カルー・スーパーグループ

約 5億1000 万年前、南部ゴンドワナ大陸を横断する地溝帯が南アフリカのすぐ南に発達し、西は南アメリカ、東は東南極、そしておそらくオーストラリアにまで広がっていました。^{[ 6 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 14 ]}この地溝帯の底には、ケープ超層 群として知られる厚さ8 km の堆積層が堆積しました。 ^{[ 6 ]} 3億3000 万年前に始まった地溝帯の閉鎖は、石炭紀と前期ペルム紀にゴンドワナ大陸の南縁に沿って沈み込み帯が発達し、その結果フォークランド高原がアフリカに向かって移動したことによるものです。地溝帯が閉鎖し、ケープ超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、その結果としてフォークランド高原が南アフリカと衝突したことで、かつての地溝帯の南に巨大な山脈が隆起した。褶曲したケープ超層群はこの山脈の北麓を形成した。 

フォークランド・ケープ超層群の山脈の重みにより、南アフリカ大陸の地殻が沈下し、弧後前地系が形成され、それが水没してカルー海が形成された。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の堆積物がこの窪地に堆積し、カルー超層群が形成された。^{[ 6 ] [ 14 ] [ 15 ]}

約 3億3000万年前、ゴンドワナ大陸は南極 上を漂流し、^{[ 16 ]}その結果、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。^{[ 6 ] [ 16 ]}この氷床からの氷河堆積物は、ケープ褶曲山脈の北（そしてこれらの形成途上の山脈の一部）に最初に堆積した堆積物であった。これらの堆積物が沈んだ盆地は、ケープ褶曲山脈のすぐ北で最も深かった。そのため、氷床はカルー内海と呼ばれる内陸湖に浮かんでおり、北の氷河や氷床から分離した氷山が、さまざまな大きさや起源の大量の泥や岩をそこに堆積させた。このような堆積物はティライトとして知られている。^{[ 12 ]} さらに北では、氷床が地面に接地し、部分的に溶けるたびにダイアミクタイト堆積物を残しましたが、それに加えて、岩盤を削り取り、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 見られる条痕（引っかき傷）を残しました。^{[ 6 ] [ 12 ]}このティライト層は、南アフリカ、インド、南アメリカの広範囲にわたって痕跡が見られ、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、この層はドウィカ層群として知られています。これは、カルー超層群の堆積物の中で最も古く、最も下位のものです。^{[ 4 ] [ 5 ]}

ゴンドワナ大陸が南極から離れて漂流するにつれて、氷河が溶け、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されました。この海は（黒海のように）海に通じる開口部があったかもしれませんが、潮汐の影響は小さかったのです。カルー海の北にある山々から流れ出る川は、グロッソプテリス植物群に属する植物が繁茂する広大な湿地デルタを形成しました。この密生した植生は泥炭として堆積し、やがて石炭に変わりました。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、現在ハイフェルトとクワズール・ナタールで採掘されています。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 12 ]}

これらの堆積物はカルー超層群のエッカ層群と呼ばれています。これらは主に頁岩と砂岩からなり、^{[ 17 ]}かつての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河川が小さな三角州を形成したにもかかわらず、南部の堆積物には石炭は含まれていません。南部の植生は内海の北岸ほど密ではありませんでしたが、メソサウルスなどの初期の爬虫類がこれらのエッカ層群で発見されています。これは南アフリカとブラジルでのみ発見された爬虫類の化石であり、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。^{[ 6 ] [ 12 ]}

北部の海岸には主に化石植物、花粉、胞子が含まれている。北部では頭足類やウニ類の化石も発見されている。 ^{[ 12 ]}

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、融合して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だった。^{[ 6 ]}これらの山々の北斜面は一般的にカルー海に急勾配で落ち込んでおり、カルー海はこの地点で最も深かった。そのため、ケープ山脈の形成に伴う地震によって頻繁に海底の泥や岩の崩落が発生し、扇状のタービダイトの堆積物が形成された。これは現在カルーの南西隅で見ることができる（右下の写真を参照）。エッカ群には、その地域の岩相に基づいて命名されたメンバーも存在する。^{[ 6 ] [ 16 ] [ 18 ]}タービダイトは、これらの堆積物を形成する海底雪崩が、海岸線近く、特に河口や三角州付近から有機物を隣接する海溝の無酸素深部に運ぶことが多いため、石油を産出する岩石として以前から認識されてきました。ここで有機物はタービダイトに埋没し、炭化水素、特に石油とガスに変化します。そのため、タンクアおよびレインズバーグ・カルー地域のエッカ層のタービダイトは、石油業界と地質学者によって最近注目されており、石油とガスの豊富で容易に採掘可能な鉱床があることがわかっています。そのため、エッカ盆地の北東部は石炭が豊富で、南西部は石油埋蔵量で有名になりつつあります。^{[ 18 ]}

フォークランド高原とケープ褶曲山脈の形成に伴い、カルー海の堆積は南からの河川によって支配されるようになり、カルー海はシルトで埋まり始めた。（カルー海の北の高地は、この時までに侵食によって平坦化され、新しい堆積物の下に埋まり始めていた。）ミシシッピ川のようないくつかの河川が、シルトで埋まったカルー盆地を南から流れ、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上（空隙や海洋とは対照的に）の堆積物は、ボーフォート層群を生み出した。ボーフォート層群は、単調な頁岩と泥岩の層序で構成され、一部にレンズ状の砂岩が挟まれている。^{[ 12 ]}ボーフォート層群は爬虫類の化石が豊富で、両生類の化石もそれほど多くはない。草食性および肉食性の爬虫類の化石が豊富に存在する。^{[ 12 ]}ボーフォート岩は、哺乳類から爬虫類への進化の中間段階を示す獣弓類単弓類（哺乳類に似た爬虫類）の豊富な記録で国際的に有名である。 ^{[ 6 ] [ 12 ]}最も豊富な草食動物はアノモドント類で、その最も原始的な形態もボーフォート岩から知られている。ディノケファルス類（恐ろしい頭）は、縄張り争いの際に頭突きに使われたと思われる非常に厚い骨の頭蓋骨のためにそのように名付けられた。体長3メートルの彼らは、陸上に生息した最初の大型動物であった。^{[ 6 ]}

厚さ6 km のボーフォート層が堆積する過程で、 2億5100万年前のペルム紀末の 大絶滅により、当時生息していた全種の約 96% が絶滅しました。^{[ 6 ]}この地球規模の出来事は、ボーフォート層の岩石に明確に表れています。リストロサウルス属の数種だけが、この出来事を生き延びた唯一の哺乳類のような爬虫類でした。この出来事の後に堆積したボーフォート層の堆積物は、おそらく表面を侵食から守っていた植生が大量に死滅したため、それ以前のものよりも粗い傾向があります。これらの初期三畳紀の砂岩が優勢な地層は、カトベルク層 (ボーフォート層群内) として知られており、厚さ 1 km まで堆積しました。時が経つにつれ、ボーフォート堆積物は再びよりきめ細かくなり、おそらくカルーの植生が回復し、それに伴って三畳紀後期からジュラ紀前期にかけて恐竜や真の哺乳類を含む幅広い新種が出現したことを示している。 ^{[ 6 ]}  

ゴンドワナ大陸が北へ移動するにつれて、後に南アフリカとなる地域では気候がますます高温乾燥化しました。形成された岩石は主に砂岩でした。しかし、一部の地域では十分な水があり、沼地が形成され、その結果石炭が形成されましたが、品質は劣悪です。^{[ 6 ] [ 12 ]}おそらく、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、今日のカラハリ砂漠に似た景観だったと考えられます。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ます。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ます。 ^{[ 6 ]}一部の地層からは、昆虫や植物の化石が驚くほど豊富に見つかっています。^{[ 12 ]}

ストームバーグ層群の最上部の地層は、ナミビアのナミブ砂漠に似た真の砂漠の条件下で堆積したと考えられています。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へ数千キロメートルにわたってゴンドワナ大陸の大部分に広がっていたと考えられます。^{[ 6 ]}現在、レソトとその周辺には、この巨大な地層のごく一部しか残っていません。この地層はかつて「洞窟砂岩」として知られていました。風食によって浅い洞窟がこれらの岩石でできた崖によくできたためです。これらの洞窟は後にサン族によって使用され、彼らはしばしば壁に絵を描きました。^{[ 12 ]}現在、洞窟砂岩はクラレンス層と呼ばれています。

これまで発見された最古の恐竜の胚は、1978年にクラレンス層で発見されました。 ^{[ 19 ]}これらの卵は三畳紀（2億2000万年前から1億9500万年前）のもので、原竜脚類恐竜である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。その後、クラレンス層の岩石の上に位置するゴールデンゲートハイランド国立公園で、これらの卵のさらなる例が発見されました。公園で発見された他の化石には、進化したキノドンティア（犬歯を持つ動物）、小型のテコドンティア（顎にしっかりと歯が固定されている動物）、鳥類のような恐竜、ワニのような恐竜の化石が含まれます。^{[ 20 ] [ 21 ]}

約1億8200 万年前、ゴンドワナ大陸の南部アフリカ部分がブーベホットスポット^{[ 22 ] [ 23 ]}の上を通過 し、カルー超層群の下の地殻が破裂し、大量の玄武岩質溶岩がクラレンス砂漠に流れ出し、南部アフリカのほぼ全域とゴンドワナ大陸の他の部分を覆いました。数回の噴火で堆積した溶岩の層は 、特に東部（現在のレソト）では1600メートル以上の厚さになりました。この大規模な溶岩流出により、カルー堆積作用は突然終焉を迎えました。^{[ 6 ] [ 12 ]}

ドラケンスバーグ・グループという名称は、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・エスカプメント^{[ 12 ]} の最上部1400mを形成していることに由来しており、この地層はしばしばドラケンスバーグと呼ばれています（ただし、厳密には「ドラケンスバーグ」とはグレート・エスカプメントの全長1000kmの東側部分全体を指し、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、時折噴石丘が形成されたが、典型的な火山はまれであった。地表の溶岩流はそれぞれ 厚さが10～20メートルであった。これらの溶岩流は200万年以上にわたって急速に積み重なり 、厚さ1～1.6キロメートルの単一の連続した 溶岩層を形成した。しかし、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な地層の間で高圧下で噴出した。このマグマが固まると、カルー南部および南西部の堆積物全体に、さまざまな深さで複数のドレライト岩床を形成した。これらの岩床の厚さは数センチメートルから数百メートルまで様々である。

この溶岩の噴出は、ゴンドワナ大陸の南部アフリカ部分の隆起と、後に亜大陸の海域となる地溝帯の形成と同時期に起こった。これらの地溝帯が拡大するにつれて、水が流れ込み、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、アラビアといった別々の大陸に分裂した。^{[ 6 ] [ 16 ]}

この地溝形成と密接に関連して、モザンビークとの国境沿いで2回目の玄武岩噴火が発生し、レボンボ山脈が形成されました。 この時、厚さ4800mを超える溶岩層が激しく噴出しました。ドラケンスバーグの溶岩はほぼ水平な層を形成しますが、レボンボの溶岩は東に傾斜しているため、溶岩が横方向にどれだけ広がったかを正確に判断することは困難です。^{[ 6 ] [ 7 ] [ 12 ]}

南部アフリカの隆起は、アフリカ大陸表面から数キロメートルもの厚さの層を取り除く大規模な侵食の段階を告げた。ドラケンスバーグ山脈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パッチ、そしてモザンビーク国境沿いのレボンボ山脈にわずかに残った。硬い溶岩層が侵食されると、盆地の残りの部分を覆うより柔らかいカルー堆積物はさらに速く侵食された。しかし、ドレライト岩床は侵食に抵抗し、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、数多くの広範囲にわたる平頂の丘が形成され、これらはカルー地方、ひいては南アフリカの景観を象徴するものとなっている。溶岩を地表に押し上げた岩脈、つまり垂直の亀裂は、今日ではカルー地方の広範囲にわたって伸びる直線状の尾根として際立っている。

過去1億8000 万年にわたる南アフリカの継続的な浸食により、ドラケンスバーグ層群より新しい岩石は内陸部の大部分でほとんど存在しない。内陸部から浸食された物質の一部は、白亜紀に南方のケープ褶曲山脈の間に閉じ込められ、エノン層や、リチャーズベイの北、クワズール・ナタール州沿岸付近に同様の堆積物を形成した。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に点在しているのみである。

ザンビア、ジンバブエ、モザンビークでは、カルー超層群は（古いものから新しいものへ）以下のように区分される。

• 下部カルー層群。ドウィカ、ワンゲ (ジンバブエ) / シアンコンドボ (ザンビア)、およびマドゥマビサ泥岩層から構成されます。^{[ 24 ]}
• 上部カルー層群は、エスカプメント砂岩層（中部ザンベジ盆地およびリンポポ盆地）^{[ 25 ]}とアングワ砂岩層（マナプールズ盆地およびカボラバッサ盆地）^{[ 26 ]}からなり、その上にペブリーアルコース層とフォレスト砂岩層が重なり、バトカ玄武岩で覆われている。^{[ 27 ]}