Bacia Witwatersrand - Witwatersrand Basin

Bacia Witwatersrand e principais goldfields
Líder de carbono do minério do ouro, Blyvooruitzicht Gold Mine, Carletonville Goldfield, West Witwatersrand. O líder de carbono é um enegrecida, intervalo stromatolitic rica em hidrocarbonetos ricamente impregnado com ouro nativo e uraninite . Este é um depósito paleoplacer, parte de uma antiga sucessão leque aluvial.
Minério de ouro de alta qualidade a partir do Witwatersrand perto de Joanesburgo .

A Bacia Witwatersrand é uma formação geológica em grande parte subterrâneo que emerge no Witwatersrand , África do Sul. Ele mantém conhecidos os maiores do mundo de ouro reservas e já produziu mais de 1,5 bilhões onças (mais de 40.000 toneladas métricas ), o que representa cerca de 50% de todo o ouro já extraído na terra. A bacia atravessa as antigas províncias de Transvaal eo Estado Livre de Orange , e consiste de um 5000-7000 m espessa camada de Arqueano , rochas sedimentares, principalmente estabelecidos ao longo de um período de cerca de 260 milhões de anos a partir de cerca de 3000 milhões de anos atrás. Toda a série de rochas, conhecido como o “Witwatersrand Supergrupo '' consiste de quartzitos , faixas ironstones , mudstones , tilitos , conglomerados e algumas marinhas de lava depósitos. A maior parte da bacia é profundamente enterrado sob rochas mais jovens, mas afloramentos ocorrer em Gauteng , a Free State , bem como em algumas das províncias vizinhas. O afloramento em Gauteng forma o cume Witwatersrand, a partir do qual a bacia e suas rochas derivam seu nome. Foi na parte sul desta cume que o ouro foi descoberto na fazenda Langlaagte em 1886, 5 km a oeste de Joanesburgo . Uma vez que este ouro foi incorporado em um conglomerado, assumiu-se pela primeira vez que este era de ouro de aluvião em um leito de idade, que tinha sido inclinado, como resultado de movimentos de terra. No entanto, quando se descobriu que, traçou downdip , o conglomerado foi não apenas desenvolvido para a largura estreita de um rio, mas continuou em profundidade, veio a constatação de que esta zona conglomeratic era parte de uma sedimentar sucessão . O conglomerado foi rapidamente rastreado leste e para o oeste por uma distância contínua total de 50 km para definir o que ficou conhecido como o “Central Rand ouro campo”.

Desde então, foi estabelecido que as rochas que compõem o Witwatersrand cume mergulho para baixo e para o sul para formar a “Bacia Witwatersrand” em grande parte subterrâneo, que cobre uma área elíptica com um eixo maior de 300 km de comprimento de Evander no Nordeste para Theunissen no sul-oeste e 150 km de largura que se estende desde Steynsrus no sul-leste para Coligny no norte-oeste, com uma bacia pequena subsidiária em Kinross . Ouro ocorre apenas ao longo das margens norte e oeste da bacia, mas não de uma faixa contínua. O ouro rochas rolamento estão limitados a 6 locais onde os rios Arqueano do norte e do oeste formado deltas de fãs, com muitos canais trançados, antes de desaguar no “Sea Witwatersrand” para o sul, onde os sedimentos anteriores que formam as rochas mais antigas do Witwatersrand supergrupo tinha sido depositado. Alguns destes deltas de fãs de rolamento de ouro estão agora em profundidades de 4 km abaixo da superfície. Embora muitas das minas mais velhas, em torno de Joanesburgo, agora estão quase esgotados, Bacia de Witwatersrand ainda produz a maioria de ouro da África do Sul e grande parte da produção mundial total. Prata , urânio , e irídio são recuperados como o ouro-refino de subprodutos.

origem geológica

A bacia Witwatersrand foi criado durante o Arqueano, e é, portanto, entre as mais antigas estruturas geológicas na Terra. Foi consagrado em duas etapas, ao longo de 260 milhões de anos, com início pouco menos de 3000 milhões de anos atrás. A primeira fase, com duração de 60 milhões de anos, consistiam em depósitos sedimentares em um mar raso, convenientemente chamado de “Sea Witwatersrand”. A camada de 2500-4500 m de espessura resultante de sedimentos é denominado o “Rand West Group” de rochas Witwatersrand. A segunda fase, que durou 200 milhões de anos, vem no seguimento da primeira fase, com depósitos em terra, resultante do recuo do mar Witwatersrand, deixando uma planície costeira de largura quase plana sobre a qual rios do norte formado ampla trançado rio deltas , em alguns dos quais ricos depósitos de ouro foram depositados. A 2500 m de espessura de camada de rocha resultante é denominado o “Rand grupo central”. O “Rand Grupo Ocidental” e “Rand Grupo Central” de rochas juntos formam a “Witwatersrand supergrupo”, a extensão horizontal cheio de que é denominado Bacia de Witwatersrand.

Uma linha do tempo da história geológica da Terra, com uma ênfase em eventos na África Austral. W indica quando o supergrupo Witwatersrand foi previsto, C o supergrupo cabo , e K o Karoo supergrupo . O gráfico também indica o período durante o qual faixas formações ironstone foram formados na terra, indicativo de uma atmosfera isenta de oxigénio . A crosta terrestre foi total ou parcialmente fundido durante o Hadeano Eon; as rochas mais antigas da Terra são, portanto, menos de 4000 milhões de anos. Uma das primeiras microcontinentes a forma era a Kaapvaal Cráton .
Um cinzeiro esculpido em uma forma suave de ironstone faixas . Observe as camadas vermelhas e brancas alternadas que compõem esta pedra. As camadas vermelhas foram fixadas durante as horas de luz do dia, quando Archaean cianobactérias fotossíntese oxigénio que reage imediatamente com o ferro dissolvido na água, para formar óxido de ferro insolúvel (ferrugem) produzidos. As camadas brancas são sedimentos que se instalaram durante a noite, quando não havia oxigênio na água. A atmosfera da terra era livre de oxigénio até cerca de 2000 milhões de anos atrás, quando a taxa de produção de oxigénio fotossintético começou a exceder a sua taxa de reacção com materiais oxidáveis (por exemplo, agentes redutores).
Uma representação esquemática da posição e tamanho do Kaapvaal Cratão , delineado no vermelho, em relação a apresentar a-dia da África Austral . A área azul representa a parte do Cráton que diminuiu abaixo do “Sea Witwatersrand”, cerca de 3000 milhões de anos atrás. É neste mar que os sedimentos acumulados que acabaria por formar a porção “Ocidente Rand Group” da “Witwatersrand supergrupo” de rochas. O mais jovem “Rand Grupo Central” de rochas acumuladas na planície costeira baixa, plana (veja o diagrama abaixo) após a Sea Witwatersrand tinham recuado para o sul, como resultado da elevação do Cráton, especialmente no norte. CT indica Cidade do Cabo, D Durban, B Bloemfontein, J Johannesburg, e K Kimberley.
Uma apresentação esquemática dos rios que fluíram para o mar após Witwatersrand 43000 m de sedimentos já tinha sido depositada na bacia. Os rios que fluem rápido em cascata até as montanhas para o norte agora correram sobre uma planície costeira plana e larga para formar grandes deltas de rios trançados lento, onde os materiais pesados ​​(pedras, ouro, urânio e ferro pirita etc.) realizadas para baixo das montanhas se estabeleceram para fora, para formar o rolamento de ouro "Central Rand Grupo" depósitos. minério de ouro de hoje está confinada aos deltas de rios fóssil.
A posição do Kaapvaal Cráton (cáqui área colorida) sob a paisagem do Sul Africano, eo encolhido, rasa Mar Witwatersrand (azul claro) no momento em que o ouro foi depositado nos largos, deltas de seis rios que fluíam em que mar, soltando toda a sua materiais mais pesados (pedras, ouro, ferro de urânio pirita etc.) nos rios trançados dos deltas (veja a ilustração à esquerda). A maioria destes depósitos de ouro são profundas sob a superfície Sul-Africano, mas afloramentos de formulário (exposições na superfície) ao longo do cume Witwatersrand. Os seis campos de ouro assim estabelecidas são, em ordem a partir do oeste, movendo no sentido horário, para a costa norte do mar Witwatersrand, Welkom , Klerksdorp , Carletonville , oeste Rand , East Rand e Evander .

Não houve continentes durante os estágios iniciais do Arqueano, mas arcos insulares fez formulário. Foi a coalescência de vários desses arcos insulares que levaram à formação da Kaapvaal Cráton , um dos primeiros microcontinentes para formar na Terra cerca de 3900 milhões de anos atrás. Seu tamanho e posição em relação à África do Sul hoje são indicados no diagrama do lado esquerdo. Cerca de 3000 milhões de anos atrás resfriamento local do subjacente astenosfera causado afundamento da parte sul oriental desta microcontinente abaixo do nível do mar. O andar do recém-formado “mar Witwatersrand” consistia em suavemente erodidas granitos . Sedimentos arenosos trazidas pelos rios do norte começou a ser depositado no granito cerca de 2970 milhões de anos atrás. Esta camada de areia, eventualmente, tornou-se comprimido para formar a Orange Grove Quartzito, a camada mais inferior da Witwatersrand Supergrupo. Esta camada de quartzito pode ser visto deitado em sua base de granito em Joanesburgo , onde forma uma 56 km longa crista leste-oeste sobre o qual vários rios correndo para as cachoeiras formam norte, dando origem ao Witwatersrand nome, que em africâner significa “cume da white Waters”.

Um diagrama esquemático de um NE (esquerda) para SW (direita) secção transversal através do 2020 milhões anos de idade cratera de impacto Vredefort e como ela distorcido as estruturas geológicas contemporâneas. O nível actual erosão é mostrado. Joanesburgo onde está localizado o Bacia Witwatersrand (camada amarelo) é exposta na linha "presente de superfície", apenas no interior da borda da cratera, na esquerda. Não está à escala.

Não havia nenhum oxigênio livre na atmosfera da Terra até cerca de 2000 milhões de anos atrás, mas havia fotossíntese cianobactérias. O oxigénio estes microorganismos produzida reagiu rapidamente com, entre outros, quaisquer compostos de ferro solúveis em água, produzindo insolúvel óxido de ferro vermelho (oxidação), que precipitou durante as horas de luz do dia. À noite, essas reações parou. O resultado foi camadas alternadas vermelho e cinza de lama que, quando consolidadas, se tornaram ironstones Banded .

Como o mar aprofundou sedimentos mais finos grãos e lamacentas acumulada. Mas a mudança das condições geográficas resultou na acumulação de uma grande variedade de sedimentos, variando de lama, a areia, a gravilha, e em faixas ironstones . Tilito depósitos, que datam de 2950 milhões de anos, são indicativos dos primeiros episódios de glaciação na Terra. Dentro de 60 milhões de anos, até 4500 m de sedimentos tinha acumulado na base de granito, para se tornar o “Rand West Group” de rochas que contribuem mais de 60% da espessura total do Witwatersrand Supergrupo.

Elevação do norte da Kaapvaal Cratão, além de orogenesis (formação de montanhas), no final da deposição da “Rand West Group” de sedimentos causou o mar Witwatersrand a recuar. A área do Cráton no topo do qual Joanesburgo está agora situada, tornou-se uma vasta planície fluvial, que se estendeu ao longo de toda a costa norte e oeste do mar encolhido, em um arco que se estende desde Evander no leste, através de Joanesburgo, Carletonville e depois sul, para Klerksdorp e Welkom, no sul-oeste. Os rios formados deltas trançadas com muitos entrelaçamento, canais de fluxo lento, onde todos os materiais pesados trazidos para baixo das montanhas foram depositados: grandes pedras e minerais pesados, como ouro , pirita de ferro , e uraninita . O ouro estava em sua forma elementar livre. Cianobactérias cresceu em abundância relativa nestas águas minerais ricos. O kerogen , ou betume , que é encontrada em associação com os depósitos de ouro quase certamente representa o que resta dessas fotossíntese Arqueano microrganismos.

É claro que, para os próximos 200 milhões de anos, a planície de inundação foi repetidamente inundadas, algumas vezes erodidos e sedimentos depositados novamente. O resultado foi um 2500 m de espessura de camada de rocha que é denominado o “Rand grupo central”, que, em conjunto com o “Rand West Group”, constitui o “Witwatersrand supergrupo”. É o Grupo Rand Central mais jovem que contém a maior parte do ouro que carrega conglomerados, localmente conhecida como banket , que hoje são de grande importância econômica.

O “Rand Grupo Central” dos depósitos foi trazido a um fim abrupto por efusões maciças de lava, que formam as lavas Ventersdorp que eclodiram 2715 milhões de anos atrás. A causa dessas emanações de lava é uma questão de especulação. Ele pode estar relacionado com a colisão do Cráton Kaapvaal com o Cráton do Zimbabwe , eventualmente, tornar-se malha em conjunto para formar uma única unidade continental.

Um diagrama esquemático da área em torno do Vredefort Dome , onde um meteoro enorme criou uma cratera de impacto de 300 km de diâmetro de 2020 milhões de anos atrás. O ponto vermelho representa o epicentro do impacto. O circulo exterior tem um raio de 150 km, e indica a localização aproximada da borda da cratera. O círculo interior marca a 100 km de distância do centro. Note-se que os afloramentos (exposições de superfície) de rochas Witwatersrand (áreas amarelas) estão localizados a 25 km do epicentro do impacto e, em seguida, novamente em cerca de 80-120 km do epicentro. Os locais das cidades e cidades da região são importantes indicam nos lugares apropriados. A linha vermelha no detalhe da região de Joanesburgo mostra a localização da escarpa / cume que deu o "Witwatersrand" seu nome; a linha roxa do local onde o recife aurífero principal é exposto na superfície, a sul de Joanesburgo.

Um evento final que teve um grande impacto sobre a geologia da Bacia de Witwatersrand e sua exposição na região de Joanesburgo, foi um enorme impacto de meteoro 110 km ao sul-oeste de Joanesburgo de 2020 milhões de anos atrás. O epicentro do impacto foi perto da atual aldeia de Vredefort, que deu seu nome ao remanescente geológica desse imenso evento: o Vredefort Dome . Não são apenas os restos de este impacto o mais antigo na terra, mas também é o maior impacto de meteoro que deixou a sua marca na geologia da Terra de hoje. Um meteoro 10-15 km de diâmetro criado um 300 km cratera diâmetro, distorcendo todas as camadas de rocha no interior desse círculo. Joanesburgo é apenas dentro da borda externa desta cratera de impacto. Nas imediações do impacto todos os estratos subterrâneos foram elevados e arrebitado, de modo que as rochas Witwatersrand são expostos em um arco de 25 km de distância do centro do impacto. Há, infelizmente, há depósitos de ouro nestes afloramentos. O impacto meteoro, no entanto, reduzido a bacia Witwatersrand dentro da cratera. Este protegia da erosão mais tarde; mas, possivelmente, mais importante, trazendo-a para a superfície perto da borda da cratera, perto de Joanesburgo. Na verdade, para além dos afloramentos Witwatersrand (ou seja, onde estas pedras são expostos na superfície) na proximidade imediata do Vredefort Dome, virtualmente todos os outros afloramentos ocorrer em um arco de aproximadamente 80-120 km a partir do centro da cratera de impacto, a oeste, noroeste, norte e nordeste. Assim, é possível que, se não tivesse sido para a greve Vredefort meteoro 2000 milhões de anos atrás, ficaremos ou nunca descobriu os ricos depósitos de ouro debaixo da superfície Africano Sul, ou eles teriam sido erodido durante a ininterrupta remoção de um vários quilômetros espessa camada de depósitos da superfície do Planalto Africano Sul na relativamente recente passado geológico: ou seja, os últimos 150 milhões de anos, mas especialmente durante os últimos 20 milhões de anos.

origem ouro

A grande maioria dos da Terra de ouro e outros metais pesados são trancadas no núcleo da Terra . Evidências de tungsténio de isótopos de estudos indica que a maior parte do ouro na crosta é derivado de ouro no manto que resultou de uma meteoritos bombardeamento algumas 3900000000 anos atrás (ou seja, aproximadamente no momento em que o cratão Kaapvaal formado). O ouro rolamento eventos de meteoritos ocorreu milhões de anos após a segregação de núcleo da Terra. O ouro na área Witwatersrand bacia foi depositado em Arqueanos deltas dos rios de ter sido lavado para baixo a partir circundante rica em ouro correias greenstones a norte e do ocidente. Rênio - ósmio estudos de isótopos indicam que o ouro naqueles depósitos minerais veio de 3.000 milhões ano de idade incomuns manto intrusões derivada de conhecidos como komatiítica , presentes nos greenstone belts.

Veja também

Referências

links externos

Coordenadas : 25 ° 46'31 "S 28 ° 04'19" E  /  25,7753 28,0719 ° S ° E / -25,7753; 28,0719