カルー スーパーグループ

カルー累層群は、カラハリ砂漠の南のアフリカで最も広範囲に分布する地層単位である。この累層群は、石炭紀後期からジュラ紀前期にかけての約1億2千万年間に堆積した、主に非海洋起源の一連の地層から構成されている。 ^[3]

南アフリカでは、カルー累層群の岩石が現在の陸地表面のほぼ3分の2を覆っており、地球を覆う堆積物または堆積性岩石の75％を占め、レソト全土、フリーステイト州のほぼ全域、南アフリカの東ケープ州、北ケープ州、ムプマランガ州、クワズール・ナタール州の大部分を占めている。カルー累層群の露頭は、ナミビア、エスワティニ、ザンビア、ジンバブエ、マラウイ、およびゴンドワナ大陸の一部であった他の大陸でも見つかっている。カルー累層群が堆積した盆地は、パンゲアの形成と分裂の間に形成された。^{[4] [5]}カルー累層群の模式地域は南アフリカのグレート・カルーであり、そこでは最も広範囲にわたるカルー累層群の露頭が露出している。^{[3] [6]}その地層は主に頁岩と砂岩で構成されており、^[7]後期石炭紀から前期ジュラ紀にかけての海洋氷河堆積から陸上堆積までのほぼ連続的なシーケンスを記録しています。これらは「メインカルー」盆地と呼ばれる逆弧前地盆地に蓄積されました。 ^[4]この盆地は、南ゴンドワナの、最終的に南アフリカとなった地域の南の境界に沿った沈み込みと造山運動によって形成されました。 ^[4]その堆積物の最大累積厚さは12 kmに達し、その上にある玄武岩溶岩（ドラケンスバーググループ）の厚さは少なくとも1.4 kmです。^[8]

化石には植物（マクロ化石と花粉の両方）、珍しい昆虫や魚、一般的な四肢動物（主に獣弓類爬虫類、両生類、上層の恐竜）、生痕化石などがある。これらの生物層序は、ペルム紀からジュラ紀の非海洋地層の世界的相関関係の国際標準として使用されている。^[9]

約5億1千万年前、南アフリカのすぐ南にある南ゴンドワナ大陸を横切る地溝帯が形成され、西は南アメリカ、東は東南極、おそらくオーストラリアにまで広がった。^{[5] [10] [11] [13]}この地溝帯の底には、ケープ累層群として知られる厚さ8kmの堆積層が堆積した。 ^[5] 3億3千万年前に始まった地溝帯の閉鎖は、石炭紀からペルム紀初期にかけて、ゴンドワナ大陸南縁に沿った沈み込み帯の発達と、その結果としてのフォークランド高原のアフリカ方向への移動によって生じた。地溝帯が閉じ、ケープ累層群が主に東西方向に走る一連の平行褶曲に圧縮された後、古太平洋プレートがフォークランド高原の下に沈み込み続け、その結果フォークランド高原が南アフリカと衝突し、以前の地溝帯の南に巨大な山脈が隆起しました。褶曲したケープ累層群は、この山脈の北の丘陵を形成しました。

フォークランド・ケープ超山群の重みで南アフリカの大陸地殻が沈下し、弧状前地を形成した。この後、カルー海が形成された。この窪地に、北からの氷河堆積物から始まり、後に南のフォークランド山脈から堆積物が流入し、カルー超山群が形成された。^{[5] [13] [14]}

約3億3千万年前、ゴンドワナ大陸は南極を越えて移動し、^[15]数キロメートルの厚さの氷床がアフリカの大部分とゴンドワナ大陸の他の部分を覆った。^{[5] [15]}この氷床からの氷河堆積物は、ケープ褶曲山脈の北（および部分的にこれらの初期の山脈の上）に堆積した最初の堆積物であった。これらの堆積物が沈殿した盆地は、ケープ褶曲山脈のすぐ北で最も深かった。したがって、氷床はカルー内海と呼ばれる内陸の湖に浮かんでおり、北の氷河と氷床から分離した氷山が、さまざまなサイズと起源の泥と岩を大量に堆積させた。このような堆積物はティライトとして知られている。^[11] さらに北では、氷床は部分的に溶けるたびに地面に着地し、ダイアミクタイトの堆積物を残しましたが、それに加えて、岩盤を削り取って縞模様（引っかき傷）を残しました。これは、北ケープ州のバークリーウェスト付近やクワズール・ナタール大学の敷地内で 見ることができます。^{[5] [11]このティライトの層は、南アフリカ、}インド、南アメリカの広い地域で痕跡が見られ、大陸移動説を支持する重要な初期の証拠を提供しました。南アフリカでは、この層はドゥイカ層群として知られています。これは、カルー超層の堆積性堆積物の中で最も古く、最も低い層です。^{[3] [4]}

ゴンドワナ大陸が南極から遠ざかるにつれ、氷河が溶けて南アフリカとゴンドワナ大陸の近隣地域に広がる広大な内海が残った。この海は黒海のように海に通じていた可能性もあるが、潮汐の影響は小さかった。カルー海の北の山々から流れ出る川は、グロッソプテリス属の植物が繁茂する大きな沼地のデルタを形成した。この密集した植生は泥炭として蓄積され、やがて石炭となった。石炭鉱床はペルム紀初期のカルー海の北岸に限られており、現在はハイフェルトとクワズール・ナタールで採掘されている。^{[5] [6] [11]}

これらの堆積物は、カルー超群のエッカ群と呼ばれています。これらは主に頁岩と砂岩で構成され、^[16]旧カルー海全体に広がっていますが、ケープ褶曲山脈からの川が小さなデルタを形成しているにもかかわらず、南部の堆積物には石炭が含まれていません。南部の植生は内海の北岸ほど密集していませんでしたが、これらのエッカ堆積物ではメソサウルスなどの初期の爬虫類がいくつか発見されています。これは南アフリカとブラジルでのみ発見された化石爬虫類であり、ゴンドワナ超大陸の存在を示す重要な古生物学的証拠となっています。^{[5] [11]}

北岸には主に植物の化石、花粉、胞子が含まれています。また、北部では頭足動物やウニ類の化石も発見されています。 ^[11]

エッカ期には、フォークランド高原が南アフリカと衝突して融合し、ケープ褶曲帯の南に広大な山脈を形成した。この新しい山脈は、ヒマラヤ山脈に匹敵する大きさであった。^[5]これらの山脈の北斜面は、一般的に、この時点で最も深かったカルー海に急勾配で落ち込んでいた。そのため、ケープ山脈の形成に伴って発生した地震によって、頻繁に海底の土砂崩れや岩石崩れが起こり、扇形のタービダイトが堆積した。これは現在、カルーの南西隅で見ることができる（右下の写真参照）。エッカ群には、その地域の岩相に基づいて名前が付けられたグループもある。^{[5] [15] [17]}タービダイトは以前から石油を産出する岩石として認識されてきた。なぜなら、これらの堆積物を引き起こす海底雪崩は、海岸線近く、特に河口やデルタの近くから、隣接する谷の無酸素の深みに有機物を運ぶことが多いからである。ここで、それはタービダイトに埋もれ、炭化水素、特に石油とガスに変わる。タンクアとレインズバーグカルー地域のエッカ層のタービダイトは、最近、石油業界と地質学者の精査の対象となり、豊富で容易にアクセスできる石油とガスの鉱床があることがわかった。したがって、エッカ盆地の北東部は石炭が豊富で、その南西端は石油の埋蔵量で有名になりつつある。^[17]

フォークランド高原とケープ・フォールド山脈の形成とともに、南からの河川がカルー海の堆積物の大部分を占めるようになり、堆積物は堆積し始めた。（カルー海の北の高地は、この時までに浸食によって平らになり、新しい堆積物に埋もれ始めていた。）ミシシッピ川に似たいくつかの河川が南から堆積したカルー盆地を流れ、さまざまな動植物にとって豊かな新しい生息地を作り出した。これらの河川によって作られた陸生（ラクナ堆積物や海洋堆積物ではない）堆積物によって、ボーフォート層群が形成された。この層は、単調な頁岩と泥岩の連続で構成され、レンズ状砂岩がいくつか層をなしている。^{[11]ボーフォート層群には爬虫類の化石が豊富に存在し、両生類の}化石もそれほど多くはない。草食爬虫類と肉食爬虫類の化石が豊富に見つかっている。^[11]ボーフォート岩石は、哺乳類が爬虫類から進化する中間段階を示す獣弓類単弓類（哺乳類のような爬虫類）の豊富な記録で世界的に有名である。 ^{[5] [11]}最も豊富な草食動物はアノモドン類で、その最も原始的な形態もボーフォート岩石から知られている。恐竜（恐ろしい頭）は、その異常に厚い骨の頭蓋骨からそのように名付けられており、縄張り争いの際に頭突きに使われたと思われる。体長3メートルの恐竜は、陸上に生息した最初の大型動物であった。^[5]

厚さ6kmのボーフォート堆積物が堆積する過程で、 2億5100万年前のペルム紀末期の大規模な大量絶滅により、当時生息していた全種の約96%が絶滅した。^[5]この地球規模の出来事はボーフォートの岩石にはっきりと見て取れる。この出来事を生き延びた哺乳類のような爬虫類は、リストロサウルス属の数種だけだった。この出来事の後に堆積したボーフォート堆積物は、それ以前のものよりも粗い傾向があるが、これはおそらく、表面を浸食から守っていた植物が大量に死滅したためだろう。これらの前期三畳紀の砂岩が優勢な地層は、カトベルグ層（ボーフォート層群内）として知られ、1kmの厚さに堆積した。時が経つにつれ、ボーフォート堆積物は再び細粒化しました。これはおそらく、カルー地方の植生が回復し、三畳紀後期からジュラ紀前期にかけて恐竜や哺乳類を含む幅広い新種が出現したことを示していると考えられます。 ^[5]

ゴンドワナ大陸が北に移動すると、南アフリカとなる地域の気候はますます暑く乾燥するようになった。形成された岩石の大部分は砂岩であった。しかし、一部の地域では沼地を形成するのに十分な水があり、その結果石炭が形成されたが、その質は悪かった。^{[5] [11]}この地形はおそらく今日のカラハリ砂漠に似ており、現在のオレンジ川やナイル川のような川が流れ、三畳紀の動植物が局所的に生息していた。ストームバーグ層群には南アフリカ最古の恐竜の化石が含まれている。また、アフリカ最古の哺乳類であるトガリネズミほどの大きさのメガゾストロドンの化石も含まれている。 ^[5]地層の中には、昆虫や植物の化石が驚くほど多く見つかっている。^[11]

ストームバーグ層群の最上層は、おそらくナミビアのナミブ砂漠に似た、真の砂漠の条件下で形成されたものと考えられる。おそらく現在のサハラ砂漠と同じくらいの大きさで、ケープ褶曲山脈から北に数千キロ離れたゴンドワナ大陸の大部分に広がっていた。^[5]この巨大な層のわずかな名残が、今日ではレソトとその周辺でのみ見ることができる。この層はかつて「洞窟砂岩」と呼ばれていたが、これは、これらの岩でできた崖に風浸食された浅い洞窟がよくできたためである。これらの洞窟は後にサン族によって使用され、彼らは頻繁に壁に絵を描いた。^[11]今日、洞窟砂岩はクラレンス層と呼ばれている。

これまで発見された中で最も古い恐竜の胚は、 1978年にクラレンス層で発見されました。^[18]この卵は三畳紀（2億2000万年前から1億9500万年前）のもので、古竜脚類恐竜のマッソスポンディルスの胎児の骨格が化石化していました。これらの卵のさらなる例は、クラレンス層の岩石の上にあるゴールデンゲートハイランズ国立公園で発見されています。この公園で発見された他の化石には、高度な犬歯類（犬歯のある動物）、小型の歯牙類（顎にしっかりと歯が生えている動物）、鳥のような恐竜やワニのような恐竜の化石があります。^{[19] [20]}

約1億8200万年前、ゴンドワナ大陸の南アフリカ部分がブーベホットスポットを通過したため^{[21] [22]、} カルー超層の下の地殻が破壊され、クラレンス砂漠に大量の玄武岩質溶岩が噴出し、南アフリカ全土とゴンドワナ大陸の他の部分をほぼ覆った。数回の噴火で堆積した溶岩の厚さは1600メートルを超え、特に東部（現在のレソト）ではその厚さは顕著であった。この大規模な溶岩の流出により、カルー堆積作用は突然終焉を迎えた。^{[5] [11]}

ドラケンスバーグ山脈の名称は、この地層がレソトとクワズール・ナタール州の国境にあるグレート・エスカープメント^[11]の最上部1400メートルを形成していることに由来しており、しばしばドラケン スバーグと呼ばれています（ただし、技術的には「ドラケンスバーグ」はグレート・エスカープメントの全長1000キロメートルの東部全体を指し、そのうち約3分の1だけがドラケンスバーグ溶岩で覆われています）。

マグマは長い亀裂のような割れ目から湧き上がり、時折スパッターコーンも現れましたが、典型的な火山はまれでした。表面の溶岩流の厚さはそれぞれ 10 ～ 20 メートルでした。これらの溶岩流は 200 万年かけて次々と急速に積み重なり、厚さ 1 ～ 1.6 km の連続した溶岩層を形成しました。ただし、マグマのすべてが地表に到達したわけではなく、エッカ岩とボーフォート岩の水平層の間から高圧で押し出されました。このマグマが固まると、南部および南西部のカルー堆積物全体のさまざまな深さに複数のドレライト シルが形成されました。これらのシルの厚さは数センチメートルから数百メートルまでさまざまです。

この溶岩の噴出は、ゴンドワナ大陸の南アフリカ部分の隆起と、亜大陸の海境となる地域に沿った地溝帯の形成と一致した。これらの地溝帯が広がるにつれて、水が溜まり、原インド洋と南大西洋が形成され、ゴンドワナ大陸は今日の南アメリカ、アフリカ、南極、オーストラリア、インド、マダガスカル、アラビアの各大陸に分裂した。^{[5] [15]}

この裂け目形成と密接に関連して、モザンビークとの国境沿いで2度目の玄武岩噴火が発生し、レボンボ山脈が形成された。このとき、厚さ4800メートルを超える溶岩層が激しく押し出された。ドラケンスバーグ溶岩はほぼ水平の層を形成するが、レボンボ溶岩は東に傾斜しているため、溶岩が横方向にどの程度広がったかを測定することは困難である。^{[5] [6] [11]}

南アフリカの隆起は大規模な侵食の始まりを告げ、アフリカの地表から数キロメートルの厚さの層が削り取られた。ドラケンスバーグの溶岩はほぼすべて侵食され、レソト、同国北部のスプリングボック平原のいくつかの小さな部分、およびモザンビーク国境沿いのレボンボ山脈にその残骸が残った。硬い溶岩層が侵食されると、盆地の残りの部分のより柔らかいカルー堆積物は、さらに急速に侵食された。しかし、ドレライトの岩床は侵食に耐え、その下にあるより柔らかいボーフォート頁岩とエッカ頁岩を保護した。これにより、カルー・コッピー（「コッピー」はアフリカーンス語で丘を意味する）として知られる、カルーの象徴であり、ひいては南アフリカの風景の象徴である、広くて平らな頂上の丘が数多く形成された。溶岩を地表にもたらした岩脈、つまり垂直の亀裂は、今日ではカルー地方の広い範囲に渡って伸びる線状の尾根として目立ってい ます。

南アフリカでは過去 1 億 8000 万年にわたって侵食が続いてきたため、内陸部の大半ではドラケンスバーグ グループより新しい岩石はほとんど存在していません。内陸部の侵食された物質の一部は、白亜紀に南のケープ フォールド山脈の間に閉じ込められ、リチャーズ ベイの北にあるクワズール ナタール州の海岸近くにエノン層や同様の堆積物を形成しました。それ以外では、南アフリカにはごく最近の主に砂質の堆積物がごくわずかしか存在しません。

ザンビア、ジンバブエ、モザンビークでは、カルー・スーパーグループは（古いものから新しいものの順に）次のように分けられます。

• 下カルー層群。ドウィカ層、ファンゲ (ジンバブエ) / シアンコンドボ層 (ザンビア)、およびマドゥマビサ層で構成されます。^[23]
• カルー上部層群は、エスカープメント・グリット層（ザンベジ川中流域とリンポポ川流域）^[24]とアングワ砂岩層（マナ・プールズとカボラ・バッサ川流域）^{[25]で構成され、その上に}ペブリー・アルコーズ層とフォレスト砂岩層が広がり、その上にバトカ玄武岩が覆っています。^[26]

• 南アフリカの地質
• 南アフリカの地理

• Ponomarenko, Alexandr G.; Mostovski, Mike B. (2005). 「南アフリカ後期ペルム紀の新甲虫（昆虫綱：甲虫目）」.アフリカ無脊椎動物. 46 : 253–260. CiteSeerX  10.1.1.530.7910 . 2018年8月26日閲覧。
• Sukatsheva ID、Beattie R.、Mostovski MB 2007. 南アフリカのロピンジアンから発見されたPermomerope natalensis sp. n.、およびPermomeropeのタイプ種の再記載（昆虫綱：トビケラ目）。アフリカ無脊椎動物 48（2）：245–251。
• ヴェルナー、マリオ (2006)。南西ゴンドワナの内海後期古生代メソサウルスの地層学、堆積学、年代 - ナミビア南部のドゥイカ層とエッカ層群 (下部カルー層群) の堆積物と変質した火砕流層に関する研究からの新たな示唆(PDF) (博士論文)。ジュリアス・マクシミリアン大学ヴュルツブルク校。pp. 1–428 。 2018年8月26日閲覧。