Cape Fold Belt — складчатый и надвиговый пояс позднего палеозоя , который повлиял на последовательность осадочных слоев пород Cape Supergroup в юго-западном углу Южной Африки . [1] Первоначально он был непрерывен с горами Вентана около Баия-Бланка в Аргентине , горами Пенсакола (Восточная Антарктида), горами Эллсворт (Западная Антарктида) и орогенезом Хантера-Боуэна в восточной Австралии. Вовлеченные породы в основном представляют собой песчаники и сланцы , причем сланцы ( группа Боккевелд ) сохраняются в днищах долин, в то время как устойчивые к эрозии песчаники (формации полуострова) образуют параллельные хребты, горы Cape Fold, которые достигают максимальной высоты 2325 м в Seweweekspoortpiek (« Пик Семинедельного ущелья» на африкаанс) .
Горы Кейп-Фолд образуют ряд параллельных хребтов, которые тянутся вдоль юго-западного и южного побережья Южной Африки на протяжении 850 км от Седерберга в 200 км к северу от Капского полуострова , а затем вдоль южного побережья до Порт-Элизабет в 650 км к востоку (см. две карты, расположенные одна над другой справа).
Породы были отложены в виде осадков в рифтовой долине , которая образовалась в южной Гондване , к югу от Южной Африки, в кембрийско - ордовикский период (начавшийся около 510 миллионов лет назад и закончившийся около 330–350 миллионов лет назад). [3] [4] [5] (См. желтый блок, обозначенный буквой C на диаграмме геологической шкалы времени Земли справа.) Слой осадка толщиной 8 км, известный как Капская супергруппа (см. ниже), накопился на дне этой рифтовой долины. [4] Закрытие рифтовой долины, начавшееся 330 миллионов лет назад, стало результатом развития зоны субдукции вдоль южной окраины Гондваны и последующего дрейфа Фолклендского плато обратно в сторону Африки в каменноугольный и раннепермский периоды . После закрытия рифтовой долины и расчленения Капской супергруппы на ряд параллельных складок, идущих в основном с востока на запад (с коротким участком, идущим с севера на юг на западе из-за столкновения с движущейся на восток Патагонией), продолжающаяся субдукция палео-Тихоокеанской плиты под Фолклендское плато и последующее столкновение последнего с Южной Африкой подняли горный хребет огромных размеров к югу от бывшей рифтовой долины. Складчатая Капская супергруппа образовала северные предгорья этого возвышающегося горного хребта.
Вес гор Фолклендско-Кейпской супергруппы заставил континентальную кору Южной Африки прогнуться, образовав ретродуговую систему форланда, в которую была помещена супергруппа Кару . [1] [4] [6] В конце концов большая часть Капской супергруппы оказалась погребена под этими отложениями Кару, только чтобы вновь появиться в виде гор, когда поднятие субконтинента, около 180 миллионов лет назад, и снова 20 миллионов лет назад, положило начало эпизоду непрерывной эрозии, которая должна была удалить многие километры поверхностных отложений из Южной Африки. [4] Хотя вершины первоначальных гор Кейп-Фолд были размыты, они размывались гораздо медленнее, чем значительно более мягкие отложения Кару на севере. Таким образом, пояс Кейп-Фолд «извергся» из размываемого африканского ландшафта, образовав параллельные горные цепи, которые сегодня тянутся на 800 км вдоль южного и юго-западного побережья Кейпа. Фактически они образуют береговую линию, либо круто обрываясь прямо в море, либо отделены от него сравнительно узкой прибрежной равниной.
Фолклендский горный хребет, вероятно, размылся до относительно незначительного значения к середине юрского периода и начал дрейфовать на юго-запад вскоре после того, как Гондвана начала распадаться 150 миллионов лет назад, оставив пояс Капской складки окаймлять южную часть недавно образованного африканского континента. Несмотря на то, что горы очень старые по андийским и альпийским стандартам, они остаются крутыми и неровными из-за своей геологии кварцитового песчаника (см. ниже), что делает их очень устойчивыми к выветриванию . Знаменитая Столовая гора является частью пояса Капской складки, состоящей из местных самых низких (старых) слоев Капской супергруппы, состоящих преимущественно из кварцитового песчаника, который образует впечатляющие, почти вертикальные скалы, характерные для горы и остальной части хребта, который составляет позвоночник Капского полуострова . [3] [7]
Степень, в которой первоначальные горы Кейп-Фолд (образованные в каменноугольный и ранний пермский периоды) были размыты, подтверждается тем фактом, что 1-километровая Столовая гора на Капском полуострове является синклинальной горой , что означает, что она образовала часть дна долины, когда Капская супергруппа изначально была сложена. Антиклиналь , или самая высокая возвышенность складки между Столовой горой и горами Готтентотов-Холланд (высота от 1,2 до 1,6 км), на противоположной стороне перешейка, соединяющего полуостров с материком, была размыта. Сланцевый и гранитный фундамент Малмсбери , на котором покоилась эта антиклинальная гора, также образовал антиклиналь; но, будучи составленным из гораздо более мягких пород, легко размывался в плоскую равнину шириной 50 км (теперь покрытую дюнными песками), называемую «Кейп-Флэтс». [3]
Пояс Cape Fold Belt (т. е. горные хребты) простирается от Кланвильяма (примерно в 200 км к северу от Кейптауна) до Порт-Элизабет (примерно в 650 км к востоку от Кейптауна). Осадки Cape Supergroup за пределами этих точек не сложены в горные хребты, но местами образуют крутые скалы или ущелья, где окружающие осадки были размыты (см., например, ущелье Ориби в Квазулу-Натале ). [4] [5]
Горы, хотя и умеренной высоты, величественны и драматичны. Это отчасти объясняется многочисленными геологическими факторами; хребты обычно имеют мало или совсем не имеют предгорий и поднимаются прямо из долин. Подножия гор обычно находятся на уровне моря или около него. [8]
Горы пояса складок мыса состоят из пород, принадлежащих к супергруппе мыса , которая более обширна, чем пояс складок. Супергруппа делится на несколько отдельных групп.
Западные и южные пределы Супергруппы были сложены в ряд продольных горных хребтов, в результате столкновения Фолклендского плато с тем, что позже стало Южной Африкой (см. диаграммы слева). Однако вся свита в этом регионе наклонена вниз к северу и востоку, так что самые старые породы обнажаются на юге и западе, в то время как самые молодые члены Супергруппы обнажаются на севере, где вся Капская Супергруппа ныряет под скалы Кару . Бурение в Кару установило, что породы Капской Супергруппы находятся под поверхностью примерно на 150 км к северу от их самого северного выхода на поверхность. [5]
Капская супергруппа простирается на восток за пределы складчатого пояса в Восточный Кейп и северную часть провинции Квазулу-Натал , где складчатость не наблюдалась. [5]
Первоначальное осадконакопление в рифтовой долине, которое развивалось в южной Гондване (см. диаграмму слева вверху), было ограничено западным и восточным концами рифта. Реки, впадающие в эти ранние рифты, откладывали песок и гравий, образуя группу Клифьювель на западе и группу Наталь на востоке. [4] [5] Эти формации не содержат ископаемых. Сегодня группа Клифьювель обнажена на нескольких небольших участках около залива Ламбертс, Пикетберга и к юго-западу от скалы Паарл . [9]
Группа Натал, похожая на группу Столовых гор (см. ниже), встречается в нескольких вытянутых участках вблизи побережья северной части Восточного Кейпа и Квазулу-Натала . Она образует впечатляющие скалы ущелья Ориби , а также ее можно увидеть на дороге, проходящей между Дурбаном и Питермарицбургом , особенно на платной платной площади Мэриан-Хилл. [4] Большая часть группы была глубоко размыта многочисленными реками, создавшими неровные плато и уступы региона Дурбан-Питермарицбург. [5] [10]
С расширением и углублением рифтовой долины вся южная часть того, что должно было стать Южной Африкой, вплоть до линии, простирающейся от Кальвинии на западе до Ист-Лондона на востоке, а также береговой линии Квазулу-Натал, оказалась затопленной, [5] что привело к морскому пути через южную и восточную части страны, называемому морем Агульяс. [4] Морское дно состояло из группы Клифеувель на западе, группы Наталь на востоке и размытых докембрийских пород между ними. [4]
Первые отложения в изначально еще мелком, возможно, внутреннем море представляли собой чередующиеся слои темно-бордовых аргиллитов и песчаников цвета буйволовой кожи, каждый толщиной от 10 до 30 см. [3] Аргиллиты обычно демонстрируют следы ряби от приливов и отливов приливных течений, а также полигональные трещины, заполненные песком, которые указывают на периодическое воздействие высыхания. [3] Этот слой, известный как формация Граафватер , достигает максимальной толщины 400 м, [10] но на полуострове Кап его толщина составляет всего 60–70 м. [3] В породах Граафватер не было найдено никаких окаменелостей, но были обнаружены следы мелководных животных. [4] [10] Особенно хороший пример этих следов можно увидеть в фойе геологического факультета Университета Стелленбоша, где в стену была встроена плита породы Граафватер из гор Седерберг . [5]
Выемка для Chapman's Peak Drive на Cape Peninsula высечена в формации Graafwater, которая покрывает подстилающую скалу Cape Granite ниже дороги. Формацию Graafwater также можно четко увидеть в выемке на втором крутом повороте, когда Ou Kaapse Weg (дорога) поднимается по склону от Westlake к плато Silvermine. В выемке также можно увидеть резкий и очевидный переход в формацию Peninsula над ней. Глядя вверх по склону снизу к первому крутому повороту, можно увидеть гранитное основание, на котором покоится формация Graafwater. А в выемке на первом крутом повороте отчетливо видна охристо-цветная песчаная глина, в которую выветривается гранит.
С дальнейшим опусканием дна рифтовой долины и, возможно, прорывом в океан, осадки резко становятся более песчаными, что свидетельствует о внезапном увеличении глубины моря Агульяс (см. фотографию справа). Было заложено месторождение, известное как Peninsula Formation (также часто называемое Table Mountain Sandstone ), состоящее из толстослоистого кварцитового песчаника , с максимальной толщиной 2000 м. Эти песчаники очень твердые и устойчивые к эрозии. Поэтому они образуют большую часть гор, крутых скал и изрезанных утесов пояса Cape Fold Belt, включая верхние 600 м Столовой горы высотой 1 км , под которой расположен Кейптаун . Он не содержит окаменелостей.
Формирование полуострова можно проследить от 300 км к северу от Кейптауна (т. е. примерно в 50 км к северу от Ванринсдорпа на Западном побережье), на юг до Кейптауна и затем на восток до северного Квазулу-Натала , общая протяженность составляет около 1800 км, примерно вдоль южноафриканского побережья. [9] Только участок между Кланвильямом (примерно в 200 км к северу от Кейптауна) и Порт-Элизабет (примерно в 650 км к востоку от Кейптауна) сложен в горы Кейп-Фолд.
Во время отложения осадков Peninsula Formation западная часть региона была покрыта в течение геологически короткого периода ледниками. Диамиктитовые отложения , которые были отложены этими ледниками или в ледниковых озерах, известны как формации Pakhuis и Cederberg . [4] Небольшой участок тиллита Pakhuis встречается на вершине Столовой горы в районе Maclear's Beacon , [3] но большая часть формаций Pakhuis и Cederberg обнаружена в виде тонкого слоя (в среднем всего около 60 м толщиной [5] ) в породах Peninsula Formation более внутренних гор к западу от линии между Свеллендамом и Кальвинией . [5] Эти диамиктитовые породы состоят из тонко измельченной грязи, содержащей нагромождение граненой гальки. Их можно легко распознать на расстоянии, поскольку эта формация легко разрушается, образуя плодородные, пологие, зеленые полосы в ландшафте, где это резко контрастирует с голыми каменистыми поверхностями кварцитов выше и ниже. [5] В нескольких местах кварциты ниже ледникового горизонта были смяты в ряд складок. Считается, что это было вызвано движением льда, врезающегося в нижележащие рыхлые пески. [5] Хороший пример этого можно увидеть на хребте скал около маяка Маклир на Столовой горе, недалеко от края плато с видом на Кейптаун Сити Боул и Столовую бухту.
Формация Пакхуис также хорошо видна на дороге вдоль перевала Мичеллс, чуть ниже Толхейса, [3] и особенно на перевале Пакхуис около Кланвильяма , от которого формация и получила свое название. [5]
Ледники, образовавшие формации Пакуис и Седерберг, двигались с северо-запада, в направлении Южного полюса, который в то время находился по соседству с Камеруном . [10]
Верхняя формация полуострова, расположенная над формациями Пакхуис и Седерберг, состоит из гораздо более мягкого песчаника, чем нижняя формация полуострова, и часто упоминается как формация Нардоув . [5] [12] В Седерберге эта формация была размыта ветром, в результате чего образовалось множество «скульптур», пещер и других интересных структур, благодаря которым эти горы стали широко известны. [12]
Около 400 миллионов лет назад (в раннем девонском периоде) произошло дальнейшее опускание дна рифтовой долины. Это привело к отложению более глубоководных мелкозернистых осадков группы Боккевельд . Это резко контрастирует с преимущественно песчаными отложениями группы Столовой горы. Группа Боккевельд в основном состоит из аргиллитов. [4]
После того, как Cape Supergroup был сложен в Cape Fold Mountains, эти мягкие аргиллиты легко смываются с вершин гор и остаются только в долинах. Здесь они образуют плодородные почвы, на которых виноградники и фруктовые сады Западного Мыса процветают с помощью орошения из рек, которые берут свое начало в окружающих горах. [4]
Группа Боккевелд не простирается на Капский полуостров или его перешеек (Кейп-Флэтс). Здесь виноградники Стелленбош , Франшхук , Паарл , Дурбанвиль , Тулбаг и Констанция были посажены на выветренных почвах мыса Гранит и сланцев Малмсбери , которые образуют фундаментные породы, на которых покоятся скалы мыса Супергруппы в этом регионе. [ требуется ссылка ]
Группа Боккевелд простирается на восток до Порт-Альфреда (около Грэхэмстауна ), примерно в 120 км от восточной оконечности пояса Кейп-Фолд. [9]
Основная часть ископаемых, найденных в Cape Supergroup, встречается в аргиллитах Bokkeveld. Они включают в себя различные брахиоподы , а также трилобиты , моллюски , иглокожие (включая морских звезд , криноидеи и вымерших бластоидеев и цистоидеев ), фораминиферы и рыбы с челюстями ( плакодермы ). [4] [5] [10]
Верхние слои группы Боккевельд становятся все более песчаными, переходя в песчаник группы Виттеберг , названной в честь горного хребта к югу от Матжиесфонтейна и Лайнсбурга в южном Кару . Эти породы были отложены 370–330 миллионов лет назад в заиленных и, следовательно, мелководных морских условиях того, что осталось от моря Агульяс. [4] Группа содержит меньше ископаемых, чем группа Боккевельд, но сохранившийся комплекс включает примитивных рыб, вымерший вид акул, плеченогих, двустворчатых моллюсков и морского скорпиона длиной в метр . Также имеются ископаемые остатки растений и многочисленные следы животных. [4] [5] Группа Виттеберг усечена вышележащими отложениями Двика ледникового происхождения. Последняя является частью супергруппы Кару . Таким образом, группа Виттеберг образует самый верхний слой супергруппы Капской области. Он, как правило, образует самые внутренние выходы пород Капской супергруппы и может быть прослежен на восток до группы Боккевелд (т. е. до Порт-Альфреда), примерно в 120 км за поясом Капской складчатости. [5] [9]
Группы Боккевельд и Виттеберг не встречаются в северо-восточной части Восточно-Капской провинции и Квазулу-Натал , где Капская супергруппа представлена только Натальской группой и следами формации полуострова (без промежуточной формации Граафватер). [9]
Осадки Виттеберга были отложены в том, что осталось от моря Агульяс — мелководном, значительно уменьшенном водном пространстве по сравнению с его размерами в период Боккевельда. [5] Сразу после периода Виттеберга (около 330 миллионов лет назад) большая часть Гондваны (особенно то, что должно было стать Африкой и Антарктидой, а также части Южной Америки и Индии) покрылась километровым слоем льда, когда суперконтинент дрейфовал над Южным полюсом. [4] [5] [11] Диамиктитовые отложения , оставленные этими ледниками, образуют первый слой супергруппы Кару , называемой группой Двика . Во время периода оледенения Фолклендское плато начало двигаться на север в то, что должно было стать Южной Африкой, закрывая впадину, которая была морем Агульяс, и сгребая осадки супергруппы Капской области в складки, идущие примерно параллельно тому, что в конечном итоге станет юго-западным и южным побережьями Южной Африки. Это горообразование продолжалось в следующую фазу осадконакопления Кару, которая началась около 260 миллионов лет назад, после того как ледниковые щиты растаяли, оставив большое озеро (море Кару), простирающееся на большую часть Южной Африки. Полученные морские или озерные отложения образуют группу Кару Экка . В течение этих времен Экка продолжалось столкновение Фолклендского плато с Южной Африкой, и субдукция океанической коры под плато вызвала образование горной цепи гималайских размеров к югу от Южной Африки. [4] Горы Кейп-Фолд полностью сформировались в этот период, став северными предгорьями этого огромного горного хребта. Таким образом, складчатость, которая произошла в этот период, затронула не только осадочные породы Капской супергруппы, но и южные части групп Двика и Экка супергруппы Кару. [4] [5]
К тому времени, когда Гондвана распалась около 150 миллионов лет назад, Фолклендские горы были практически полностью размыты, прежде чем дрейфовать на юго-запад к их нынешнему положению у побережья южной части Южной Америки , недалеко от мыса Горн , оставив после себя только подводную банку Агульяс вдоль южного побережья Африки. Горы Кейп-Фолд, возможно, пережили эрозионное уничтожение, во-первых, из-за чрезвычайно твердых пород (песчаник полуостровной формации), которые образуют позвоночник горных цепей, но также, возможно, потому, что они оказались погребенными под отложениями Кару, которые возникли в Фолклендских горах. Таким образом, следы отложений Кару можно найти, например, в долине Вустер-Робертсон в середине складчатого пояса. [9] [13]
Хотя осадки Двика и Экка, примыкающие к горам Кейп-Фолд, подвергались тем же силам сжатия, которые привели к образованию гор Кейп-Фолд, они не образуют те же горные хребты, что и горы Кейп-Фолд. Это связано с тем, что они состоят из гораздо более мягких пород, чем песчаник полуостровной формации, и поэтому вскоре были размыты в плоские равнины «Нижнего Кару» , за исключением тех мест, где они были защищены твердыми, устойчивыми к эрозии долеритовыми или турбидитовыми шапками, образуя изолированные горы, которые выделяются на равнине. [4] [13]
Горы не особенно древние, несмотря на их старовидный вид. Они считаются средневозрастными в геологическом отношении. Они были созданы, когда Фолклендское плато столкнулось с Южной Африкой, когда Пангея , суперконтинент, образовался в кембрийско - ордовикский период (от 510 до примерно 330–350 миллионов лет назад), [3] [4] [5] Их высота, с высотой от 1000 м до 2300 м, в основном обусловлена устойчивыми к погодным условиям породами кварцитового песчаника полуостровной группы (см. выше).
Они встречаются в длинных параллельных хребтах, каждый шириной не более 10 км, разделенных такими же длинными долинами с максимальной шириной около 50 км (в основном шириной всего 15–30 км). Почти все эти хребты состоят из твердых, устойчивых к эрозии пород Peninsula Group. Долины, как правило, покрыты аргиллитами группы Bokkeveld . Примечательной особенностью этих хребтов является то, что горы высотой 1500 м (от основания до гребня) прорезаны очень узкими, почти вертикально стенными ущельями , шириной не более 50–70 м в нижней части, по которым реки текут с внутреннего Большого Уступа к морю. Именно изнутри этих узких ущелий, по многим из которых можно проехать по дороге, открывается вид на горы в поперечном сечении и можно оценить их интенсивную складчатость и искажение (см. фотографии вверху справа выше). Их происхождение следующее:
После того, как складчатые горы были сформированы, они оказались погребены под осадками, образовавшимися из массивных Фолклендских гор размером с Гималаи к югу от пояса мыса Фолк. [4] [14] Осадки, вымытые из этих гор, составили основную часть 6-километровых осадков Бофорта в бассейне Кару, [4] но они также покрыли пояс мыса Фолк, тем самым защитив его от эрозии. В конце периода Кару около 180 миллионов лет назад субконтинент был покрыт толстым слоем лавы Драконовых гор , событие, которое сопровождалось поднятием или выпячиванием Южной Африки, ознаменовав почти непрерывный период, продолжающийся по сей день, эрозии, удаляющей многие километры поверхностных пород со всего субконтинента. [4] Реки, стекающие с этой выпуклой внутренней части в моря, которые формировались вокруг Южной Африки, когда Гондвана распадалась 150 миллионов лет назад, в конечном итоге столкнулись со скалистыми хребтами, поскольку защитный слой над поясом Кейп-Фолд размывался, обнажая их горные вершины. Реки прорвали эти хребты, возможно, после того, как были запружены на короткий период, создав узкий проход через низкий скалистый барьер. Продолжающаяся эрозия обнажила все больше и больше этих кварцитовых горных хребтов, но реки, теперь ограниченные узкими, быстро текущими ущельями, продолжали прорываться через каждый барьер, поскольку окружающий ландшафт размывался до все более низких уровней, особенно в течение последних 20 миллионов лет. [4]
Эти реки возрастом 150 миллионов лет прорезали ущелье, сначала протекая по, а затем через постепенно извергающиеся горы Кейп-Фолд, образуя впечатляющие "poorte" и "klowe" (множественное число от "poort" и "kloof", что на африкаанс означает ущелье или пропасть), которые характеризуют эти горы сегодня. Наиболее известные ущелья: Meiringspoort , Seweweekspoort , Tradouws Pass , Kogmanskloof, Garcia's pass, ущелье реки Гуриц (через которое не проходит дорога) и Michell's Pass , который, однако, имеет более V-образную форму, чем другие, но тем не менее впечатляет. Кроме того, несколько дорог и шоссе пересекают горы по седловинам или проходят через них через туннели.
Ряд параллельных разломов все еще проходят примерно параллельно побережью, образовавшись во время рифтинга Гондваны , когда Южная Америка и Фолклендское плато отделились от Африки. Патагония находилась к западу от Кейптауна , а Фолклендские острова — к югу в юрский период до разделения. Большинство из этих разломов сегодня неактивны, но 29 сентября 1969 года города Церера и Тулбаг , примерно в 160 км к северо-востоку от Кейптауна, были серьезно повреждены сильным землетрясением , вызванным движением северного конца Вустерского разлома. [4] [5]
Другой крупный (неактивный) разлом тянется на 300 км вдоль южного края гор Свартберг . Горы Свартберг были подняты вдоль этого разлома до такой степени, что в районе Оудсхорна обнажаются породы, образующие основание Капской супергруппы. Они известны местным жителям как «группа Канго», но, вероятно, являются продолжением « группы Малмсбери », которая образует основание Столовой горы на Капском полуострове , и похожих обнажений в Западной Капской провинции . [4] В Малом Кару обнажение состоит из известняка , в котором подземный поток вырезал впечатляюще обширные пещеры Канго . [9] [14] [15] [16]
Ниже приведен список крупнейших отдельных хребтов в пределах пояса Кейп-Фолд с запада на восток. (Переводы в скобках; berg на африкаанс означает гора; множественное число — berge .)
33°24′S 22°00′E / 33.4°S 22°E / -33.4; 22
