Витватерсранд - Witwatersrand
Витватерсранд | |
---|---|
Наивысшая точка | |
Высота | 1,913 м (6,276 футов) |
Координаты | 26 ° 12′13 ″ ю.ш. 28 ° 2′34 ″ в.д. / 26.20361 ° ю.ш.28.04278 ° в. Координаты: 26 ° 12′13 ″ ю.ш. 28 ° 2′34 ″ в.д. / 26.20361 ° ю.ш.28.04278 ° в. |
Габаритные размеры | |
Длина | 56 км (35 миль) ESE / WNW |
Ширина | 10 км (6,2 миль) NNE / SSW |
География | |
возле Йоханнесбурга
| |
Страна | Южная Африка |
Провинции | Северо-Запад , Гаутенг и Мпумаланга |
Геология | |
Орогенез | Кратер от удара метеорита Вредефорт |
Возраст рока | Архаен |
Тип скалы | Кварциты , конгломераты , полосчатые железняки , тиллиты и сланцы |
Альпинизм | |
Самый простой маршрут | Из Гаутенга или Претории |
Витватерсранд ( / v ə т v ɑː т ə ы т ɑː н т / ) (локально Рэнд или, реже, Риф ) является 56-километровой (35 миль), обращенных на север уступ в Южной Африке . Он состоит из твердой, устойчивой к эрозии кварцитовой метаморфической породы, над которой несколько рек, текущих на север, образуют водопады, что и объясняет название Витватерсранд, что на африкаанс означает «хребет белых вод» . Этот уступ, идущий с востока на запад, можно проследить только с одним коротким перерывом от Бедфордвью (примерно в 10 км [6 миль] к западу от международного аэропорта имени О. Р. Тамбо ) на востоке, через Йоханнесбург и Рудепорт до Крюгерсдорпа на западе (см. диаграмму слева внизу).
Обрыв образует северный край плато (или хребта) шириной от 7 до 10 километров (4-6 миль), которое возвышается примерно на 200 м (660 футов) над окружающими равнинами Хайвельда . Ряд живописных пригородов Йоханнесбурга, в том числе Обсерватория , хребет Линксфилд и Аппер-Хоутон , расположены вдоль обрыва с видом на остальную часть северного Йоханнесбурга с видами до Магалисбурга (хотя местные жители относятся к сегментам обрыва, используя местные названия, такие как Linksfield хребет , Parktown хребет или Observatory Ridge ). Всю структуру в виде плато также часто называют Витватерсрандом. Высота плато над уровнем моря составляет от 1 700 до 1 800 метров ( 5 600 - 5 900 футов).
Плато Витватерсранд образует континентальный водораздел : сток на север впадает в Индийский океан через реки Крокодил и Лимпопо , а сток на юг стекает через Ваал в Оранжевую реку и, в конечном итоге, в Атлантический океан. .
Из-за огромного количества золота , добытого из горных пород Витватерсранда, южноафриканская валюта была названа рандом в 1961 году после провозглашения республики.
Витватерсранд и Рэнд - это названия агломерации, которая развивалась вдоль хребта , хотя эти термины выходят из употребления, и Витватерсранд был буквой «W» в PWV (Претория-Витватерсранд-Веринихинг), первоначальном названии провинции Гаутенг . В этом контексте он дал свое имя таким учреждениям, как Университет Витватерсранда (Университет Витса) и несуществующий Университет Рэнд Африкаанс (RAU, ныне часть Университета Йоханнесбурга ), а также городам и регионам, таким как Ист-Рэнд , West Rand и Randburg .
Геология
Плато Витватерсранд состоит из слоя толщиной от 5 000 до 7 000 метров (3,1–4,3 мили), состоящего в основном из осадочных пород, отложившихся в течение примерно 260 миллионов лет, начиная примерно 2,97 миллиарда лет назад. Вся серия горных пород, известная как «Супергруппа Витватерсранда», состоит из очень твердых устойчивых к эрозии кварцитов , полосчатых железных камней и некоторых отложений морской лавы , чередующихся с более мягкими, более легко разрушаемыми тиллитами , аргиллитами и конгломератами . Самые старые породы (заложенные 2,97 миллиарда лет назад) образуют северный уступ плато Витватерсранд; самые молодые (заложенные 2,71 миллиарда лет назад) образуют южную окраину плато.
Золото находится в слоях конгломерата молодых членов Супергруппы, которые в местном масштабе называются банкетами . Изобилие этого золота не имеет себе равных в мире. С тех пор, как этот драгоценный металл был впервые обнаружен здесь в 1886 году, было добыто более 40 000 тонн ( 44 000 коротких тонн) из этих горных пород. Это составляет примерно 22% всего золота, которое насчитывается сегодня.
Не все конгломераты содержат золото, а из тех, что содержат (известные горняки как «рифы»), золото не распределяется равномерно по всему слою, а, как правило, встречается полосами, где галька, составляющая конгломерат, больше чем где-либо еще. Здесь золото связано с другими минералами, особенно железным пиритом и уранинитом , а также с богатыми углеродом материалами, такими как кероген или битум , который встречается в небольших шариках размером менее 1 мм (0,04 дюйма), называемых «угольным углем», или в виде сплошных слоев толщиной примерно 10–20 мм (0,4–0,8 дюйма). Золотоносные конгломераты встречаются в основном в верхних, более молодых слоях супергруппы горных пород Витватерсранда, на южной стороне плато Витватерсранд.
Пласты супергруппы Витватерсранда, которые достигают поверхности в Йоханнесбурге, падают вниз на юг под углом около 30 °. С этого момента они почти повсюду, за очень немногими исключениями (см. Ниже), покрыты более молодыми породами. Добыча золота в этих погребенных частях супергруппы Витватерсранда иногда ведется на глубине 4 км (2,5 мили) от поверхности.
Бассейн Витватерсранда
Бассейн Витватерсранда - это в основном подземное геологическое образование, которое выходит на поверхность в Витватерсранде. Он обладает крупнейшими известными в мире запасами золота и произвел более 1,5 миллиарда унций (более 40 000 метрических тонн ), что составляет около 22% всего золота, находящегося на поверхности. Бассейн охватывает старые провинции Трансвааль и Оранжевое Свободное государство и состоит из архейского слоя толщиной 5000–7000 м, состоящего в основном из осадочных пород, отложившихся в течение примерно 260 миллионов лет, начиная примерно с 3000 миллионов лет назад. Вся серия горных пород, известная как «Супергруппа Витватерсранда», состоит из кварцитов , полосчатых железняков , аргиллитов , тиллитов , конгломератов и некоторых отложений морской лавы . Большая часть бассейна глубоко погребена под более молодыми породами, но выходы на поверхность встречаются в Гаутенге , Свободном государстве , а также в некоторых окружающих провинциях. Обнажение в Гаутенге образует хребет Витватерсранд, от которого бассейн и его скалы получили свое название. Именно в южной части этого хребта золото было впервые обнаружено на ферме Langlaagte в 1886 году, в 5 км к западу от Йоханнесбурга . Поскольку это золото было внедрено в конгломерат, сначала предполагалось, что это россыпное золото в старом русле реки, которое было наклонено в результате движений земли. Однако, когда было обнаружено, что конгломерат не просто развивался для узкой ширины реки, но продолжался в глубине, при прослеживании спада было обнаружено, что эта зона конгломерата была частью осадочной последовательности . Конгломерат был быстро прослежен на восток и запад на общее непрерывное расстояние в 50 км, чтобы определить то, что стало известно как «Центральное месторождение золота».
С тех пор было установлено, что породы, составляющие хребет Витватерсранд, падают вниз и на юг, образуя в значительной степени подземный «бассейн Витватерсранда», который охватывает эллиптическую область с большой осью длиной 300 км от Эвандера на северо-востоке до Теуниссена на к юго-западу и 150 км в ширину от Стейнсруса на юго-востоке до Колиньи на северо-западе, с небольшим дополнительным бассейном в Кинроссе . Золото встречается только вдоль северной и западной окраин этого бассейна, но не сплошной полосой. Золотоносные породы ограничены 6 участками, где архейские реки с севера и запада сформировали веерные дельты с множеством плетеных каналов, прежде чем впасть в «море Витватерсранда» на юге, где более ранние отложения, образующие более старые породы Витватерсранда Супергруппа депонирована. Некоторые из этих золотоносных конусообразных дельт в настоящее время находятся на глубине 4 км от поверхности. Хотя многие из старых рудников вокруг Йоханнесбурга в настоящее время почти исчерпаны, бассейн Витватерсранда по-прежнему производит большую часть золота Южной Африки и большую часть мировой добычи. Серебро , уран и иридий извлекаются как побочные продукты аффинажа золота.
Геологическое происхождение
Бассейн Витватерсранд был создан во время архейского эона и поэтому является одним из старейших геологических структур на Земле. Он был заложен в два этапа в течение 260 миллионов лет, начиная с 3000 миллионов лет назад. Первая фаза, длившаяся 60 миллионов лет, состояла из осадочных отложений в мелководном море, удобно названном «Море Витватерсранда». Образовавшийся в результате слой отложений толщиной 2500–4500 м получил название «Вест-Рэндской группы» пород Витватерсранда. Вторая фаза, которая длилась 200 миллионов лет, последовала за первой фазой с отложениями на суше, возникшими в результате отступления моря Витватерсранда, оставив широкую почти плоскую прибрежную равнину, над которой реки с севера образовали широкую плетеную реку. дельты , в некоторых из которых были депонированы богатые залежи золота. Образовавшийся в результате слой породы толщиной 2500 м получил название «Центральная группа Рэнда». «Группа West Rand» и «Группа Central Rand» вместе образуют «Супергруппу Витватерсранда», всю горизонтальную протяженность которой называют Бассейном Витватерсранда.
На ранних этапах архейского эона не было континентов, но островные дуги сформировались. Объединение нескольких из этих островных дуг привело к образованию кратона Каапваал , одного из первых микроконтинентов, образовавшихся на Земле около 3900 миллионов лет назад. Его размер и положение относительно южной части Африки сегодня показаны на диаграмме слева. Около 3000 миллионов лет назад локальное охлаждение подстилающей астеносферы вызвало опускание юго-восточной части этого микроконтинента ниже уровня моря. Дно этого новообразованного «Витватерсрандского моря» состояло из плавно размытых гранитов . Песчаные отложения, принесенные реками с севера, начали откладываться на граните около 2970 миллионов лет назад. Этот песчаный слой в конечном итоге стал сжатым, чтобы сформировать кварцит Orange Grove Quartzite, самый нижний слой супергруппы Витватерсранда. Этот слой кварцита можно увидеть лежащим на его гранитной основе в Йоханнесбурге , где он образует 56-километровый хребет с востока на запад, над которым несколько рек, текущих на север, образуют водопады, что дало начало названию Витватерсранд, что на африкаанс означает «хребет реки». Белые воды ».
Там не было ни одного свободного кислорода в атмосфере Земли до около 2000 миллионов лет назад, до появления и достаточного развития в фотосинтезирующих цианобактерий . Кислород, продуцируемый этими микроорганизмами, быстро реагировал, среди прочего, с ионами Fe 2+ , растворенными в воде, с осаждением нерастворимого красного оксида железа ( гематита ). По разным причинам на осаждение мелкозернистого ила влияли циклические эпизоды с более или менее осаждением оксидов железа. Результатом стали чередующиеся красные и бежевые слои грязи, которые, когда объединились, превратились в полосчатые железные камни .
По мере углубления моря накапливались более мелкозернистые и илистые отложения. Но изменение географических условий привело к накоплению самых разнообразных отложений, от ила до песка, гравия и полосчатых железных камней . Отложения тиллита , датируемые 2950 миллионами лет назад, свидетельствуют о первых эпизодах оледенения на Земле. В течение 60 миллионов лет на гранитной основе скопилось до 4500 м осадков, которые превратились в «группу Вест-Рэнд» из горных пород, составляющих более 60% общей мощности супергруппы Витватерсранда.
Поднятие к северу от кратона Каапваал, в дополнение к орогенезу (горному образованию), к концу отложения отложений «группы Вест-Рэнд» привело к отступлению моря Витватерсранда. Область кратона, на вершине которой сейчас расположен Йоханнесбург, превратилась в обширную речную равнину, которая простиралась вдоль всей северной и западной береговой линии усохшего моря по дуге, идущей от Эвандера на востоке через Йоханнесбург, Карлтонвиль и затем на юг до Клерксдорпа и Велкома на юго-западе. Реки образовывали переплетенные дельты со множеством переплетающихся, медленно текущих каналов, где откладывались все тяжелые материалы, принесенные с гор: крупная галька и тяжелые минералы, такие как золото , железный колчедан и уранинит . Золото было в свободной элементарной форме. В этих богатых минералами водах цианобактерии росли в относительном изобилии. Кероген или битум , который находится в ассоциации с месторождениями золота почти наверняка представляет собой то , что осталось от этих архих фотосинтезирующих микроорганизмов.
Понятно, что в течение следующих 200 миллионов лет пойма неоднократно затоплялась, иногда размывалась, и наносились отложения. В результате образовался слой породы толщиной 2500 м, который получил название «Central Rand Group», который вместе с «West Rand Group» образует «Витватерсрандскую супергруппу». Это более молодая группа компаний Central Rand, в состав которой входит большинство золотодобывающих конгломератов, называемых в местном масштабе банкетами , которые сегодня имеют большое экономическое значение.
Группа отложений Central Rand была внезапно прекращена из-за массивных излияний лавы, которая сформировала лавы Ventersdorp, извергнувшиеся 2715 миллионов лет назад. Причина этих излияний лавы является предметом предположений. Это могло быть связано со столкновением Кратона Каапваал с Кратоном Зимбабве , которое в конечном итоге слилось воедино и образовало единую континентальную единицу.
Последним событием, которое оказало серьезное влияние на геологию бассейна Витватерсранд и его обнажение в районе Йоханнесбурга, стал мощный удар метеора в 110 км к юго-западу от Йоханнесбурга 2020 миллионов лет назад. Столкновение произошло недалеко от нынешней деревни Вредефорт, которая дала название геологическому остатку этого грандиозного события: Купол Вредефорт . Мало того, что останки этого удара являются одними из самых старых на Земле, это также одно из крупнейших падений метеорита, оставившее свой отпечаток в геологии Земли сегодня. Метеор диаметром 10–15 км создал кратер диаметром 300 км, исказив все пласты горных пород в пределах этого круга. Йоханнесбург находится на окраине этого ударного кратера. В непосредственной близости от удара все подземные пласты были подняты и перевернуты, так что скалы Витватерсранда обнажены по дуге в 25 км от центра удара. К сожалению, в этих обнажениях нет месторождений золота. Однако удар метеора опустил бассейн Витватерсранда внутрь кратера. Это впоследствии защитило его от эрозии; но, что, возможно, более важно, вывести его на поверхность вблизи края кратера, недалеко от Йоханнесбурга. Фактически, за исключением обнажений Витватерсранда (т.е. там, где эти породы обнажены на поверхности) в непосредственной близости от купола Вредефорт, практически все другие обнажения встречаются по дуге примерно в 80–120 км от центра ударного кратера. на запад, северо-запад, север и северо-восток. Таким образом, вполне возможно, что, если бы не падение метеора Вредефорт 2000 миллионов лет назад, мы либо никогда не обнаружили бы богатые залежи золота под поверхностью Южной Африки, либо они были бы размыты во время непрерывного удаления метеорита. слой отложений толщиной в несколько километров с поверхности Южно-Африканского плато в относительно недавнем геологическом прошлом: то есть последние 150 миллионов лет, но особенно в течение последних 20 миллионов лет.
Происхождение золота
Подавляющее большинство земного золота и других тяжелых металлов заключено в земном ядре . Данные исследований изотопов вольфрама показывают, что большая часть золота в коре получена из золота в мантии, которое возникло в результате бомбардировки метеоритом около 3900 миллионов лет назад (то есть примерно в то время, когда образовался кратон Каапвааль ). Золотосодержащие метеориты произошли через миллионы лет после отделения ядра Земли. Золото в районе бассейна Витватерсранд откладывалось в дельтах архейских рек, будучи вымытым из окружающих его богатых золотом зеленокаменных поясов на севере и западе. Рений - осмий изотопные исследования указывают на то, что золото в этих полезных ископаемых пришли необычные 3000 миллионов лет мантийных -derived интрузий , известных как КОМАТИИТОВОГО , присутствующих в зеленокаменных поясах.
Последствия добычи древних пород Витватерсранда
Помимо очевидной выемки в скалах под южным Йоханнесбургом, вызывающей непредсказуемые провалы в грунте, нестабильность поверхности и подземные толчки, выход на поверхность горных пород, уложенных в бескислородных условиях, имел непредвиденные последствия. Железный пирит (FeS 2 ), которого относительно много в золотых рудах Витватерсранда, окисляется до нерастворимого оксида железа (Fe 2 O 3 ) и серной кислоты (H 2 SO 4 ). Таким образом, когда шахтные отходы контактируют с насыщенными кислородом дождевыми водами, серная кислота попадает в грунтовые воды. Кислотный шахтный дренаж , как называется это явление, стал серьезной экологической проблемой, потому что он растворяет многие тяжелые элементы, такие как уран , кадмий , свинец , цинк , медь , мышьяк и ртуть, обнаруженные в отвалах шахт, что способствует их удалению. переход в поверхностные и грунтовые воды. Серная кислота также разрушает бетонные и цементные конструкции, что приводит к структурным повреждениям зданий и мостов.
История
Хотя золото было обнаружено в различных местах в Южной Африке, таких как Барбертон и Паломнический отдых , а также в нескольких местах возле Витватерсранда, это были россыпные концентраты в современных реках или в кварцевых жилах в той форме, в которой золото всегда было найдены где-нибудь на земле. Когда Джордж Харрисон, вероятно в сопровождении Джорджа Уокера, нашел золото на ферме Ланглаагте, в 5 км (3 милях) к западу от того, что станет городом Йоханнесбург, в обнажении конгломератных пород в феврале 1886 года, они предположили, что это россыпь. золото в старом русле реки, которое было наклонено в результате движения земли. Однако, когда было обнаружено, что конгломерат не просто развивался для узкой ширины реки, но продолжался в глубине, при прослеживании спада было обнаружено, что эта зона конгломерата была частью осадочной последовательности. Харрисон наткнулся на конгломерат Main Reef (часть «Йоханнесбургской подгруппы» горных пород - см. Иллюстрацию выше). Конгломерат был быстро прослежен на восток и запад на общее непрерывное расстояние 50 км (31 миль), чтобы определить то, что стало известно как «Центральное месторождение золота».
Кол-во мин |
(унций) |
(млн. Фунтов стерлингов ) |
стоимость 2010 г. (млн фунтов стерлингов ) |
|
---|---|---|---|---|
1898 г. | 77 | 4 295 608 | 15,14 фунтов стерлингов | 6910 фунтов стерлингов |
1899 г. (январь – октябрь) | 85 | 3 946 545 | 14,05 фунтов стерлингов | 6300 фунтов стерлингов |
1899 ноябрь - 1901 апр | 12 | 574 043 | 2,02 фунта стерлингов | 908 фунтов стерлингов |
1901 г. (май – декабрь) | 12 | 238 994 | 1,01 фунта стерлингов | £ 441 |
1902 г. | 45 | 1 690 100 | 7,18 фунтов стерлингов | 3090 фунтов стерлингов |
1903 г. | 56 | 2 859 482 | 12,15 фунтов стерлингов | 5220 фунтов стерлингов |
1904 г. | 62 | 3 658 241 | £ 15,54 | £ 6640 |
1905 г. | 68 | 4 706 433 | 19,99 фунтов стерлингов | £ 8490 |
1906 г. | 66 | 5 559 534 | 23,62 фунтов стерлингов | 9890 фунтов стерлингов |
1907 г. | 68 | 6 220 227 | 26,42 фунтов стерлингов | 10 800 фунтов стерлингов |
1908 г. | 74 | 6 782 538 | 28,81 фунтов стерлингов | 11 700 фунтов стерлингов |
1909 г. | 72 | 7 039 136 | 29,90 фунтов стерлингов | 12 200 фунтов стерлингов |
1910 г. | 63 | 7 228 311 | 30,70 фунтов стерлингов | 12 400 фунтов стерлингов |
Харрисон заявил о своих претензиях тогдашнему правительству Zuid Afrikaanse Republiek (ZAR), а в сентябре 1886 года президент Пол Крюгер издал прокламацию, объявляющую, что на девяти фермах будут проводиться общественные раскопки, начиная с 20 сентября 1886 года. Это ознаменовало историческую Золотую лихорадку Витватерсранда . Считается, что Харрисон продал свой иск менее чем за 10 фунтов стерлингов перед тем, как покинуть этот район, и больше о нем никто не слышал.
Оригинальное Заявление Харрисона «Зукерс» (по-английски: «ищущие» или «старатели») № 19 было объявлено национальным памятником в 1944 году и названо «Парк Харрисона». Парк находится на оживленной улице Main Reef Road, сразу к западу от Nasrec Road.
В 1887 году Сесил Джон Родс зарегистрировал в Лондоне «Золотые месторождения Южной Африки», первый горнодобывающий дом Южной Африки со столицей в250 000 фунтов стерлингов . Его брат Томас был первым председателем.
Смотрите также
- География ЮАР
- Большой откос, юг Африки
- Заповедник Боракалало
- Пиланесберг
- Список горных хребтов Южной Африки
- Витватерсрандская золотая лихорадка
дальнейшее чтение
- Брекенридж, Кейт Дерек (1995) Эпоха согласия: закон, дисциплина и насилие на золотых приисках Южной Африки, 1910–1933 гг . Кандидат наук. докторская диссертация, Северо-Западный университет, Эванстон, Иллинойс.
- Каммак, Диана (1990) «Ранд на войне: Витватерсранд и англо-бурская война 1899–1902 годов . Лондон: Джеймс Керри.
- Херд, Норман (1966) 1922: восстание на Рэнде . Йоханнесбург: Книги голубого журавля
использованная литература
внешние ссылки
- СМИ, связанные с Витватерсрандом, на Викискладе?
- Связь между структурой Вредефорт и бассейном Витватерсранда в тектоническом каркасе кратона Каапвааль, интерпретируемая на основе региональных гравиметрических и аэромагнитных данных
- Геология Йоханнесбурга
- Угловой, В; Durrheim, RJ; Николайсен, Л.О. (1990), «Взаимосвязь между структурой Вредефорта и бассейном Витватерсранда в тектонической структуре кратона Каапвааль, интерпретируемая на основе региональных гравиметрических и аэромагнитных данных», Tectonophysics , 171 (1–4): 49–61, doi : 10.1016 / 0040-1951 (90) 90089-Q
- Река Кратера