Кратон Каапвааль (с центром в провинции Лимпопо в Южной Африке ), наряду с кратоном Пилбара в Западной Австралии, являются единственными оставшимися областями нетронутой 3,6–2,5 млрд лет назад коры на Земле. Сходство записей горных пород из обоих этих кратонов , особенно вышележащих позднеархейских последовательностей , позволяет предположить, что они когда-то были частью суперконтинента Ваалбара . [1]
Кратон Каапвааль занимает площадь около 1 200 000 км 2 (460 000 кв. миль) и соединен с кратоном Зимбабве на севере поясом Лимпопо . На юге и западе кратон Каапвааль окружен протерозойскими орогенами , а на востоке — моноклиналью Лебомбо , содержащей юрские магматические породы , связанные с распадом Гондваны . [2]
Кратон Каапвааль образовался и стабилизировался между 3,7 и 2,6 млрд лет назад [2] в результате внедрения крупных гранитоидных батолитов , которые утолщили и стабилизировали континентальную кору на ранних стадиях магматизма и цикла седиментации , связанных с дугой . 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 различными гранитными плутонами (3,3–3,0 млрд лет). Последующая эволюция кратона Каапвааль (3,0–2,7 млрд лет) считается связанной с коллизией континента и дуги, которая привела к наложению последовательности бассейнов, заполненных мощными последовательностями как вулканических , так и осадочных пород. Затем последовало эпизодическое расширение и рифтогенез , когда были развиты последовательности Габороне-Канье и Вентерсдорп. Раннеархейская кора хорошо обнажена только на восточной стороне кратона и представляет собой совокупность субдоменов и блоков земной коры, характеризующихся характерными магматическими породами и деформациями.
Поздний архейский метаморфизм соединил Южную краевую зону кратона Каапвааль с Северной краевой зоной кратона Зимбабве примерно 2,8–2,5 млрд лет назад орогеническим поясом Лимпопо шириной 250 километров (160 миль). Пояс представляет собой зону простирания тектонитов гранулитовой фации с востока на северо-восток , которая разделяет гранитоидно-зеленокаменные террейны кратонов Каапвааль и Зимбабве.
Эволюцию земной коры Центральной зоны Лимпопо можно суммировать в три основных периода: 3,2–2,9 млрд лет, 2,6 млрд лет и 2,0 млрд лет. Первые два периода характеризуются магматической активностью, приводящей к образованию архейских тоналитов-трондьемитов-гранодиоритов (TTG), таких как гнейсы Сэнд-Ривер и интрузия гранита Булай. Раннепротерозойские условия метаморфизма высокой степени привели к частичному плавлению, в результате чего образовалось большое количество гранитного расплава. [3]
Нет никаких указаний на то, что неоархейская и ранняя палеопротерозойская последовательность на кратоне были получены из орогенического события 2,65–2,70 млрд лет назад, сохранившегося в метаморфическом комплексе Лимпопо. Однако более молодые позднепалеопротерозойские красноцветные последовательности содержат цирконы этого временного интервала, а также множество детритовых цирконов возрастом ~2,0 млрд лет назад. Это означает, что комплекс Лимпопо вместе с кратоном Зимбабве присоединился к кратону Каапвааль только примерно 2,0 млрд лет назад во время формирования подвижного пояса Магонди, который, в свою очередь, стал источником объемных позднепалеопротерозойских красноцветных пластов южной Африки. [4] Свидетельства горизонтальной слоистости и речной эрозии можно найти по всему массиву Ватерберг в пределах Центральной зоны Лимпопо.
Зеленокаменный пояс Барбертон, также известный как горы Махонджва , расположен на восточном краю кратона Каапвааль. Он хорошо известен своей золотой минерализацией и своими коматиитами , необычным типом ультрамафической вулканической породы, названным в честь реки Комати, протекающей через пояс. Некоторые из старейших обнаженных пород на Земле (более 3,6 млрд лет) расположены в зеленокаменном поясе Барбертон в районах Эсватини–Барбертон, и они содержат некоторые из древнейших следов жизни на Земле. Только породы, обнаруженные в зеленокаменном поясе Исуа в Западной Гренландии , старше.
Архейский купол Йоханнесбург расположен в центральной части кратона Каапвааль и состоит из трондьемитовых и тоналитовых гранитных пород, внедренных в мафит-ультрамафитовый зеленокаменный сланец. [2] Исследования с использованием U-Pb-метода датирования единичных цирконов для образцов гранитоидов дают возраст 3340 +/- 3 млн лет и представляют собой самую древнюю фазу гранитоидов, идентифицированную до сих пор. «После внедрения трондьемит-тоналитового гнейса на куполе произошел еще один период магматизма, который привел к внедрению мафических даек, которые проявляются как роговообманковые амфиболиты. Возраст этих даек еще предстоит определить количественно, но он укладывается в временные ограничения, налагаемые возрастом трондьемитовых гнейсов (3340–3200 млн лет) и более поздних, пересекающих их, калиевых гранитоидов.
Эти породы, состоящие в основном из гранодиоритов, составляют 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, датируемых 3121 +/- 5 млн лет назад....Данные, объединенные с данными из других частей кратона Каапвааль, дополнительно подтверждают точку зрения, что эволюция кратона была долгой и эпизодической, и что он рос за счет аккреционных процессов, становясь в целом моложе к северу и западу от примерно 3,5 млрд лет гранитно-зеленокаменного террейна Барбертон-Эсватини, расположенного в юго-восточной части кратона." [5]