วิทวอเตอร์สแรนด์

วิทวอเตอร์สแรนด์
น้ำตก Witpoortjie ในสวนพฤกษศาสตร์แห่งชาติ Walter Sisuluซึ่งเดิมคือสวนพฤกษชาติ Witwatersrand น้ำตกเช่นนี้ cascading กว่า 56 กิโลเมตรยาว (35 ไมล์) วอสันใน Gauteng ให้สูงขึ้นไปชื่อ“Witwatersrand” ซึ่งหมายถึง“สันเขาน้ำสีขาว” ในแอฟริกา
จุดสูงสุด
ระดับความสูง	1,913 ม. (6,276 ฟุต)
พิกัด	26°12′13″S 28°2′34″E / 26.20361°S 28.04278°E / -26.20361; 28.04278พิกัด : 26°12′13″S 28°2′34″E  / 26.20361°S 28.04278°E / -26.20361; 28.04278
ขนาด
ความยาว	56 กม. (35 ไมล์) ESE/WNW
ความกว้าง	10 กม. (6.2 ไมล์) NNE/SSW
ภูมิศาสตร์
วิทวอเตอร์สแรนด์ ใกล้โจฮันเนสเบิร์ก
ประเทศ	แอฟริกาใต้
จังหวัด	North West , GautengและMpumalanga
ธรณีวิทยา
Orogeny	หลุมอุกกาบาต Vredefort
อายุของร็อค	อาร์เค่น
ประเภทของหิน	Quartzites , conglomerates , banded ironstones , tillitesและshales
การปีนป่าย
เส้นทางที่ง่ายที่สุด	จากกัวเต็งหรือพริทอเรีย

Witwatersrand ( / วีə ทีวี ɑː ทีə s R ɑː n T / ) (ในประเทศแรนด์หรือน้อยกว่าปกติแนวปะการัง ) เป็น 56 กิโลเมตรยาว (35 ไมล์) หันหน้าทิศเหนือชันในแอฟริกาใต้ . มันประกอบด้วยฮาร์ดกัดเซาะทนวอหินแปรมากกว่าที่แม่น้ำหลายเฉียงเหนือไหลแบบน้ำตกที่บัญชีสำหรับชื่อ Witwatersrand ที่มีความหมาย "สันเขาน่านน้ำสีขาว" ในแอฟริกา ^[1] ความชันที่วิ่งจากทิศตะวันออกไปตะวันตกนี้สามารถติดตามได้โดยมีช่องว่างสั้น ๆ เพียงช่องเดียว จากBedfordview (ประมาณ 10 กม. [6 ไมล์] ทางตะวันตกของสนามบินนานาชาติ OR Tambo ) ทางทิศตะวันออก ผ่านJohannesburgและRoodepoortถึงKrugersdorpทางทิศตะวันตก (ดู แผนภาพที่ด้านซ้ายล่าง) ^[2]

รูปแบบที่ชันเหนือขอบ 7 ไป 10 กิโลเมตรกว้าง (4-6 ไมล์) ที่ราบสูง (หรือสัน) ที่เพิ่มขึ้นประมาณ 200 เมตร (660 ฟุต) เหนือที่ราบรอบของHighveldชานเมืองโจฮันเนสเบิร์กอันงดงามจำนวนหนึ่ง รวมถึงหอดูดาว , ลิงค์สฟิลด์ริดจ์และอัปเปอร์โฮตันตั้งอยู่ตามแนวเนินผา มองเห็นส่วนที่เหลือของทางเหนือของโจฮันเนสเบิร์กพร้อมทิวทัศน์ถึงมากาลีสเบิร์ก^[3] (แม้ว่าชาวบ้านจะอ้างถึงส่วนของซากพืชโดยใช้ชื่อเฉพาะพื้นที่ เช่นสันเขา Linksfield , Parktown RidgeหรือObservatory Ridge ) ^{[4] [5]}โครงสร้างคล้ายที่ราบสูงทั้งหมดมักเรียกกันว่า Witwatersrand ระดับความสูงของที่ราบสูงเหนือระดับน้ำทะเลอยู่ระหว่าง1 700และ1 800เมตร ( 5 600 - 5 900  ฟุต)

ที่ราบสูง Witwatersrand ก่อให้เกิดการแบ่งทวีปโดยการไหลออกทางทิศเหนือไหลลงสู่มหาสมุทรอินเดียผ่านแม่น้ำCrocodileและLimpopoในขณะที่การไหลออกทางทิศใต้จะไหลผ่านVaalลงสู่แม่น้ำ Orangeและสุดท้ายลงสู่มหาสมุทรแอตแลนติก . ^{[2] [6] [7]}

เนื่องจากทองคำในปริมาณมากเป็นพิเศษที่สกัดจากหิน Witwatersrand สกุลเงินของแอฟริกาใต้จึงได้รับการตั้งชื่อว่าแรนด์ในปี 2504 ตามการประกาศของสาธารณรัฐ

WitwatersrandและRandเป็นชื่อสำหรับการconurbation ที่พัฒนาขึ้นตามแนวเทือกเขาแม้ว่าข้อตกลงจะไม่ถูกนำมาใช้^{[ citation needed ]}และWitwatersrandเป็น "W" ในPWV (Pretoria-Witwatersrand-Vereeniging) ซึ่งเป็นชื่อย่อของจังหวัดGautengในบริบทนี้มันได้ยืมชื่อของสถาบันรวมทั้งมหาวิทยาลัย Witwatersrand (มหาวิทยาลัยซ์) และตายแรนด์แอฟริกาใต้มหาวิทยาลัย (RAU นี้เป็นส่วนหนึ่งของมหาวิทยาลัยนเนสเบิร์ก ) และไปยังเมืองและภูมิภาคเช่นภาคตะวันออกแรนด์ , แรนด์ตะวันตกและแรนด์เบิร์ก

ธรณีวิทยา

ภาพตัดขวางทางเหนือ-ใต้แบบแผนภาพผ่านสันเขา/ที่ราบสูง Witwatersrand ใต้ใจกลางเมืองโจฮันเนสเบิร์ก แสดงเฉพาะกลุ่มย่อยที่สำคัญของหิน ซึ่งแต่ละกลุ่มประกอบด้วยชั้นต่างๆ ที่แยกจากกันซึ่งมีองค์ประกอบต่างกัน ชั้นที่แข็งกว่าก่อตัวเป็นเนินเขา และชั้นที่นิ่มกว่าจะก่อตัวเป็นหุบเขา หินที่เก่าแก่ที่สุดของกลุ่ม Witwatersrand Supergroup ก่อตัวเป็นชั้นควอตซ์ของ Orange Grove ทำให้เกิดเป็นซากศพในภาคเหนือ ซึ่งเป็นที่มาของชื่อ Witwatersrand หินแกรนิตที่อยู่ทางเหนือของหินควอตซ์ Orange Grove มีอายุประมาณ 3.2 พันล้านปี และเป็นส่วนที่เปิดเผยของKaapvaal Cratonซึ่งเป็นพื้นที่ส่วนใหญ่ของแอฟริกาใต้ (ดูภาพประกอบด้านล่าง) หากต้องการวางไดอะแกรมนี้ในบริบทที่กว้างขึ้น ให้ดูส่วนตัดขวางทางธรณีวิทยาไดอะแกรมผ่านปล่องภูเขาไฟ Vredefortที่ส่วนท้ายของบทความ

Witwatersrand ที่ราบสูงประกอบด้วย5 000 -to- 7 000 -metre หนา (3.1-4.3 ไมล์) ชั้นของหินส่วนใหญ่เป็นตะกอนวางลงในช่วงประมาณ 260 ล้านปีที่เริ่มต้นโดยประมาณ 2970000000 ปีที่ผ่านมา ^[8]ทั้งชุดของหินที่เรียกว่า "Witwatersrand หินใหญ่" ประกอบด้วยยากมากการกัดเซาะทน quartzites , ironstones สีและบางส่วนทางทะเลลาวาเงินฝากสลับกับนุ่มกัดเซาะได้ง่ายขึ้นtillites , mudstonesและกลุ่ม บริษัท. หินที่เก่าแก่ที่สุด (วางลง 2.97 พันล้านปีก่อน) ก่อตัวขึ้นทางเหนือของที่ราบสูง Witwatersrand น้องคนสุดท้อง (วาง 2.71 พันล้านปีก่อน) คือกลุ่มที่อยู่ทางใต้ของที่ราบสูง

ทองที่พบในชั้นหินกรวดมนของน้องสมาชิกของหินใหญ่เรียกในท้องถิ่นว่าBanket ความอุดมสมบูรณ์ของทองคำนี้ไม่มีที่ใดในโลกที่เท่าเทียมกันตามธรรมชาติ กว่า40 000ตัน ( 44 000ตันสั้น) ได้รับการขุดจากหินเหล่านี้ตั้งแต่โลหะมีค่านี้ถูกค้นพบครั้งแรกที่นี่ในปี 1886 บัญชีนี้ประมาณ 22% ของทองคำทั้งหมดที่คิดสำหรับวันนี้ ^[2]

ไม่ใช่กลุ่มบริษัททั้งหมดที่มีทองคำ และในกลุ่มที่มี (เรียกว่า "แนวปะการัง" โดยนักขุด) ทองคำไม่ได้กระจายไปทั่วชั้นอย่างสม่ำเสมอ แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดเป็นริ้ว ซึ่งก้อนกรวดที่ประกอบเป็นกลุ่มบริษัทนั้นมีขนาดใหญ่กว่า กว่าที่อื่น ในที่นี้ ทองคำมีความเกี่ยวข้องกับแร่ธาตุอื่นๆ โดยเฉพาะแร่เหล็ก pyriteและuraniniteตลอดจนวัสดุที่อุดมด้วยคาร์บอน เช่นkerogenหรือbitumenซึ่งเกิดขึ้นในลูกบอลขนาดเล็กที่มีขนาดไม่เกิน 1 มม. (0.04 นิ้ว) เรียกว่า "flyspeck carbon" หรือเป็นชั้นต่อเนื่องหนาประมาณ 10–20 มม. (0.4–0.8 นิ้ว) ^{[1] [8]} กลุ่ม บริษัท ที่มีทองคำส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ชั้นบนและอายุน้อยกว่าของกลุ่มหิน Witwatersrand Supergroup ทางด้านใต้ของที่ราบสูง Witwatersrand

ชั้น Witwatersrand Supergroup ซึ่งถึงพื้นผิวในโจฮันเนสเบิร์กจุ่มลงไปทางทิศใต้ที่มุมประมาณ 30° ^[2]จากนั้นจึงพบเห็นได้แทบทุกหนทุกแห่ง มีข้อยกเว้นน้อยมาก (ดูด้านล่าง) ปกคลุมด้วยหินอายุน้อยกว่า ^{[9] การ}ขุดทองในส่วนที่ถูกฝังเหล่านี้ของ Witwatersrand Supergroup บางครั้งดำเนินการที่ระดับความลึก 4 กิโลเมตร (2.5 ไมล์) ใต้พื้นผิว ^{[8] [10]}

ลุ่มน้ำวิทวอเตอร์สแรนด์

Witwatersrand Basin และแหล่งทองคำที่สำคัญ

Carbon Leader Gold Ore, เหมืองทองคำ Blyvooruitzicht, Carletonville Goldfield, West Witwatersrand ผู้นำคาร์บอนดำคล้ำเป็นไฮโดรคาร์บอนที่อุดมไปด้วยช่วงเวลา stromatolitic ชุบอย่างหรูหราด้วยทองพื้นเมือง และuraninite นี่คือการฝาก Paleoplacer ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการสืบทอดแฟนลุ่มน้ำในสมัยโบราณ

แร่ทองคำคุณภาพสูงจาก Witwatersrand ใกล้นเนสเบิร์ก

Witwatersrand ลุ่มน้ำเป็นธรณีวิทยาใต้ดินส่วนใหญ่ที่พื้นผิวใน Witwatersrand ถือครองทองคำสำรองที่ใหญ่ที่สุดในโลกและผลิตได้กว่า 1.5 พันล้านออนซ์ (มากกว่า 40,000 เมตริกตัน ) ซึ่งคิดเป็นประมาณ 22% ของทองคำทั้งหมดที่มีสัดส่วนเหนือพื้นผิว^[2]แอ่งน้ำคร่อมระหว่างจังหวัดเก่าของทรานส์วาลและรัฐอิสระออเรนจ์และประกอบด้วยชั้นArcheanหนา 5,000–7000 ม. ส่วนใหญ่เป็นหินตะกอนที่วางตัวในช่วงประมาณ 260 ล้านปี เริ่มเมื่อประมาณ 3000 ล้านปีก่อน . ^[8]ทั้งชุดของหินที่เรียกว่า "Witwatersrand Supergroup" ประกอบด้วยquartzites , ironstones สี , mudstones , tillites , กลุ่ม บริษัท และบางส่วนทางทะเลลาวาเงินฝาก ส่วนใหญ่ของอ่างถูกฝังอยู่ลึกใต้หินที่มีอายุน้อยกว่า แต่ก้อนหินที่เกิดขึ้นในกัวเต็งที่รัฐอิสระเช่นเดียวกับในบางส่วนของจังหวัดโดยรอบ โขดหินในกัวเต็งก่อให้เกิดสันเขาวิทวอเตอร์สแรนด์ ซึ่งเป็นที่มาของชื่อแอ่งและหิน อยู่ทางตอนใต้ของสันเขานี้ที่มีการค้นพบทองคำครั้งแรกในฟาร์ม Langlaagte ในปี 1886 ซึ่งอยู่ห่างจากโจฮันเนสเบิร์กไปทางตะวันตก 5 กม. ^{[2] [1]}เนื่องจากทองคำนี้ถูกฝังอยู่ในกลุ่มบริษัท จึงมีสันนิษฐานในตอนแรกว่านี่คือทองลุ่มน้ำในก้นแม่น้ำเก่า ซึ่งเอียงเนื่องจากการเคลื่อนตัวของดิน^{[2] [1]}แต่เมื่อมันพบว่าสืบdowndip , กลุ่ม บริษัท ในเครือไม่ได้ถูกพัฒนาเพียงเพื่อความกว้างแคบของแม่น้ำ แต่ยังคงอยู่ในระดับความลึกที่มีมาตระหนักว่าโซน conglomeratic นี้เป็นส่วนหนึ่งของตะกอนสืบทอด . ^[1]กลุ่ม บริษัท ถูกติดตามอย่างรวดเร็วทางตะวันออกและตะวันตกเป็นระยะทางรวม 50 กม. เพื่อกำหนดสิ่งที่กลายเป็นที่รู้จักในนาม "ทุ่งทองคำ Central Rand Gold"

นับตั้งแต่นั้นมา หินที่ประกอบขึ้นเป็นสันเขาวิทวอเตอร์สแรนด์จะจุ่มลงไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือไปจนถึง“แอ่งวิทวอเตอร์สแรนด์” ซึ่งครอบคลุมพื้นที่เป็นวงรีซึ่งมีแกนหลักยาว 300 กม. จากอีแวนเดอร์ทางตะวันออกเฉียงเหนือถึงธีนิเซนใน ทิศตะวันตกเฉียงใต้ กว้าง 150 กม. จาก Steynsrus ทางตะวันออกเฉียงใต้ถึง Coligny ทางตะวันตกเฉียงเหนือ^[1]โดยมีแอ่งย่อยเล็กๆ ที่Kinross. ทองคำเกิดขึ้นเฉพาะบริเวณขอบด้านเหนือและด้านตะวันตกของแอ่งนี้เท่านั้น แต่จะไม่เกิดเป็นแถบต่อเนื่องกัน หินแบกทองถูกจำกัดอยู่เพียง 6 แห่ง ซึ่งแม่น้ำอาร์เชียนจากทิศเหนือและทิศตะวันตกก่อตัวเป็นสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ มีช่องทางถักหลายช่อง ก่อนจะไหลลงสู่ "ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์" ทางทิศใต้ ซึ่งเป็นที่ที่ตะกอนก่อนหน้านี้ก่อตัวเป็นหินเก่าแก่ของวิตวอเตอร์สแรนด์ ซุปเปอร์กรุ๊ปได้รับการฝากเงินแล้ว ขณะนี้เดลต้าพัดลมที่มีตลับลูกปืนทองคำบางส่วนอยู่ที่ระดับความลึก 4 กม. ใต้พื้นผิว^{[2] [1]} แม้ว่าเหมืองเก่าแก่หลายแห่ง รอบๆ เมืองโจฮันเนสเบิร์ก ขณะนี้ใกล้จะหมดแล้ว แต่ลุ่มน้ำ Witwatersrand ยังคงผลิตทองคำส่วนใหญ่ของแอฟริกาใต้และผลผลิตทั้งหมดของโลกสีเงิน , ยูเรเนียมและอิริเดียมถูกกู้คืนเป็นผลพลอยได้จากการกลั่นทองคำ ⁽¹¹⁾

แหล่งกำเนิดทางธรณีวิทยา

แอ่ง Witwatersrand ถูกสร้างขึ้นในช่วง Archean Eon ดังนั้นจึงเป็นหนึ่งในโครงสร้างทางธรณีวิทยาที่เก่าแก่ที่สุดในโลก มันถูกแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน ตลอดระยะเวลา 260 ล้านปี เริ่มต้นเพียง 3,000 ล้านปีก่อน ระยะแรกยาวนานถึง 60 ล้านปี ประกอบด้วยตะกอนตะกอนในทะเลตื้น เรียกว่า “ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์” ชั้นตะกอนที่มีความหนา 2,500–4500 ม. เรียกว่า “กลุ่มเวสต์แรนด์” ของหินวิทวอเตอร์สแรนด์ ระยะที่สองซึ่งกินเวลานาน 200 ล้านปี ต่อจากระยะแรกมีการสะสมตัวบนบก อันเป็นผลมาจากการถอยหนีของทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์ เหลือที่ราบชายฝั่งกว้างเกือบแบนราบซึ่งแม่น้ำจากทางเหนือเกิดเป็นแม่น้ำสายกว้างdeltasซึ่งบางแห่งก็ฝากทองคำไว้อย่างมั่งคั่ง ชั้นหินที่มีความหนาถึง 2,500 ม. เรียกว่า “กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์” กลุ่มหิน "เวสต์แรนด์" และ "กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์" รวมกันเป็น "กลุ่มวิทวอเตอร์สแรนด์" ซึ่งเรียกว่าลุ่มน้ำวิทวอเตอร์สแรนด์^{[2] [8] [1]}

เส้นเวลาของประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลก โดยเน้นที่เหตุการณ์ในแอฟริกาตอนใต้Wแสดงเมื่อหินใหญ่ Witwatersrand ถูกวางลง, C เคปหินใหญ่และK Karoo หินใหญ่ กราฟยังระบุช่วงที่ก่อ ironstone แถบกำลังก่อตัวขึ้นในโลกบ่งบอกถึงบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจนเปลือกโลกหลอมละลายทั้งหมดหรือบางส่วนในช่วงฮาเดียนอีออน หินที่เก่าแก่ที่สุดในโลกจึงมีอายุน้อยกว่า 4000 ล้านปี หนึ่งใน microcontinents แรกที่จะเป็นรูปแบบKaapvaal Craton

ที่เขี่ยบุหรี่แกะสลักจากรูปแบบอ่อนของironstone แถบ สังเกตชั้นสีแดงและสีเบจที่ประกอบกันเป็นหินก้อนนี้ ชั้นสีแดงที่อุดมไปด้วยเหล็ก (III) ออกไซด์มาก ( Fe
₂โอ
₃) ถูกวางลงในช่วงเวลาที่ไซยาโนแบคทีเรียสังเคราะห์แสงอาร์เชียน ผลิตออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยากับเหล็กที่ละลายอย่างรวดเร็ว (II) ( Fe ²⁺
) ในน้ำ เพื่อสร้างเหล็กออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ( ออกไซด์ ). ชั้นสีเบจเป็นตะกอนที่ตกตะกอนในช่วงเวลาที่ไม่มีการตกตะกอนของเหล็กออกไซด์ (หรือน้อยกว่านั้นมาก) อันเนื่องมาจากการสูญเสียออกซิเจนละลายหรือFe²⁺
ในน้ำ. ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นที่ปราศจากออกซิเจนจนประมาณ 2000 ล้านปีที่ผ่านมาเมื่ออัตราการผลิตออกซิเจนสังเคราะห์เริ่มเกินอัตราของการเกิดปฏิกิริยากับสารออกซิไดซ์ (คือรีดิวซ์เช่นเฟ²⁺
, หรือHS⁻
). ⁽¹²⁾

การแสดงแผนผังของตำแหน่งและขนาดของKaapvaal Cratonซึ่งแสดงเป็นสีแดง โดยสัมพันธ์กับแอฟริกาใต้ในปัจจุบัน พื้นที่สีน้ำเงินแสดงถึงส่วนของลังที่จมอยู่ใต้ "ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์" เมื่อประมาณ 3000 ล้านปีก่อน อยู่ในทะเลนี้เองที่ตะกอนที่สะสมจนกลายเป็นส่วน "เวสต์แรนด์" ของ "วิทวอเตอร์สแรนด์ ซูเปอร์กรุ๊ป" ของหิน กลุ่มหินอายุน้อยกว่า “กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์” สะสมอยู่บนที่ราบชายฝั่งทะเลที่ราบต่ำ (ดูแผนภาพด้านล่าง) หลังจากที่ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์ถอยกลับไปทางใต้อันเป็นผลมาจากการยกตัวของลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในภาคเหนือ CTบ่งชี้ Cape Town, Dเดอร์บัน, Bฟอนเทนเจโจฮันเนสเบิร์ก และเคคิมเบอร์ลีย์

การนำเสนอแผนผังของแม่น้ำที่ไหลลงสู่ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์หลังจากมีตะกอน 43,000 เมตรตกลงไปในแอ่งแล้ว แม่น้ำที่ไหลเร็วที่ลดหลั่นลงมาจากภูเขาทางตอนเหนือ ตอนนี้ไหลผ่านที่ราบชายฝั่งทะเลอันกว้างใหญ่ ก่อตัวเป็นสามเหลี่ยมปากแม่น้ำกว้างที่ถักทออย่างเชื่องช้า ที่ซึ่งวัสดุหนัก (ก้อนหิน ทองคำ ยูเรเนียม และแร่ไพไรต์เหล็ก ฯลฯ) ไหลลงมาจากภูเขามาตั้งรกราก ออกสู่รูปแบบเงินฝากทองคำ "กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์" แร่ทองคำในปัจจุบันจำกัดอยู่ที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำฟอสซิล

ตำแหน่งของ Kaapvaal Craton (พื้นที่สีกากี) ใต้ภูมิประเทศของแอฟริกาใต้และทะเล Witwatersrand ที่ตื้นและตื้น (สีฟ้าอ่อน) ในเวลาที่ทองคำถูกสะสมในสามเหลี่ยมปากแม่น้ำกว้างของแม่น้ำหกสายที่ไหลลงสู่ทะเลนั้น ทิ้งวัสดุที่หนักกว่าทั้งหมด (ก้อนหิน, ทอง, แร่เหล็กยูเรเนียม pyrite ฯลฯ) ลงในแม่น้ำที่ถักเปียของสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ (ดูภาพประกอบทางด้านซ้าย) แหล่งสะสมทองคำเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ลึกใต้พื้นผิวของแอฟริกาใต้ แต่ก่อตัวเป็นหินโผล่ออกมา (เผยให้เห็นที่ผิวน้ำ) ตามแนวสันเขา Witwatersrand ทุ่งทองคำหกแห่งที่จัดตั้งขึ้นจึงเรียงลำดับจากตะวันตกตามเข็มนาฬิกาไปยังชายฝั่งทางตอนเหนือของทะเล Witwatersrand, Welkom , Klerksdorp , Carletonville , West Rand ,แรนด์ตะวันออกและอีแวนเดอร์^[1]

ไม่มีทวีปใดในช่วงแรกของ Archean Eon ^[13]แต่ส่วนโค้งของเกาะได้ก่อตัวขึ้น เป็นการรวมตัวกันของส่วนโค้งของเกาะหลายแห่งซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของKaapvaal Cratonซึ่งเป็นหนึ่งในจุลภาคแรกๆ ที่ก่อตัวบนโลกเมื่อประมาณ 3900 ล้านปีก่อน^[8]ขนาดและตำแหน่งของมันสัมพันธ์กับอัฟริกาใต้ในปัจจุบันแสดงไว้ในแผนภาพทางด้านซ้าย ประมาณ 3,000 ล้านปีก่อนที่การเย็นตัวของชั้นบรรยากาศแอสเทโนสเฟียร์ที่อยู่เบื้องล่างทำให้เกิดการทรุดตัวของส่วนตะวันออกเฉียงใต้ของจุลภาคนี้ต่ำกว่าระดับน้ำทะเล^[8]พื้นของ “ทะเลวิทวอเตอร์สแรนด์” ที่ก่อตัวขึ้นใหม่นี้ประกอบด้วยหินแกรนิตที่กัดเซาะอย่างราบเรียบ. Sandy sediments brought in by rivers from the north started being deposited on the granite about 2970 million years ago. This sandy layer eventually became compressed to form the Orange Grove Quartzite, the lowermost layer of the Witwatersrand Supergroup. This quartzite layer can be seen lying on its granite base in Johannesburg, where it forms a 56 km long east-west ridge over which several rivers running to the north form waterfalls, giving rise to the name Witwatersrand, which in Afrikaans means “Ridge of White Waters”.

แผนผังของหน้าตัด NE (ซ้าย) ถึง SW (ขวา) ผ่านปล่องภูเขาไฟ Vredefort ที่มีอายุเก่าแก่ปี 2020 ล้านปีและการบิดเบือนโครงสร้างทางธรณีวิทยาร่วมสมัยอย่างไร แสดงระดับการกัดเซาะในปัจจุบันโจฮันเนสเบิร์กตั้งอยู่ที่แอ่งวิทวอเตอร์สแรนด์ (ชั้นสีเหลือง) ปรากฏอยู่ที่แนว "พื้นผิวปัจจุบัน" ด้านในขอบปล่องภูเขาไฟทางซ้ายมือ ไม่ถึงขนาด.

นอกจากนั้นก็ไม่มีออกซิเจนในชั้นบรรยากาศของโลกจนถึงประมาณ 2000 ล้านปีที่ผ่านมาก่อนที่จะปรากฏตัวและการพัฒนาที่เพียงพอของphotosynthesizing ไซยาโนแบคทีเรีย ^[12]ออกซิเจนที่ผลิตโดยจุลินทรีย์เหล่านี้ทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับไอออนFe ^{2+ ที่}ละลายในน้ำ ตกตะกอนเหล็กออกไซด์สีแดงที่ไม่ละลายน้ำ( เฮมาไทต์ ) ด้วยเหตุผลหลายประการ การตกตะกอนของโคลนเกรนละเอียดได้รับผลกระทบจากการเกิดวัฏจักรที่มีการตกตะกอนของเหล็กออกไซด์มากหรือน้อย ผลที่ได้รับชั้นสลับสีแดงและสีเบจโคลนซึ่งเมื่อรวมกลายเป็นironstones สี⁽¹²⁾

ขณะที่ทะเลลึกยิ่งขึ้น ตะกอนเม็ดละเอียดและโคลนก็สะสม แต่การเปลี่ยนแปลงสภาพทางภูมิศาสตร์ที่มีผลในการสะสมของความหลากหลายของตะกอนตั้งแต่โคลนทรายกรวดและironstones แถบตะกอนทิลไลต์ซึ่งมีอายุ 2950 ล้านปีก่อน บ่งบอกถึงการเกิดน้ำแข็งครั้งแรกของโลก^{[8] [14]}ภายใน 60 ล้านปี ตะกอนสูงถึง 4500 เมตรสะสมบนฐานหินแกรนิต กลายเป็น "กลุ่มเวสต์แรนด์" ของหินที่มีส่วนมากกว่า 60% ของความหนารวมของ Witwatersrand Supergroup ^{[2] [8] [14]}

การยกระดับทางตอนเหนือของ Kaapvaal Craton นอกเหนือจากorogenesis (การก่อตัวของภูเขา) จนถึงจุดสิ้นสุดของการสะสมของ "กลุ่ม West Rand" ของตะกอนทำให้ทะเล Witwatersrand ถอยกลับ พื้นที่ของลังที่อยู่ด้านบนสุดซึ่งปัจจุบันโจฮันเนสเบิร์กตั้งอยู่ กลายเป็นที่ราบลุ่มแม่น้ำที่กว้างใหญ่ ซึ่งแผ่ขยายไปตามแนวชายฝั่งทางเหนือและตะวันตกทั้งหมดของทะเลที่หดตัว ในส่วนโค้งที่ทอดยาวจากอีแวนเดอร์ทางตะวันออก ผ่านโจฮันเนสเบิร์ก คาร์ลตันวิลล์ และต่อจากนั้น ไปทางใต้สู่ Klerksdorp และ Welkom ทางตะวันตกเฉียงใต้ แม่น้ำที่เกิดสันดอนถักกับหลายพัวพันช่องทางไหลช้าที่ทุกวัสดุหนักนำลงมาจากภูเขาที่ถูกฝาก: ก้อนหินขนาดใหญ่และแร่ธาตุที่หนักเช่นทอง , หนาแน่นเหล็กและuraniniteทองคำอยู่ในรูปแบบธาตุอิสระ ไซยาโนแบคทีเรียเติบโตอย่างมากในน้ำที่อุดมด้วยแร่ธาตุเหล่านี้^{[2] [8] [14]}เคโรเจนหรือน้ำมันดินที่พบในการเชื่อมโยงกับเงินฝากทองเกือบจะแน่นอนหมายถึงสิ่งที่เหลืออยู่ของเหล่าประวัติศาสตร์ photosynthesizing จุลินทรีย์^[8]

เป็นที่แน่ชัดว่าในอีก 200 ล้านปีข้างหน้า พื้นที่น้ำท่วมถูกน้ำท่วมซ้ำแล้วซ้ำเล่า บางครั้งถูกกัดเซาะ และตะกอนก็สะสมอีกครั้ง ผลที่ได้คือชั้นหินหนา 2,500 เมตรที่เรียกว่า "กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์" ซึ่งร่วมกับ "กลุ่มเวสต์แรนด์" ก่อตัวเป็น "กลุ่มวิทวอเตอร์สแรนด์" เป็นกลุ่มบริษัท Central Rand ที่มีอายุน้อยกว่าซึ่งมีกลุ่มบริษัทแบริ่งทองคำส่วนใหญ่ ซึ่งเรียกกันในท้องถิ่นว่าbanketซึ่งมีความสำคัญทางเศรษฐกิจอย่างมากในปัจจุบัน

การสะสมของ "กลุ่มเซ็นทรัลแรนด์" สิ้นสุดลงอย่างกะทันหันโดยการเทลาวาจำนวนมหาศาลซึ่งก่อตัวเป็นลาวา Ventersdorp ซึ่งปะทุเมื่อ 2715 ล้านปีก่อน ^[8]สาเหตุของการเทลาวาเหล่านี้เป็นเรื่องของการเก็งกำไร มันอาจจะเกี่ยวข้องกับการชนกันของKaapvaal CratonกับZimbabwe Cratonในที่สุดก็ถูกถักทอเข้าด้วยกันเพื่อสร้างหน่วยทวีปเดียว

แผนผังของพื้นที่รอบๆVredefort Domeที่อุกกาบาตขนาดมหึมาสร้างหลุมอุกกาบาต 300 กม. ในเส้นผ่านศูนย์กลาง 2020 ล้านปีก่อน จุดสีแดงแสดงถึงจุดที่กระทบ วงกลมรอบนอกมีรัศมี 150 กม. และระบุตำแหน่งโดยประมาณของขอบปล่องภูเขาไฟ วงกลมวงในระบุระยะทาง 100 กม. จากจุดศูนย์กลาง สังเกตว่าโขดหิน (การเปิดเผยพื้นผิว) ของหิน Witwatersrand (พื้นที่สีเหลือง) ตั้งอยู่ห่างจากจุดที่กระทบ 25 กม. และอีกครั้งที่จุดศูนย์กลางประมาณ 80–120 กม. ที่ตั้งของเมืองและเมืองสำคัญในภูมิภาคระบุไว้ในสถานที่ที่เหมาะสม เส้นสีแดงในรายละเอียดของภูมิภาคโจฮันเนสเบิร์กแสดงตำแหน่งของซาก/สันเขาที่ทำให้ชื่อ "วิทวอเตอร์สแรนด์" เส้นสีม่วง ตำแหน่งที่แนวปะการังหลักซึ่งมีทองคำปรากฏอยู่ที่ผิวน้ำ ทางใต้ของโจฮันเนสเบิร์ก

เหตุการณ์สุดท้ายที่ส่งผลกระทบอย่างใหญ่หลวงต่อธรณีวิทยาของลุ่มน้ำ Witwatersrand และการเปิดเผยในภูมิภาคโจฮันเนสเบิร์ก เป็นอุกกาบาตขนาดใหญ่ที่พุ่งชน 110 กม. ทางตะวันตกเฉียงใต้ของโจฮันเนสเบิร์กในปี 2020 ล้านปีก่อน^{[2] [8]}ผลกระทบได้ใกล้เคียงกับหมู่บ้านปัจจุบันของ Vredefort ซึ่งได้รับการตั้งชื่อให้กับคนที่เหลืออยู่ทางธรณีวิทยาของเหตุการณ์อันยิ่งใหญ่ครั้งนี้ ได้แก่Vredefort โดมไม่เพียงแต่ซากของผลกระทบนี้ในบรรดาผลกระทบที่เก่าแก่ที่สุดในโลกเท่านั้น แต่ยังเป็นหนึ่งในผลกระทบของอุกกาบาตที่ใหญ่ที่สุดที่ทิ้งรอยประทับไว้บนธรณีวิทยาของโลกในปัจจุบัน^{[2] [8]}อุกกาบาตในระยะ 10-15 กม. ทำให้เกิดปล่องภูเขาไฟขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 300 กม. ซึ่งทำให้ชั้นหินทั้งหมดบิดเบี้ยวภายในวงกลมนั้น โจฮันเนสเบิร์กอยู่ในขอบด้านนอกของปล่องภูเขาไฟนี้ ในบริเวณใกล้เคียงกับการกระแทก ชั้นใต้ดินทั้งหมดถูกยกขึ้นและคว่ำ เพื่อให้หิน Witwatersrand ถูกเปิดเผยในส่วนโค้งห่างจากศูนย์กลางการกระแทก 25 กม. น่าเสียดายที่ไม่มีทองคำในโขดหินเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของอุกกาบาตทำให้แอ่งวิทวอเตอร์สแรนด์ลดระดับลงในปล่องภูเขาไฟ สิ่งนี้ป้องกันจากการกัดเซาะในภายหลัง แต่ ที่สำคัญกว่านั้นคือ นำมันขึ้นสู่ผิวน้ำใกล้กับขอบปล่อง ใกล้เมืองโจฮันเนสเบิร์ก^[8]ในความเป็นจริง นอกเหนือจากโขดหิน Witwatersrand (เช่น ที่ซึ่งหินเหล่านี้ถูกเปิดเผยที่พื้นผิว) ในบริเวณใกล้เคียงกับ Vredefort Dome โขดหินอื่นๆ เกือบทั้งหมดเกิดขึ้นในส่วนโค้งประมาณ 80–120 กม. จากศูนย์กลางของปล่องกระแทก ไปทางทิศตะวันตก ทิศตะวันตกเฉียงเหนือ ทิศเหนือ และทิศตะวันออกเฉียงเหนือ^[9] ดังนั้น เป็นไปได้ว่าหากไม่ใช่เพราะเหตุอุกกาบาต Vredefort เมื่อ 2,000 ล้านปีก่อน เราคงไม่มีวันค้นพบแหล่งแร่ทองคำที่อุดมสมบูรณ์ใต้พื้นผิวของแอฟริกาตอนใต้ หรือพวกมันจะถูกกัดเซาะไปในช่วงที่ไม่มีสิ่งกีดขวาง การกำจัดชั้นตะกอนหนาหลายกิโลเมตรออกจากพื้นผิวที่ราบสูงทางตอนใต้ของแอฟริกาในอดีตทางธรณีวิทยาที่ค่อนข้างใหม่ นั่นคือ 150 ล้านปีที่ผ่านมา แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง 20 ล้านปีที่ผ่านมา ^[8]

ต้นกำเนิดทองคำ

ส่วนใหญ่ของโลกทองและโลหะหนักอื่น ๆ จะถูกล็อคขึ้นในแกนของโลกหลักฐานจากทังสเตนไอโซโทปการศึกษาแสดงให้เห็นว่าทองมากที่สุดในเปลือกมาจากทองในเสื้อคลุมซึ่งเป็นผลจากอุกกาบาตโจมตีบาง 3900000000 ปีที่ผ่านมา (คือประมาณเวลานั้นKaapvaal Cratonรูปแบบ) เหตุการณ์อุกกาบาตที่มีทองคำเกิดขึ้นนับล้านปีหลังจากการแยกตัวของแกนโลก^[15] ทองคำในพื้นที่ลุ่มน้ำวิทวอเตอร์สแรนด์ ถูกนำไปฝากไว้ที่สามเหลี่ยมปากแม่น้ำอาร์เชียนซึ่งถูกชะล้างจากแหล่งที่อุดมด้วยทองคำโดยรอบ เข็มขัดกรีนสโตนไปทางทิศเหนือและทิศตะวันตก รีเนียม - ออสเมียมการศึกษาแสดงให้เห็นว่าไอโซโทปทองในบรรดาแร่มาจากความผิดปกติ 3000000000 ปีเก่าเสื้อคลุมบุกรุก -derived ที่รู้จักในฐานะkomatiiteในปัจจุบันเข็มขัด greenstone ^[16]

ผลที่ตามมาของการขุดหิน Witwatersrand โบราณ

นอกเหนือจากการโผล่ออกมาจากโขดหินที่อยู่ใต้ทางตอนใต้ของโจฮันเนสเบิร์ก ทำให้เกิดหลุมยุบ ความไม่เสถียรของพื้นผิว และการสั่นสะเทือนของดินที่คาดเดาไม่ได้^[17]การที่พื้นผิวของหินที่วางลงในสภาวะที่ปราศจากออกซิเจนมีผลที่คาดไม่ถึง ไพไรต์เหล็ก (FeS ₂ ) ซึ่งค่อนข้างอุดมสมบูรณ์ในแร่ทองคำของ Witwatersrand ออกซิไดซ์เป็นเฟอริกออกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ(Fe ₂ O ₃ ) และกรดซัลฟิวริก (H ₂ SO ₄ ) ดังนั้น เมื่อของเสียจากเหมืองสัมผัสกับน้ำฝนที่มีออกซิเจน กรดซัลฟิวริกจะถูกปล่อยลงสู่น้ำบาดาลการระบายน้ำของเหมืองกรดเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่าได้กลายเป็นปัญหาของระบบนิเวศที่สำคัญเพราะมันละลายหลายองค์ประกอบหนักเช่นยูเรเนียม , แคดเมียม , ตะกั่ว , สังกะสี , ทองแดง , สารหนูและปรอทที่พบในทิ้งเหมืองที่อำนวยความสะดวกในทางของพวกเขาเข้าไปในพื้นผิว น้ำและน้ำบาดาล ^{[8] [17] [18]}กรดซัลฟิวริกยังกัดเซาะโครงสร้างคอนกรีตและซีเมนต์ ส่งผลให้โครงสร้างอาคารและสะพานเสียหาย ^{[17] [18]}

ประวัติ

แม้ว่าทองคำจะถูกค้นพบในสถานที่ต่างๆ ในแอฟริกาใต้ เช่นBarberton and Pilgrim's Restเช่นเดียวกับสถานที่หลายแห่งใกล้ Witwatersrand สิ่งเหล่านี้เป็นจุดรวมของลุ่มน้ำในแม่น้ำร่วมสมัยหรือในเส้นเลือดควอทซ์ในรูปแบบที่ทองคำเคยเป็นมา พบที่อื่นบนโลก เมื่อจอร์จ แฮร์ริสัน อาจร่วมด้วยจอร์จ วอล์คเกอร์ ไปพบทองคำที่ฟาร์ม Langlaagte ซึ่งอยู่ห่างจากเมืองโจฮันเนสเบิร์กไปทางตะวันตก 5 กม. (3 ไมล์) ในกลุ่มหินก้อนใหญ่ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2429 พวกเขาสันนิษฐานว่านี่เป็นลุ่มน้ำ ทองคำในแม่น้ำสายเก่า ที่เอียงเนื่องจากการเคลื่อนตัวของดิน^{[1] [2]}อย่างไรก็ตาม เมื่อพบว่า เมื่อลากเส้นลง กลุ่มบริษัทไม่ได้พัฒนามาเพื่อความกว้างที่แคบของแม่น้ำเท่านั้น แต่ยังคงอยู่ในเชิงลึก จึงตระหนักว่าเขตกลุ่มบริษัทนี้เป็นส่วนหนึ่งของการต่อเนื่องของตะกอน ^[1]แฮร์ริสันสะดุดกับกลุ่มบริษัทแนวปะการังหลัก (ส่วนหนึ่งของ “กลุ่มย่อยโจฮันเนสเบิร์ก” ของหิน — ดูภาพประกอบด้านบน) กลุ่ม บริษัท ถูกติดตามอย่างรวดเร็วไปทางตะวันออกและตะวันตกเป็นระยะทางต่อเนื่องทั้งหมด 50 กม. (31 ไมล์) เพื่อกำหนดสิ่งที่กลายเป็นที่รู้จักในนาม "ทุ่งทองคำ Central Rand Gold"

แฮร์ริสันประกาศการเรียกร้องของเขากับรัฐบาลของZuid Afrikaanse Republiek (ZAR) ในขณะนั้น และในเดือนกันยายน พ.ศ. 2429 ประธานาธิบดี Paul Krugerได้ออกประกาศประกาศการขุดเหมืองสาธารณะเก้าฟาร์ม เริ่มตั้งแต่วันที่ 20 กันยายน พ.ศ. 2429 ^[2]สิ่งนี้เป็นการประกาศประวัติศาสตร์Witwatersrand Goldอันเก่าแก่รัช . เชื่อกันว่าแฮร์ริสันได้ขายข้อเรียกร้องของเขาไปน้อยกว่า 10 ปอนด์ก่อนที่จะออกจากพื้นที่ และเขาไม่เคยได้ยินเรื่องนี้อีกเลย

ทางเข้าถนน George Harrison Park

ต้นฉบับ Zoekers ของ Harrison (เป็นภาษาอังกฤษ: ผู้แสวงหาหรือผู้สำรวจ) การอ้างสิทธิ์หมายเลข 19 ได้รับการประกาศให้เป็นอนุสรณ์สถานแห่งชาติในปี 1944 และตั้งชื่อว่า Harrison's Park ^[21]สวนสาธารณะอยู่บนถนนสายหลักที่พลุกพล่าน ทางตะวันตกของถนน Nasrec ทันที ^[2]

ในปี พ.ศ. 2430 เซซิล จอห์น โรดส์ได้จดทะเบียน “ทุ่งทองคำแห่งแอฟริกาใต้” ในลอนดอน ซึ่งเป็นบ้านทำเหมืองแห่งแรกของแอฟริกาใต้ โดยมีเมืองหลวงคือ£ 250 000 พี่ชายของเขาโทมัสเป็นประธานคนแรก ^[2]

ดูเพิ่มเติม

• ภูมิศาสตร์ของแอฟริกาใต้
• Great Escarpment, อัฟริกาใต้
• โบรากาลาโลเกมรีเซิร์ฟ
• Pilanesberg
• รายชื่อเทือกเขาของแอฟริกาใต้
• วิทวอเตอร์สแรนด์ โกลด์รัช

อ่านเพิ่มเติม

• ริดจ์, คี ธ ดีเร็ก (1995) มันเป็นยุคของความยินยอม: กฎหมายระเบียบวินัยและความรุนแรงในเหมืองทองแอฟริกาใต้ 1910-1933 ปริญญาเอก วิทยานิพนธ์, Northwestern University, Evanston, Ill.
• Cammack, Diana (1990) "The Rand at War: the Witwatersrand and the Anglo-Boer war 1899-1902 . ลอนดอน: James Currey
• Herd, Norman (1966) 1922: การจลาจลในแรนด์ . โจฮันเนสเบิร์ก: หนังสือบลูเครน

อ้างอิง

ลิงค์ภายนอก

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับWitwatersrandที่ Wikimedia Commons
• ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้าง Vredefort และลุ่มน้ำ Witwatersrand ภายในกรอบเปลือกโลกของ Kaapvaal craton ที่ตีความจากข้อมูลแรงโน้มถ่วงของภูมิภาคและข้อมูลแอโรแมกเนติก
• ธรณีวิทยาโจฮันเนสเบิร์ก
• มุม, บี; Durrheim, อาร์เจ; Nicolaysen, LO (1990), "ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้าง Vredefort และลุ่มน้ำ Witwatersrand ภายในกรอบเปลือกโลกของ Kaapvaal craton ตามที่ตีความจากข้อมูลแรงโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กในภูมิภาค", Tectonophysics , 171 (1–4): 49–61, doi : 10.1016/0040-1951(90)90089-Q
• แม่น้ำแห่งปล่องภูเขาไฟ