The Witwatersrand ( Reino Unido : / w ɪ t ˈ w ɔː t ər z r æ n d , - r ɑː n d / , EE. UU. también / ˈ w ɪ t w ɔː t ər z -/ ; [1] Pronunciación en afrikáans: [ˌvətˌvɑːtəɾsˈɾant ] ; localmente el Rand o, menos comúnmente, el Arrecife ) es una escarpa orientada al norte de 56 kilómetros de largo (35 millas) 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, de ahí el nombre Witwatersrand, que significa "cresta de aguas blancas" en afrikáans . [2] Esta escarpadura que corre de este a oeste se puede rastrear con solo un breve espacio, desde Bedfordview (aproximadamente 10 km [6 millas] al oeste del Aeropuerto Internacional OR Tambo ) en el este, a través de Johannesburgo y Roodepoort , hasta Krugersdorp en el oeste. (vea el diagrama a la izquierda a continuación). [3]
La escarpa forma el borde norte de una meseta (o cresta) de 7 a 10 kilómetros (4 a 6 millas) de ancho que se eleva unos 200 m (660 pies) por encima de las llanuras circundantes de Highveld . Varios suburbios pintorescos de Johannesburgo, incluidos Observatory , Linksfield Ridge y Upper Houghton , se encuentran a lo largo de la escarpa, con vista al resto del norte de Johannesburgo con vistas hasta Magaliesburg [4] (aunque los lugareños se refieren a segmentos de la escarpa usando nombres específicos del área , como Linksfield Ridge , Parktown Ridge o Observatory Ridge ). [5] [6] Toda la estructura en forma de meseta también se llama a menudo Witwatersrand. La elevación de la meseta sobre el nivel del mar es de entre 1.700 y 1.800 metros (5.600 a 5.900 pies).
La meseta de Witwatersrand forma una división continental , con la escorrentía hacia el norte desembocando 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 finalmente 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 recibió el nombre de rand en 1961 tras la declaración de la república.
Witwatersrand y Rand son nombres de la conurbación que se desarrolló a lo largo de la cordillera , aunque los términos están cayendo en desuso [ cita necesaria ] 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 (Wits University) y la extinta Rand Afrikaans University (RAU, hoy parte de la Universidad de Johannesburgo ), y a ciudades y regiones como East Rand , West Rand y Randburg .
La meseta de Witwatersrand consta de una capa de rocas principalmente sedimentarias de 5.000 a 7.000 metros de espesor (3,1 a 4,3 millas) depositadas durante un período de aproximadamente 260 millones de años, que comenzó hace aproximadamente 2,97 mil millones de años. [9] Toda la serie de rocas, conocida como el "Supergrupo Witwatersrand", consiste en cuarcitas muy duras y resistentes a la erosión , piedras de hierro en bandas y algunos depósitos de lava marina , intercaladas con illitas , lutitas y conglomerados más suaves y más fácilmente erosionables . Las rocas más antiguas (se depositaron hace 2.970 millones de años) forman la escarpa norte de la meseta de Witwatersrand; los más jóvenes (se establecieron hace 2.710 millones de años) son los que forman el borde sur de la meseta.
El oro se encuentra en los estratos del conglomerado de los miembros más jóvenes del supergrupo, denominado localmente banket . La abundancia de este oro no tiene igual natural 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 aquí este metal precioso por primera vez 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 los que sí lo contienen (conocidos como "arrecifes" por los mineros), el oro no se distribuye uniformemente por toda la capa, sino que tiende a presentarse en vetas, donde los guijarros que componen el conglomerado son de mayor tamaño. que en otros lugares. Aquí el oro se asocia con otros minerales, especialmente pirita de hierro y uraninita , así como con materiales ricos en carbono como el querógeno o el betún , que se presenta en pequeñas bolas de menos de 1 mm (0,04 pulgadas) de tamaño, llamadas "carbono flyspeck". o como capas continuas de aproximadamente 10 a 20 mm (0,4 a 0,8 pulgadas) de espesor. [2] [9] Los conglomerados auríferos se encuentran principalmente en las capas superiores y más jóvenes del supergrupo de rocas Witwatersrand, en el lado sur de la meseta de Witwatersrand.
Los estratos del supergrupo Witwatersrand que llegan a la superficie en Johannesburgo se sumergen hacia el sur en un ángulo de aproximadamente 30°. [3] A partir de ahí están casi en todas partes, con muy pocas excepciones (ver más abajo), cubiertas por rocas más jóvenes. [10] La extracción de oro en estas porciones enterradas del supergrupo Witwatersrand a veces se lleva a cabo a profundidades de 4 kilómetros (2,5 millas) debajo de la superficie. [9] [11]
La cuenca de Witwatersrand es una formación geológica en gran parte subterránea que emerge en Witwatersrand. Posee 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 que se encuentra sobre la superficie. [3] La cuenca se extiende a ambos lados 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 "Supergrupo Witwatersrand", está formada por cuarcitas , piedras de hierro bandeadas , lutitas , illitas , conglomerados y algunos depósitos de lava marina . La mayor parte de la cuenca está profundamente enterrada bajo rocas más jóvenes, pero se producen afloramientos en Gauteng , el Estado Libre , así como en algunas de las provincias circundantes. El afloramiento de Gauteng forma la cresta Witwatersrand, de la que deriva el nombre de la cuenca y sus rocas. Fue en la parte sur de esta cresta donde se descubrió oro por primera vez en 1886, en la granja Langlaagte, a 5 km al oeste de Johannesburgo . [3] [2] Dado que este oro estaba incrustado en un conglomerado, al principio se supuso que se trataba de oro aluvial en un antiguo lecho de río, que se había inclinado como resultado de los movimientos de tierra. [3] [2] Sin embargo, cuando se descubrió que, rastreado hacia abajo , el conglomerado no se desarrolló simplemente para el estrecho ancho de un río, sino que continuó en profundidad, se llegó a la conclusión de que esta zona conglomerada era parte de una sucesión sedimentaria. . [2] El conglomerado fue rastreado rápidamente 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 Witwatersrand Ridge se sumergen hacia abajo y hacia el sur para formar la "Cuenca Witwatersrand", en gran parte subterránea, que cubre un área elíptica con un eje principal de 300 km (190 millas) de largo desde Evander en el noreste. hasta Theunissen en el suroeste, y 150 km (93 millas) 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 sólo 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 Arcaicos del norte y el oeste formaron deltas en abanico, con muchos canales trenzados, antes de desembocar en el "Mar de Witwatersrand" al sur, donde se depositaron los sedimentos más antiguos que forman las rocas más antiguas del Se había depositado el supergrupo Witwatersrand. Algunos de estos deltas en abanico que contienen oro se encuentran ahora a profundidades de 4 km (2,5 millas) 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 del refinado 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, comenzando hace poco menos de 3 mil millones de años. La primera fase, que duró 60 millones de años, consistió en depósitos sedimentarios en un mar poco profundo, convenientemente denominado "Mar de Witwatersrand". La capa de sedimentos resultante de 2500 a 4500 m de espesor se denomina "Grupo West Rand" de rocas Witwatersrand. La segunda fase, que duró 200 millones de años, siguió a la primera, con depósitos terrestres, resultantes de la retirada del mar de Witwatersrand, dejando una amplia llanura costera casi plana sobre la que los ríos del norte formaban anchos ríos trenzados. deltas , en algunos de los cuales se depositaron ricos yacimientos de oro. La capa de roca resultante de 2.500 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 total se denomina Cuenca Witwatersrand. [3] [9] [2]
No hubo continentes durante las primeras etapas del Eón Arcaico, [14] pero sí se formaron arcos de islas . Fue la fusión de varios de estos arcos de islas lo que condujo a la formación del Cratón Kaapvaal , uno de los primeros microcontinentes que se formó 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 mil millones de años el enfriamiento local de la astenosfera subyacente provocó el hundimiento de la porción sureste de este microcontinente por debajo del nivel del mar. [9] El suelo de este recién formado "mar de Witwatersrand" estaba formado por granitos suavemente erosionados . Los sedimentos arenosos traídos por los ríos del 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".
No hubo oxígeno libre en la atmósfera de la Tierra hasta hace unos 2 mil millones de años, antes de la aparición y desarrollo suficiente de las cianobacterias fotosintetizadoras . [13] El oxígeno producido por estos microorganismos reaccionó rápidamente con, entre otros, iones Fe 2+ disueltos en 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 fue una alternancia de capas de barro rojo y beige que, al consolidarse, se convirtieron en piedras de hierro con bandas . [13]
A medida que el mar se hizo más profundo, se acumularon sedimentos fangosos y de grano más fino. Las condiciones geográficas cambiantes dieron como resultado la acumulación de una amplia variedad de sedimentos, que van desde barro, arena, grava y piedras de hierro con bandas . 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 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 en cuya cima se encuentra ahora Johannesburgo se convirtió en una vasta llanura ribereña que se extendía a lo largo de toda la costa norte y oeste del mar reducido, 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 entrelazados con muchos canales entrelazados de flujo lento donde se depositaban todos los materiales pesados traídos de las montañas: grandes guijarros y minerales pesados, como oro , pirita de hierro y uraninita . El oro estaba en su forma elemental libre. Las cianobacterias crecieron 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 representa casi con certeza lo que queda de estos microorganismos fotosintetizadores arcaicos. [9]
Está claro que durante los siguientes 200 millones de años la llanura aluvial se inundó repetidamente, a veces se erosionó, y los sedimentos se volvieron a depositar. 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 terminó abruptamente debido a enormes efusiones de lava, que formaron las lavas de Ventersdorp, que entraron en erupción hace 2.715 millones de años. [9] La causa de estos derrames de lava es una cuestión de especulación. Podría estar relacionado con la colisión del Cratón de Kaapvaal con el Cratón de Zimbabwe , que eventualmente se unieron para formar una única unidad continental.
Un último evento que tuvo un impacto importante 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 remanente geológico de este inmenso evento: la Vredefort Dome. Los restos de este impacto no sólo se encuentran entre los más antiguos de la Tierra, sino que también es uno de los impactos de meteoritos más grandes que ha dejado su huella en la geología terrestre actual. [3] [9] Un meteoro de 10 a 15 km de diámetro creó un cráter de 300 km de diámetro, distorsionando todos los estratos rocosos dentro de ese círculo. Johannesburgo se encuentra justo dentro del borde exterior de este cráter de impacto. En las inmediaciones del impacto todos los estratos subterráneos se elevaron y voltearon, de modo que las rocas de Witwatersrand quedan expuestas en un arco a 25 km del centro del impacto. Desgraciadamente no hay yacimientos de oro en estos afloramientos. Sin embargo, el impacto del meteorito hundió la cuenca de Witwatersrand dentro del cráter. Esto lo protegió de la erosión posterior; pero, quizás lo más importante, sacarlo 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 de la Cúpula de Vredefort, prácticamente todos los demás afloramientos se producen en un arco de aproximadamente 80 a 120 km desde el centro de la cúpula. cráter de impacto, al 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 habrían sido erosionados durante el período ininterrumpido. eliminación de una capa de depósitos de varios kilómetros de espesor de la superficie de la meseta austral de África en un 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 terrestre . 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 auríferos 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 los deltas de los ríos Arcaicos después de haber sido arrastrado desde los cinturones de piedra verde circundantes ricos en oro hacia el norte y el 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]
Además del evidente ahuecamiento de las rocas debajo del sur de Johannesburgo, que provocó sumideros impredecibles, inestabilidades superficiales y temblores de tierra, [18] la extracción a la superficie de rocas que habían sido depositadas en condiciones sin oxígeno tuvo efectos imprevistos. La pirita de hierro (FeS 2 ), que es relativamente abundante en los minerales de oro de Witwatersrand, se oxida formando óxido férrico insoluble (Fe 2 O 3 ) y ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ). Así, cuando los desechos mineros entran en contacto con el agua de lluvia oxigenada, se libera ácido sulfúrico al agua subterránea. El drenaje ácido de mina , como se denomina al fenómeno, se ha convertido en un importante problema ecológico, porque disuelve muchos de los elementos pesados, como el uranio , cadmio , plomo , zinc , cobre , arsénico y mercurio que se encuentran en los vertederos de las minas, facilitando su paso a 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 se pueden medir en cabello humano. [20]
El ácido sulfúrico también erosiona las estructuras de hormigón y cemento, provocando 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. encontrado en otras partes de la tierra. Cuando George Harrison, probablemente acompañado por George Walker, encontró oro en la granja Langlaagte, a 5 km (3 millas) al oeste de lo que sería la ciudad de Johannesburgo, en un afloramiento de rocas conglomeradas, en febrero de 1886, supusieron que se trataba de un aluvial. oro en el antiguo cauce de un río, que se había inclinado como consecuencia de los movimientos de tierra. [2] [3] Sin embargo, cuando se descubrió que, rastreado hacia abajo, el conglomerado no se desarrolló simplemente para el estrecho ancho 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] Harrison se había topado con el conglomerado Main Reef (parte del "Subgrupo de rocas de Johannesburgo"; consulte la ilustración anterior). El conglomerado fue rastreado rápidamente hacia el este y el oeste a lo largo de una distancia continua total de 50 km (31 millas) para definir lo que se conoció como el "Campo de oro de Central Rand".
Harrison declaró su reclamo ante el entonces gobierno de la Zuid Afrikaanse Republiek (ZAR), y en septiembre de 1886, el presidente Paul Kruger emitió una proclama declarando que nueve granjas eran excavaciones mineras públicas, a partir del 20 de septiembre de 1886. [3] Esto anunció la histórica Witwatersrand Gold Correr . Se cree que Harrison vendió su reclamo por menos de £ 10 antes de abandonar el área, y nunca más se supo de él.
El reclamo número 19 original de Zoekers (en inglés: buscadores o prospectores) de Harrison fue declarado monumento nacional en 1944 y recibió el nombre de Harrison's Park. [23] El parque está en la concurrida 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£ 250 000 . Su hermano Thomas fue el primer presidente. [3]
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