Westafrikanischer Kraton

Der westafrikanische Kraton (WAC) ist einer der fünf Kratone des präkambrischen Grundgebirges Afrikas , die die Afrikanische Platte bilden . Die anderen sind der Kalahari-Kraton , der Kongo-Kraton , der Sahara-Metakraton und der Tansania-Kraton . ^{[ 1 ]} Kratone selbst sind tektonisch inaktiv, können aber in der Nähe aktiver Kontinentalränder auftreten. ^{[ 2 ]} Der WAC erstreckt sich über 14 Länder Westafrikas und entstand im späten Präkambrium und frühen Paläozoikum zum afrikanischen Kontinent. Er besteht aus zwei archaischen Zentren, die an mehrere paläoproterozoische Domänen angrenzen. Diese Domänen bestehen aus Grünschiefergürteln , Sedimentbecken , regionalen Granitoid- Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit- Plutonen (TTG) und großen Scherzonen. Der Kraton wird von neoproterozoischen und jüngeren Sedimentbecken überlagert. Die Grenzen des Westafrikanischen Kratons (WAC) werden hauptsächlich durch eine Kombination aus Geophysik und Oberflächengeologie definiert, wobei die Geochemie der Region zusätzliche Einschränkungen mit sich bringt. ^{[ 1 ]} Vulkanische Aktivität am Rand des Kratons könnte einst zu einem bedeutenden globalen Erwärmungsereignis beigetragen haben. ^{[ 3 ]}

Der Kraton entstand offenbar durch die Verschmelzung dreier archaischer Kratone: Leo-Man-Ghana, Taoudeni und Reguibat. Die ersten beiden dockten vor etwa 2,1 Milliarden Jahren an, der Reguibat-Kraton vor etwa 2 Milliarden Jahren. Die Wurzeln des vereinigten Kratons reichen bis in eine Tiefe von über 300 km im subkontinentalen lithosphärischen Mantel. ^{[ 4 ]} Der Westafrikanische Kraton (WAC) erstreckt sich vom Kleinen Atlas in Marokko bis zum Golf von Guinea und wird im Norden, Osten und Westen von mobilen Gürteln deutlich jüngerer Gesteine ​​begrenzt. Die ältesten Gesteine ​​wurden vor 2,9 bis 2,5 Milliarden Jahren metamorphosiert . In der Sahara ist er größtenteils von jüngeren Sedimenten aus dem Phanerozoikum bedeckt . Weiter südlich treten in Ghana , der Elfenbeinküste und Sierra Leone jüngere vulkanische und sedimentäre Gesteine ​​zutage, die von noch jüngeren, im Präkambrium abgelagerten Sedimenten umgeben sind . ^{[ 5 ]}

Der Westafrikanische Kraton (WAC) besteht aus zwei deutlich voneinander abgegrenzten Regionen nördlich und südlich davon: dem Reguibat-Schild und dem Man-Schild . Beide Regionen setzen sich hauptsächlich aus archaischen oder paläoproterozoischen Gesteinen zusammen ^{[ 1 ]} , mit westarchaischen Kernen [2]. ^{Die Gesteinstypen sind} durch große Scherzonen voneinander getrennt ^{[ 6 ]} . Die den WAC umgebenden Faltengürtel wurden während der panafrikanischen und/oder der variszischen Orogenese gefaltet und metamorphosiert ^{[ 7 ] .}

Die WAC bildet die Grundlage für die modernen Staaten Marokko , Algerien , Mauretanien , Senegal , Gambia , Guinea-Bissau , Guinea , Mali , Burkina Faso , Sierra Leone , Liberia , Elfenbeinküste , Ghana , Togo und Benin .

Die Metamorphose des Kratons ist charakteristisch für die Plattentektonik des Paläoproterozoikums . Die Entwicklung des Gebiets konnte aufgrund widersprüchlicher Interpretationen des Verhältnisses zwischen niedriggradigen Grünschiefergürteln und hochgradigen Gneisgebieten , die von TTG- Komplexen dominiert werden, nicht eindeutig geklärt werden. ^{[ 8 ]} Die drei wichtigsten, allgemein anerkannten tektonothermischen Ereignisse für den Westafrikanischen Kraton (WAC) sind die prä-leoneische und leoneische Orogenese (3,5–2,9 Ga), die liberianische Orogenese (2,9–2,8 Ga) und die eburnische Orogenese (2,15–1,8 Ga) . ^{[ 6 ]} Eine endgültige Klärung dieser Frage hat weitreichende Konsequenzen für das Verständnis der geodynamischen Prozesse, die die Stabilisierung und Reifung des Kratons nach dem Übergang vom Archaikum zum Proterozoikum steuerten. Begrenzte geochronologische Daten deuten auf eine lang anhaltende metamorphe Überprägung von etwa 70 Millionen Jahren hin, was durch Sm-Nd -Granat-Gesamtgesteins-Isochronendaten sowie U-Pb- und Pb-Pb- Kristallisationsalter von Zirkon, Monazit und Titanit gestützt wird. ^{[ 8 ]}

Überprägungsverhältnisse in dem Gebiet deuten darauf hin, dass die Kupfermineralisierung mit dem ersten Deformationsereignis im WAC in Verbindung steht, während die Goldmineralisierung während nachfolgender Deformationsereignisse durch Reaktivierung magmatischer und hydrothermaler Fluide auftrat. ^{[ 1 ]}

Die metamorphen Gesteine ​​des Westafrikanischen Kratons (WAC) umfassen unter anderem hochgradig metamorphosierte Amphibolite der Amphibolitfazies , Gneise , Paragneisschiefer , Kalksilikatgesteine ​​und Migmatite . Teile der Region wurden zudem in die Grünschieferfazies metamorphosiert ^{[ 2 ]} , was allgemein als Grünschiefergürtel in einem archaischen Terran bezeichnet wird ^{[ 9 ]} . Die zeitliche Einordnung der Fazies erfolgt mittels in-situ- U-Pb-Datierung , wobei die Granatzusammensetzung Hinweise auf die prograde Entwicklung beim Übergang von der Blauschiefer- zur Amphibolitfazies liefert ^{[ 8 ]} . Das tektonische Umfeld wird durch eine Kombination aus Geophysik , Oberflächengeologie, Geochemie und Metallogenese bestimmt ^{[ 10 ] .}

Die Erde entstand vor etwa 4,54 Milliarden Jahren. ^{[ 11 ]} Beim Abkühlen verfestigte sich die Lithosphäre , bestehend aus der Erdkruste und dem starren obersten Teil des Erdmantels . Die Lithosphäre ruht auf der Asthenosphäre , die ebenfalls fest ist, sich aber auf geologischen Zeitskalen wie eine Flüssigkeit verhalten kann. Die Lithosphäre ist in tektonische Platten zerbrochen , die sich mit einer Geschwindigkeit von 50–100 mm pro Jahr langsam relativ zueinander bewegen, kollidieren, sich zu Kontinenten vereinen , sich wieder trennen und auseinanderdriften, wodurch neue Kontinentalformationen entstehen. ^{[ 12 ]}

Die frühen Wanderungen des westafrikanischen Kratons lassen sich nur schwer rekonstruieren, doch vor etwa 1,13–1,071 Milliarden Jahren scheint er einer der Kratone gewesen zu sein, die sich zum Superkontinent Rodinia zusammenschlossen . Damals lag der Kongo-Kraton westlich des Amazonas -Kratons und der westafrikanische Kraton südlich davon. Beide waren um etwa 180° gedreht und behielten diese relative Anordnung bei. ^{[ 13 ]}

Vor etwa 750 Millionen Jahren zerbrach Rodinia in drei Kontinente: Proto-Laurasia , den Kongo-Kraton und Proto-Gondwana . ^{[ 14 ]} Der westafrikanische Kraton vereinigte sich möglicherweise mit anderen Kratonen zu Pannotia , einem hypothetischen Superkontinent , der von der panafrikanischen Orogenese vor etwa 600 Millionen Jahren bis zum Ende des Präkambriums vor etwa 539 Millionen Jahren existierte. ^{[ 15 ]} Später wurde er Teil von Gondwana [ ^{16 ]} und noch später Teil von Pangaea , dem Superkontinent , der während des Paläozoikums und Mesozoikums vor etwa 335 bis 175 Millionen Jahren existierte, bevor sich Nord- und Südamerika von Eurasien und Afrika trennten und die Kontinente begannen ^, sich in ihre heutigen Konfigurationen zu bewegen. ^{[ 17 ]}

Die Anhänger der Schneeball-Erde-Theorie behaupten, dass die Erde vor etwa 650 Millionen Jahren eine extrem kalte Periode durchlief. Die Ozeane waren bis in große Tiefen gefroren, und die Schneedecke reflektierte die Sonnenwärme durch den wolkenlosen Himmel. Nur einfache Lebensformen konnten an Orten wie tiefen hydrothermalen Quellen im Ozean überleben . ^{[ 18 ]} Am Ende dieser Periode wurden die Ränder des westafrikanischen Kratons hochaktiv und brachten einen Ring von Vulkanen hervor . Die thermische Aktivität wurde durch die enorme Mantelwärme verursacht , die sich unter dem Kraton, isoliert durch die Lithosphäre , angestaut hatte . Die Vulkanausbrüche erzeugten einen massiven Treibhauseffekt , der das Eis schmolz und _CO₂ in die Atmosphäre freisetzte . Das Klima wandelte sich rasch zu einem deutlich wärmeren als heute, was zur kambrischen Explosion des Lebens führte. ^{[ 3 ]}

Im Laufe seiner Wanderungen, als der westafrikanische Kraton zeitweise von Eisschichten, Wäldern, Sümpfen oder Wüsten bedeckt war, wurde seine Oberfläche stark von Eis, Wasser und Wind erodiert. An den meisten Stellen liegen die ursprünglichen Gesteine ​​weit unter jüngeren vulkanischen und sedimentären Ablagerungen begraben. Die sichtbaren Merkmale sind daher meist vergleichsweise jungen Ursprungs.

Das Kleine Atlasgebirge entstand vor etwa 300 Millionen Jahren, als Euramerika und Gondwana während der Alleghenischen Orogenese aneinanderstießen – ein Prozess, der auch die Appalachen im heutigen Nordamerika formte . Im Känozoikum , vor etwa 66 Millionen bis 1,8 Millionen Jahren, wurden die Gebirgsketten, aus denen heute das Atlasgebirge besteht , durch die Kollision der Europäischen und Afrikanischen Platte am südlichen Ende der Iberischen Halbinsel angehoben. Durch Erosion wurde das Kleine Atlasgebirge so weit abgetragen , dass es heute niedriger ist als das nördlich gelegene Hohe Atlasgebirge . ^{[ 19 ] [ 20 ]}

Südlich der Berge ist der westafrikanische Kraton relativ flach und besteht, abgesehen von den Gebieten in der Nähe des Atlantiks oder des Golfs von Guinea, größtenteils aus Wüste oder trockener Savanne . Unter der Oberfläche befinden sich jedoch alte Sedimentbecken wie das Taoudeni-Becken , die möglicherweise große Erdöl- und Erdgasvorkommen enthalten. ^{[ 21 ]}

Der nördliche Reguibat-Schild erstreckt sich über Teile Algeriens , der Westsahara ^{[ 22} , ^{23 ] ,} Marokkos und Mauretaniens ^{[ 1 ]} . Er enthält im Osten aufgeschlossene paläoproterozoische und im Westen archaische Gesteine, darunter Kimberlite ^{[ 2 ] ,} was ihn zu einer bedeutenden Diamantenquelle macht. Gold- und Kupfervorkommen finden sich in einem Teilgebiet des Schildes ( paläoproterozoisches Yetti) ^{[ 6 ]} . Im Mesozoikum erfuhr er mindestens eine größere Abkühlungsphase und von der späten Kreidezeit bis heute drei kleinere . Thermochronologische Daten bei niedrigen Temperaturen deuten darauf hin, dass die Westseite des Schildes nach der Trias eine magmatische Differenzierung aufweist , die maßgeblich durch vertikale Krustenbewegungen infolge von Versenkungs- und Exhumierungsprozessen gesteuert wurde ^{[ 7 ] .}

Der südliche Man-Schild umfasst die Länder Elfenbeinküste , Mali , Burkina Faso , Ghana , Sierra Leone , Liberia und Guinea . ^{[ 1 ]} In diesem Schild besteht ein großer Teil des Westafrikanischen Vulkangürtels (WAC) aus paläoproterozoischem Birimian- Kontinent. ^{[ 2 ]} Die Birimian- Einheiten entstanden ursprünglich in einem unreifen vulkanischen Bogen , der später während der Eburnean-Orogenese metamorphosiert wurde . Die geringe Aufschlussdichte des Grünschiefergürtels in diesem Gebiet schränkt die Interpretation des umfassenden tektonischen Kontextes ein. Die begrenzte Aufschlussdichte des Grünschiefergürtels deutet auf ein bedeutendes Deformationsereignis im Zusammenhang mit Granitoidintrusionen ^hin . [ ^{9 ]}

Der Schild beherbergt erstklassige Goldlagerstätten, bedeutende Eisenerzkonzentrationen sowie Mineralisierungen von Aluminiumerz, Blei-Zink, Mangan , Phosphat und Uran . Die meisten Goldlagerstätten entstanden während der Eburnean-Orogenese , einige der übrigen jedoch bereits vor dieser Orogenese in einer Phase der Bildung und Erosion eines ozeanischen Inselbogens und Backarc-Beckens im Neoproterozoikum und der Kreidezeit . ^{[ 6 ]}

Im westafrikanischen Kraton gibt es umfangreiche Bergbauaktivitäten, die Rohstoffe wie Gold, Kupfer, Kobalt, Silber, Zinn und Zink umfassen. ^{[ 24 ]}

Der handwerkliche Goldabbau im Kraton lässt sich bis in die frühen 1960er Jahre zurückverfolgen. Dabei wurden Quarzganggerölle als Goldindikator genutzt. ^{[ 25 ]} Seifengold wird hauptsächlich von den handwerklichen Bergleuten abgebaut, während andere Lagerstättentypen im Tagebau oder im Untertagebau gewonnen werden . ^{[ 6 ]} 1985 schuf der Staat Burkina Faso mit dem „Projet Orpaillage “ eine offizielle Struktur zur Verwaltung des Goldabbaus und -ankaufs in der Region. Metallurgische Untersuchungen der Goldwaschrückstände wurden vom Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen (UNDP) und dem Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BUMIGEB) finanziert. Die Aufbereitung der aus dem handwerklichen Goldabbau stammenden Minenabfälle war die Haupttätigkeit der Compagnie d'Exploitation des Mines d'Or du Burkina (CEMOB). Das Unternehmen betrieb eine Haufenlaugungsanlage , die täglich etwa 500 Tonnen Goldwaschrückstände verarbeitete. ^{[ 25 ]}

Nach dem Mineraliengesetz begann 1927 der organisierte Bergbau. In den 1930er und 40er Jahren wurden bedeutende Mineralvorkommen entdeckt, die zur Entstehung mittelgroßer Minen führten. Zu den geförderten Vorkommen zählten Eisenerz, zwei ausgedehnte alluviale Goldlagerstätten, Seifengold, alluviale Diamanten und Chromit. Allein in Sierra Leone sichern Steinbrüche und Bergbau den Lebensunterhalt von über 250.000 Menschen und beschäftigen etwa 15 % der Bevölkerung. Die produzierten Rohstoffe machen das Land zu einem ressourcenreichen Staat. Der Bergbau im Westafrikanischen Komplex (WAC) kann eine starke Wirtschaft und staatliche Entwicklungshilfe begründen und so zur Armutsbekämpfung beitragen. ^{[ 26 ]}

• Geologie von Ghana

• Nasser Ennih & Jean-Paul Liégeois (2008). „Die Grenzen des westafrikanischen Kratons, mit besonderer Berücksichtigung des Grundgebirges des marokkanischen metakratonischen Anti-Atlas-Gürtels“ . Geological Society, London, Special Publications . 297 (1): 1.1–17. Bibcode : 2008GSLSP.297....1E . doi : 10.1144/SP297.1 . S2CID  56229139. Abgerufen am 16.03.2009 .