El Witwatersrand ( Reino Unido : / wɪtˈwɔːtərzrænd , -rɑːnd / , EE . UU . también / ˈwɪtwɔːtərz- / ; [ 1] Pronunciación en afrikáans: [ ˌvətˌvɑːtəɾsˈɾant] ; localmente el Rand o , con menos frecuencia, el Arrecife ) es un escarpe de 56 kilómetros de largo (35 millas) orientado al norte en Sudáfrica . Consiste en una roca metamórfica de cuarcita dura y resistente a la erosión , sobre la cual varios ríos que fluyen hacia el norte forman cascadas, lo que explica el nombre Witwatersrand, que significa 'cresta de aguas blancas' en afrikáans . [2] Esta escarpa que corre de este a oeste se puede rastrear con solo un pequeño desnivel, desde Bedfordview (a unos 10 km [6,2 mi] al oeste del Aeropuerto Internacional OR Tambo ) en el este, a través de Johannesburgo y Roodepoort , hasta Krugersdorp en el oeste (ver el diagrama a la izquierda a continuación). [3]
El escarpe forma el borde norte de una meseta (o cresta) de 7 a 10 kilómetros de ancho (4-6 mi) que se eleva unos 200 m (660 pies) por encima de las llanuras circundantes de Highveld . Una serie de pintorescos suburbios de Johannesburgo, incluidos Observatory , Linksfield Ridge y Upper Houghton , se encuentran a lo largo del escarpe, con vistas al resto del norte de Johannesburgo con vistas hasta Magaliesburg [4] (aunque los lugareños se refieren a segmentos del escarpe utilizando nombres específicos del área, como Linksfield Ridge , Parktown Ridge o Observatory Ridge ). [5] [6] La estructura completa en forma de meseta también se llama a menudo Witwatersrand. La elevación de la meseta sobre el nivel del mar está entre 1.700 y 1.800 metros (5.600–5.900 pies).
La meseta de Witwatersrand forma una divisoria continental : la escorrentía hacia el norte desemboca en el océano Índico a través de los ríos Crocodile y Limpopo , mientras que la escorrentía hacia el sur desemboca a través del Vaal en el río Orange y, en última instancia, en el océano Atlántico . [3] [7] [8]
Debido a las extraordinarias cantidades de oro que se han extraído de las rocas de Witwatersrand, la moneda sudafricana pasó a llamarse rand en 1961 tras la declaración de la república.
Witwatersrand y Rand son los nombres de la conurbación que se desarrolló a lo largo de la cordillera , aunque los términos están cayendo en desuso [ cita requerida ] y Witwatersrand era la "W" en PWV (Pretoria-Witwatersrand-Vereeniging), el nombre inicial de la provincia de Gauteng . En este contexto, ha prestado su nombre a instituciones como la Universidad de Witwatersrand (Universidad de Wits) y la extinta Universidad Afrikaans de Rand (RAU, ahora parte de la Universidad de Johannesburgo ), y a ciudades y regiones como East Rand , West Rand y Randburg .
La meseta de Witwatersrand está formada por una capa de entre 5000 y 7000 metros de espesor (3,1–4,3 mi) de rocas principalmente sedimentarias depositadas durante un período de unos 260 millones de años, que comenzó hace aproximadamente 2970 millones de años. [9] Toda la serie de rocas, conocida como el "Supergrupo Witwatersrand", está formada por cuarcitas muy duras y resistentes a la erosión , rocas de hierro bandeadas y algunos depósitos de lava marina, intercalados con tillitas , lutitas y conglomerados más blandos y más fácilmente erosionables . Las rocas más antiguas (depositadas hace 2970 millones de años) forman la escarpa norte de la meseta de Witwatersrand; las más jóvenes (depositadas hace 2710 millones de años) son las que forman el borde sur de la meseta.
El oro se encuentra en los estratos de conglomerado de los miembros más jóvenes del Supergrupo, conocidos localmente como banket . La abundancia de este oro no tiene igual en ningún otro lugar del mundo. Se han extraído más de 40.000 toneladas (44.000 toneladas cortas) de estas rocas desde que se descubrió este metal precioso por primera vez aquí en 1886. Esto representa aproximadamente el 22% de todo el oro que se contabiliza en la actualidad. [3]
No todos los conglomerados contienen oro, y de aquellos que lo contienen (conocidos como "arrecifes" por los mineros), el oro no está distribuido uniformemente a lo largo de la capa, sino que tiende a aparecer en vetas, donde los guijarros que forman el conglomerado son más grandes que en otras partes. Aquí el oro está asociado con otros minerales, especialmente pirita de hierro y uraninita , así como materiales ricos en carbono como el kerógeno o betún , que se presenta en pequeñas bolas de menos de 1 mm (0,04 pulgadas) de tamaño, llamadas "carbono de motas de mosca", o como capas continuas de aproximadamente 10-20 mm (0,4-0,8 pulgadas) de espesor. [2] [9] Los conglomerados que contienen oro se encuentran principalmente en las capas superiores y más jóvenes del supergrupo de rocas de Witwatersrand, en el lado sur de la meseta de Witwatersrand.
Los estratos del supergrupo Witwatersrand que llegan a la superficie en Johannesburgo descienden hacia el sur en un ángulo de unos 30°. [3] A partir de allí, casi en todas partes, con muy pocas excepciones (ver más abajo), están cubiertos por rocas más jóvenes. [10] La minería de oro en estas partes enterradas del supergrupo Witwatersrand a veces se lleva a cabo a profundidades de 4 kilómetros (2,5 millas) por debajo de la superficie. [9] [11]
La cuenca de Witwatersrand es una formación geológica en gran parte subterránea que emerge en Witwatersrand. Contiene las mayores reservas de oro conocidas del mundo y ha producido más de 40 000 toneladas (1,3 × 10 9 ozt), lo que representa aproximadamente el 22% de todo el oro contabilizado sobre la superficie. [3] La cuenca se extiende a lo largo de las antiguas provincias de Transvaal y el Estado Libre de Orange , y consiste en una capa de 5000 a 7000 m de espesor de rocas arcaicas , principalmente sedimentarias, depositadas durante un período de aproximadamente 260 millones de años, que comenzó hace unos 3000 millones de años. [9] Toda la serie de rocas, conocida como el "Supergrupo Witwatersrand", consiste en cuarcitas , ironstones bandeados , lutitas , tillitas , conglomerados y algunos depósitos de lava marina . La mayor parte de la cuenca está profundamente enterrada bajo rocas más jóvenes, pero hay afloramientos en Gauteng , el Estado Libre , así como en algunas de las provincias circundantes. El afloramiento en Gauteng forma la cresta de Witwatersrand, de la que la cuenca y sus rocas derivan su nombre. Fue en la parte sur de esta cresta donde se descubrió oro por primera vez en la granja Langlaagte en 1886, a 5 km al oeste de Johannesburgo . [3] [2] Dado que este oro estaba incrustado en un conglomerado, primero se asumió que se trataba de oro aluvial en un antiguo lecho de río, que se había inclinado como resultado de movimientos de tierra. [3] [2] Sin embargo, cuando se descubrió que, trazado en dirección descendente , el conglomerado no solo se desarrolló para el ancho angosto de un río, sino que continuó en profundidad, se llegó a la conclusión de que esta zona conglomerática era parte de una sucesión sedimentaria . [2] El conglomerado fue rápidamente trazado hacia el este y el oeste por una distancia total continua de 50 km (31 millas) para definir lo que se conoció como el "Campo de Oro de Central Rand".
Desde entonces se ha establecido que las rocas que forman la cordillera de Witwatersrand se inclinan hacia abajo y hacia el sur para formar la "cuenca de Witwatersrand", en gran parte subterránea, que cubre un área elíptica con un eje principal de 300 km (190 mi) de largo desde Evander en el noreste hasta Theunissen en el suroeste, y 150 km (93 mi) de ancho que se extiende desde Steynsrus en el sureste hasta Coligny en el noroeste, [2] con una pequeña cuenca subsidiaria en Kinross . El oro se encuentra solo a lo largo de los márgenes norte y oeste de esta cuenca, pero no en una banda continua. Las rocas auríferas se limitan a seis sitios donde los ríos del Arcaico del norte y el oeste formaron deltas en abanico, con muchos canales entrelazados, antes de fluir hacia el "mar de Witwatersrand" al sur, donde se habían depositado los sedimentos anteriores que forman las rocas más antiguas del supergrupo Witwatersrand. Algunos de estos deltas en abanico que contienen oro se encuentran ahora a profundidades de 4 km (2,5 mi) por debajo de la superficie. [3] [2] Aunque muchas de las minas más antiguas, alrededor de Johannesburgo, están ahora casi agotadas, la cuenca de Witwatersrand todavía produce la mayor parte del oro de Sudáfrica y gran parte de la producción mundial total. La plata , el uranio y el iridio se recuperan como subproductos de la refinación del oro. [12]
La cuenca de Witwatersrand se creó durante el Eón Arcaico y, por lo tanto, se encuentra entre las estructuras geológicas más antiguas de la Tierra. Se formó en dos etapas, a lo largo de 260 millones de años, a partir de hace poco menos de 3000 millones de años. La primera fase, que duró 60 millones de años, consistió en depósitos sedimentarios en un mar poco profundo, convenientemente llamado "mar de Witwatersrand". La capa de sedimentos resultante, de 2500 a 4500 m de espesor, se denomina "grupo West Rand" de rocas de Witwatersrand. La segunda fase, que duró 200 millones de años, siguió a la primera fase, con depósitos en tierra, resultantes del retroceso del mar de Witwatersrand, dejando una amplia llanura costera casi plana sobre la que los ríos del norte formaron amplios deltas fluviales trenzados , en algunos de los cuales se depositaron ricos depósitos de oro. La capa de roca resultante de 2500 m de espesor se denomina "grupo Central Rand". El "Grupo West Rand" y el "Grupo Central Rand" de rocas forman juntos el "Supergrupo Witwatersrand", cuya extensión horizontal completa se denomina Cuenca Witwatersrand. [3] [9] [2]
No había continentes durante las primeras etapas del Eón Arcaico, [14] pero sí se formaron arcos de islas . Fue la coalescencia de varios de estos arcos de islas lo que llevó a la formación del Cratón Kaapvaal , uno de los primeros microcontinentes que se formaron en la Tierra hace unos 3.900 millones de años. [9] Su tamaño y posición en relación con el sur de África actual se indican en el diagrama de la izquierda. Hace unos 3.000 millones de años, el enfriamiento local de la astenosfera subyacente provocó el hundimiento de la parte sudoriental de este microcontinente por debajo del nivel del mar. [9] El suelo de este "mar de Witwatersrand" recién formado consistía en granitos suavemente erosionados . Los sedimentos arenosos traídos por los ríos desde el norte comenzaron a depositarse sobre el granito hace unos 2.970 millones de años. Esta capa arenosa finalmente se comprimió para formar la cuarcita Orange Grove, la capa más baja del supergrupo Witwatersrand. Esta capa de cuarcita se puede ver sobre su base de granito en Johannesburgo , donde forma una cresta de este a oeste de 56 km de largo sobre la cual varios ríos que corren hacia el norte forman cascadas, dando lugar al nombre de Witwatersrand, que en afrikáans significa "cresta de aguas blancas".
Hasta hace unos 2.000 millones de años, antes de la aparición y el desarrollo suficiente de las cianobacterias fotosintetizadoras , no había oxígeno libre en la atmósfera terrestre . [13] El oxígeno producido por estos microorganismos reaccionaba rápidamente, entre otros, con los iones Fe 2+ disueltos en el agua, precipitando óxido de hierro rojo insoluble ( hematita ). Por diversas razones, la sedimentación del lodo de grano fino se vio afectada por episodios cíclicos con mayor o menor precipitación de óxidos de hierro. El resultado fueron capas alternas de lodo rojo y beige que, al consolidarse, se convirtieron en ironstones bandeados . [13]
A medida que el mar se hacía más profundo, se acumulaban sedimentos de grano más fino y fangoso. Las condiciones geográficas cambiantes dieron lugar a la acumulación de una amplia variedad de sedimentos, que iban desde el barro hasta la arena, la grava y las rocas de hierro bandeadas . Los depósitos de tillita , que datan de hace 2.950 millones de años, son indicativos de los primeros episodios de glaciación en la Tierra. [9] [15] En 60 millones de años, se habían acumulado hasta 4500 m de sedimento en la base de granito, para convertirse en el "Grupo West Rand" de rocas que contribuyen con más del 60% del espesor total del Supergrupo Witwatersrand. [3] [9] [15]
El levantamiento del norte del cratón de Kaapvaal, además de la orogénesis (formación montañosa), hacia el final de la deposición del "Grupo West Rand" de sedimentos provocó el retroceso del mar de Witwatersrand. La zona del cratón sobre la que ahora se encuentra Johannesburgo se convirtió en una vasta llanura fluvial que se extendía a lo largo de toda la costa norte y oeste del mar encogido, en un arco que se extendía desde Evander en el este, a través de Johannesburgo, Carletonville y luego hacia el sur hasta Klerksdorp y Welkom en el suroeste. Los ríos formaban deltas trenzados con muchos canales entrelazados de flujo lento donde se depositaban todos los materiales pesados traídos desde las montañas: grandes guijarros y minerales pesados, como oro , pirita de hierro y uraninita . El oro estaba en su forma elemental libre. Las cianobacterias crecían en relativa abundancia en estas aguas ricas en minerales. [3] [9] [15] El kerógeno , o betún , que se encuentra asociado con los depósitos de oro casi con certeza representa lo que queda de estos microorganismos fotosintetizadores del Arcaico. [9]
Está claro que durante los siguientes 200 millones de años la llanura de inundación se inundó repetidamente, a veces se erosionó y se depositaron sedimentos nuevamente. El resultado fue una capa de roca de 2500 m de espesor que se denomina "Grupo Central Rand", que junto con el "Grupo West Rand", forma el "Supergrupo Witwatersrand". Es el Grupo Central Rand más joven el que contiene la mayoría de los conglomerados auríferos, conocidos localmente como banket , que hoy son de gran importancia económica.
El "Grupo Central Rand" de depósitos llegó a un abrupto final debido a erupciones masivas de lava, que formaron las lavas de Ventersdorp que estallaron hace 2.715 millones de años. [9] La causa de estas erupciones de lava es un tema de especulación. Podría estar relacionada con la colisión del Cratón de Kaapvaal con el Cratón de Zimbabwe , que finalmente se unirían para formar una sola unidad continental.
Un evento final que tuvo un gran impacto en la geología de la cuenca de Witwatersrand y su exposición en la región de Johannesburgo, fue el impacto de un meteorito masivo a 110 km al suroeste de Johannesburgo hace 2.020 millones de años. [3] [9] El impacto se produjo cerca del actual pueblo de Vredefort, que ha dado su nombre al resto geológico de este inmenso evento: el Domo de Vredefort. Los restos de este impacto no solo se encuentran entre los más antiguos de la Tierra, sino que también es uno de los impactos de meteoritos más grandes que han dejado su huella en la geología actual de la Tierra. [3] [9] Un meteorito de 10 a 15 km de diámetro creó un cráter de 300 km de diámetro, distorsionando todos los estratos de roca dentro de ese círculo. Johannesburgo está justo dentro del borde exterior de este cráter de impacto. En las inmediaciones del impacto, todos los estratos subterráneos se elevaron y volcaron, de modo que las rocas de Witwatersrand están expuestas en un arco a 25 km del centro del impacto. No hay depósitos de oro en estos afloramientos. Sin embargo, el impacto del meteorito hizo descender la cuenca de Witwatersrand hacia el interior del cráter, lo que la protegió de la erosión posterior y, posiblemente más importante, la llevó a la superficie cerca del borde del cráter, cerca de Johannesburgo. [9] De hecho, aparte de los afloramientos de Witwatersrand (es decir, donde estas rocas están expuestas en la superficie) en las inmediaciones del domo Vredefort, prácticamente todos los demás afloramientos se encuentran en un arco de aproximadamente 80 a 120 km desde el centro del cráter de impacto, hacia el oeste, noroeste, norte y noreste. [10] Por lo tanto, es posible que si no hubiera sido por el impacto del asteroide Vredefort hace 2 mil millones de años, nunca hubiéramos descubierto los ricos depósitos de oro debajo de la superficie del sur de África, o bien se habrían erosionado durante la eliminación ininterrumpida de una capa de depósitos de varios kilómetros de espesor de la superficie de la meseta del sur de África en el pasado geológico relativamente reciente: es decir, los últimos 150 millones de años, pero especialmente durante los últimos 20 millones de años. [9]
La gran mayoría del oro y otros metales pesados de la Tierra están encerrados en el núcleo de la Tierra . La evidencia de los estudios de isótopos de tungsteno indica que la mayor parte del oro en la corteza se deriva del oro en el manto que resultó de un bombardeo de meteoritos hace unos 3900 millones de años (es decir, aproximadamente en el momento en que se formó el Cratón Kaapvaal ). Los eventos de meteoritos portadores de oro ocurrieron millones de años después de la segregación del núcleo de la Tierra. [16] El oro en el área de la cuenca de Witwatersrand se depositó en deltas de ríos Arcaicos después de haber sido arrastrado desde los cinturones de piedra verde ricos en oro circundantes al norte y al oeste. Los estudios de isótopos de renio y osmio indican que el oro en esos depósitos minerales provino de intrusiones inusuales derivadas del manto de 3 mil millones de años de antigüedad conocidas como komatiita , presentes en los cinturones de piedra verde. [17]
Aparte de la evidente excavación de las rocas debajo del sur de Johannesburgo, que causa sumideros impredecibles, inestabilidades superficiales y temblores de tierra, [18] el traer a la superficie rocas que habían sido depositadas en condiciones libres de oxígeno tuvo efectos imprevistos. La pirita de hierro (FeS 2 ), que es relativamente abundante en los minerales de oro de Witwatersrand, se oxida a óxido férrico insoluble (Fe 2 O 3 ) y ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). Por lo tanto, cuando los desechos de la mina entran en contacto con agua de lluvia oxigenada, se libera ácido sulfúrico en el agua subterránea. El drenaje ácido de minas , como se llama al fenómeno, se ha convertido en un importante problema ecológico, porque disuelve muchos de los elementos pesados, como el uranio , el cadmio , el plomo , el zinc , el cobre , el arsénico y el mercurio que se encuentran en los vertederos de la mina, facilitando su paso a las aguas superficiales y subterráneas. [9] [18] [19] Los estanques de relaves contienen un promedio de 100 mg/kg de U 3 O 8 , y los niveles de uranio son mensurables en el cabello humano. [20]
El ácido sulfúrico también erosiona las estructuras de hormigón y cemento, lo que provoca daños estructurales a edificios y puentes. [18] [19]
Aunque se había descubierto oro en varios lugares de Sudáfrica, como Barberton y Pilgrim's Rest , así como en varios sitios cerca de Witwatersrand, se trataba de concentrados aluviales en ríos contemporáneos, o en vetas de cuarzo, en la forma en que siempre se había encontrado oro en otros lugares de la Tierra. Cuando George Harrison, probablemente acompañado por George Walker, encontró oro en la granja Langlaagte, a 5 km (3 mi) al oeste de lo que se convertiría en la ciudad de Johannesburgo, en un afloramiento de rocas conglomeradas, en febrero de 1886, asumieron que se trataba de oro aluvial en un antiguo lecho de río, que se había inclinado como resultado de movimientos de tierra. [2] [3] Sin embargo, cuando se descubrió que, trazado en dirección descendente, el conglomerado no solo se desarrollaba en el ancho angosto de un río, sino que continuaba en profundidad, se llegó a la conclusión de que esta zona conglomerada era parte de una sucesión sedimentaria. [2] Harrison se había topado con el conglomerado Main Reef (parte del "subgrupo de Johannesburgo" de rocas; véase la ilustración anterior). El conglomerado fue rápidamente rastreado hacia el este y el oeste a lo largo de una distancia total continua de 50 km (31 mi) para definir lo que se conocería como el "campo de oro de Central Rand".
Harrison declaró su reclamación ante el entonces gobierno de la República de África Meridional (ZAR), y en septiembre de 1886 el presidente Paul Kruger emitió una proclamación declarando nueve granjas como explotaciones mineras públicas, a partir del 20 de septiembre de 1886. [3] Esto anunció la histórica Fiebre del oro de Witwatersrand . Se cree que Harrison vendió su reclamación por menos de £10 antes de abandonar el área, y nunca más se supo de él.
El reclamo original de Harrison, Zoekers' (en inglés: seekers, or prospectors), número 19, fue declarado monumento nacional en 1944 y recibió el nombre de Harrison's Park. [23] El parque está en la transitada Main Reef Road, inmediatamente al oeste de Nasrec Road. [3] En 1887, Cecil John Rhodes registró "The Gold Fields of South Africa" en Londres, la primera casa minera de Sudáfrica, con un capital de 100.000 millones de dólares.£250 000. Su hermano Thomas fue el primer presidente. [3]
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