Kenntnis der Randstrukturen des Witwatersrand-Beckens im nördlichen Oranje-Freistaat-Goldfeld (Südafrika)

Zusammenfassung Eine Analyse der Randstrukturen des Witwatersrand-Beckens im nördlichen Oranje-Freistaat-Goldfeld zeigt, daß das tektonische Bild der Beckenrandregion nacheinander durch verschiedene Deformationsakte von unterschiedlichem Charakter geprägt worden ist. Auf eine Einengungsphase von spät-Witwatersrand-Alter, die zur Bildung einer randlichen Aufrichtungszone und zum Aufreißen eines Systems von 'normalen und antivergenten Aufschiebungen führte, folgte während des Unteren Ventersdorp eine jüngere Zerrungsphase, bei der es zu einem staffeiförmlgen Zerbrechen der ursprünglich eingeengten Scholle kam. Die Zerrung hängt sehr wahrscheinlich mit dem Zerbrechen der Beckenrandregion während oder unmittelbar nach der Extrusion der Unteren Ventersdorp-Laven zusammen. Dabei wurde ein schmaler randparalleler Streifen der Beckenfüllung in einem Graben versenkt ('Odendaalsrus-Graben). Die abgesunkenen Schollenteile sind in sich noch stark zerbrochen und gewöhnlich schiefgestellt. Da der versenkte Streifen durch ein primäres Einmuldungsstadium hindurchgegangen ist, deutet die Grabenbildung offenbar eine Fortsetzung der Beckenbildungsvorgänge 'mit anderen Mitteln an. — Die Bewegungen haben ein Alter von etwa 2,1 Mrd. Jahren; sie fallen somit ins frühe Präkambrium und sind keinesfalls 'intraalgonkisch, wie es noch bis in die jüngste Vergangenheit angenommen wurde.Tektonische Experimente haben ergeben, daß sich die wichtigsten Störungssysteme der realen Beckenrandstrukturen bei entsprechend gewählter Versuchsanordnung auch künstlich erzeugen lassen.

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The Orange Free State goldfield represents the southernmost part of the Witwatersrand Basin (Fig. 1) which is completely buried under a cover of Ventersdorp and Karroo rocks. The pre-Karroo geology of this area is characterized by a major rift system trending SSW-NNE ('Odendaalsrus graben), followed to the east by a V-shaped horst and two minor rift blocks (Fig. 2). The main graben is bounded by two principal faults (Border Fault, De Bron Fault, Fig. 4) which are roughly parallel to the western rim of the basin.A tectonic analysis of the basin-edge structures in the northern part of the graben reveals that the basin rim has been subjected to a sequence of deformational acts working over a considerable period of time. A primary compression of the basin-edge region in Upper Witwatersrand times resulted in the formation of a marginal fold; since sedimentation continued, the different stages of the folding process were sometimes preserved by a set of minor unconformities within the youngest sediments (Elsburg A Reefs, Fig. 5). With increasing lateral pressure a couple of reverse faults developed to support the folding (faults No. 10 and 11, Figs. 6 and 7); the minor thrust faults No. 19 and 21 represent the second component of this fault system. A reconstruction of the original depositional plain of the Lower Agglomerate shows that the main thrust faults (No. 10 and 11) are definitely older than the Elsburg A 1 Reef and have been obviously revived after the younger sediments had been laid down (Fig. 8 a).In a later stage compression gave way to tensional forces bringing about a fracturing of the overturned limb of the marginal fold along normal faults (faults No. 4 and 7, Figs. 6 and 7). There is reason to believe that the tensional phase was associated with the incipient rifting during early Ventersdorp times and that these faults were more or less contemporaneous with the general tilting of the basin-edge as displayed to-day (cf. Figs. 3 and 4). Because of the westerly tilt the Boulder Beds dip towards the west, although they must have been originally deposited on a ± horizontal or slightly basinward dipping plain. Faulting was mostly accomplished before deposition of the Ventersdorp sediments and the Upper Ventersdorp Lavas took place; the latter are seldom or only to a small degree affected by the fractures (Figs. 3 and 4). — The age of the tectonics is about 2,1×10⁹ years, i. e. early Precambrian and not Algonkian as formerly supposed.Experimental work aiming at an imitation of the observed basin-edge structures has shown that the principal tectonic features can be produced artificially (Figs. 8 a and b). This refers in particular to the main system of thrust-faults as well as to the younger step-faults caused by tension.

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Résumé Les structures tectoniques au bord du Bassin de Witwatersrand dans le district de mines d'or septentrional de la République d'Orange (Afrique du Sud) ont été analysées. Il s'est montré qu'elles sont déterminées par l'action de plusieurs phases de déformation successives de caractères différents. Une phase de compression d'âge Witwatersrand supérieur a d'abord amené un redressement des couches dans une zone marginale du bassin, avec chevauchements à vergences «normales» et inverses. Elle était suivie pendant le Ventersdorp inférieur d'une phase de traction qui produisit des cassures en gradins dans le secteur primitivement comprimé. La traction est très vraisemblablement en relation avec l'effondrement de la zone marginale du bassin pendant ou peu après l'extrusion des laves inférieures de Ventersdorp. Une bande étroite de sédiments, parallèle au bord du bassin, fut alors affectée d'un affaissement (formation du «graben d'Odendaalsrus») où de nombreuses cassures à l'intérieur des compartiments affaissés ont résulté dans la formation de blocs plus ou moins inclinés. Puisque cette zone a d'abord passé par un stade synclinal, on a l'impression que l'effondrement du graben ne représente que la reprise de l'affaissement général du bassin à l'aide d'une «technique nouvelle». - Les mouvements ont un âge de 2.1 milliards d'années, ils datent par conséquent du Précambrien inférieur et ne sont point «intra-algonkiques» comme il fut encore admis tout récemment.Il a été possible de reproduire artificiellement les systèmes de failles les plus importants de la zone marginale du bassin, si les conditions de l'expériment étaient favorables.

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Witwatersrand . . 2,1 , . . . , .