое количество гранитного расплава. [3]
Нет никаких указаний на то, что последовательность от неоархейского до раннего палеопротерозоя на кратоне возникла в результате орогенического события 2,65–2,70 млрд лет, сохранившегося в метаморфическом комплексе Лимпопо. Однако более молодые позднепалеопротерозойские краснопластовые толщи содержат цирконы этого временного интервала, а также много детритовых цирконов ~2,0 млрд лет. Это означает, что комплекс Лимпопо вместе с кратоном Зимбабве присоединился к кратону Каапвааль только примерно 2,0 млрд лет назад во время формирования мобильного пояса Магонди, который, в свою очередь, стал источником объемных позднепалеопротерозойских красных отложений на юге Африки. [4] Свидетельства горизонтального расслоения и речной эрозии можно найти по всему массиву Уотерберг в центральной зоне Лимпопо.
Зеленокаменный пояс Барбертона, также известный как горы Махонджва , расположен на восточной окраине кратона Каапваал. Он хорошо известен своей золотой минерализацией и коматиитами , необычным типом ультраосновной вулканической породы, названной в честь реки Комати, протекающей через пояс. Некоторые из самых старых обнаженных пород на Земле (возраст более 3,6 млрд лет назад) расположены в зеленокаменном поясе Барбертон в районах Эсватини-Барбертон и содержат некоторые из древнейших следов жизни на Земле. Только породы, найденные в Зеленокаменном поясе Исуа в Западной Гренландии , старше.
Архейский Йоханнесбургский купол расположен в центральной части кратона Каапвааль и состоит из трондьемитовых и тоналитических гранитных пород, прорванных в мафит-ультрамафитовый зеленокаменный камень. [2] Исследования с использованием U-Pb-датирования единичных цирконов для образцов гранитоидов дают возраст 3340 +/- 3 млн лет назад и представляют собой самую старую гранитоидную фазу, обнаруженную на сегодняшний день. «После внедрения трондьемит-тоналитовых гнейсов на куполе произошел дальнейший период магматизма, который привел к внедрению основных даек, которые проявляются в виде роговообманковых амфиболитов. Возраст этих даек еще предстоит определить количественно, но они попадают в пределы временные ограничения, налагаемые возрастом трондьемитовых гнейсов (3340–3200 млн лет назад) и более поздних секущих калиевых гранитоидов.
Эти породы, состоящие в основном из гранодиоритов, представляют собой третье магматическое событие и занимают область батолитовых размеров, простирающуюся через большую часть южной части купола. Южная и юго-восточная части батолита состоят в основном из среднезернистых однородных серых гранодиоритов, датированных 3121 +/- 5 млн лет назад.... Данные в сочетании с данными других частей кратона Каапвааль еще раз подтверждают мнение о том, что эволюция кратона была длительной и эпизодической, и что он рос за счет аккреционных процессов, становясь в целом моложе к северу и западу ок. Барбертон-Эсватини гранит-зеленокаменный террейн возрастом 3,5 млрд лет, расположенный в юго-восточной части кратона» [5]