Das Witwatersrand Becken erstreckt sich über etwa 200 km in Nord-Süd und 350 km in Ost-West Richtung auf einer Fläche von 52000 km², seine Achse streicht NE-SW, es entstand während einer Zeitspanne von 360 Ma im Zeitraum von 3074 bis 2714 Ma, es wird in die Dominion Group (3038-3074 Ma), die West Rand Group (2970-2914 Ma) und die Central Rand Group (2894-2714 Ma) gegliedert. Die abgelagerten Sedimente des Witwatersrand Beckens wurden aus Gesteinen des Barberton Greenstone Belts (> 3100 Ma), Grünstein ähnlichen Gesteinen der Kraaipan Formation (≤ 3100 Ma) sowie mit ihnen assoziierten granitoiden Gesteinen gebildet (Robb und Meyer, 1999). Untergeordnet treten neben Sedimenten auch Vulkanite auf.

Abb. 8.4: Vereinfachte geologische Karte des Witwatersrand Beckens, zeigt die Lage der wichtigsten Goldfelder, der Mponeng Gold Mine und des Discovery Claims. (Karte geändert nach Pretorius, 1986; Robb und Robb, 1998).

Das Becken entstand während der finalen Kollision des Simbabwe und Kaapvaal Kratons und einer damit verbundenen Transgression. Große Mengen an Schwermineralen, insbesondere Gold und Uran, wurden von Flüssen aus Nordosten angeliefert. Diese wurden als Seifen, umgelagerte Seifen und hydrothermal abgelagert. Im Prinzip stellt jedes „Reef“ (in Südafrika wird hiermit eine Gold führende Schicht bezeichnet) ein Delta dar in dem sich Schwerminerale als Seife ablagerten, diese wurden dann teilweise aufgearbeitet und umgelagert. Während der Überlagerung des Beckens durch die Ventersdorp - und Transvaal Supergroup, die Bushveld Intrusion und den Vredefort Impakt wurde das Becken metamorph überprägt (Robb und Meyer, 1999), dabei wurden durch hydrothermale Metasomatose Schwerminerale umgelagert. Die abbauträchtigsten Goldlagen liegen In der Central Rand Group, dort siedelten sich die meisten Goldminen an (Abb. 8.4). Das Witwatersrand Becken birgt die größten Goldreserven innerhalb eines zusammenhängenden Reviers weltweit. 11,84 % (etwa 6000 t) der weltweiten Goldreserven liegen in Südafrika (Platz 2, Australien liegt auf Platz 1). 2009 lag die südafrikanische Gold Jahresproduktion bei 197 t (Platz 5 weltweit).

Im März 1886 entdeckten G. Harrison und G. Walker auf der damaligen Langlaagte Farm die Gold führenden Schichten des Main Reef Leaders und des Main Reefs und legten somit den Grundstein für eine mehr als 120 Jahre andauernde Goldabbauaktivität und die Stadt Johannesburg. Ihr Abbaugebiet im Central Rand Goldfield ist heute als der Discovery Claim bekannt. Die Konglomerat Horizonte mit gut gerundetem Quarzgeröll des Main Reef Leaders (bis 0,5 m Mächtigkeit) und des Main Reefs (bis 2 m) werden von einer etwa 1 m mächtigen Sandsteinlage getrennt (Abb. 8.4.1).

Abb. 8.4.1: Nach Süden einfallende Konglomerat Schichten des Main Reef Leaders (oben, ca. 15 cm mächtig) und des Main Reefs (unten) getrennt von Sandsteinlagen (Mitte). Foto H.-R. Knöfler.

Im Discovery Claim liegen sie oberflächennahe, fallen mit ca. 30° nach Süden ein und führen bis zu 50 g/t Gold. Dieses liegt zumeist in Vergesellschaftung mit Pyrit vor und muss durch Cyanidlaugung getrennt werden. Dabei können Cyanide  in die Umwelt gelangen, einer der Hauptgründe für eine enorme Umweltverschmutzung der Region. Aufgrund der extensiven Abbautätigkeit ergeben sich eine Vielzahl von Problemen: Die Verbindung von Grundwasserleiter durch Bohrungen (Winde und Stoch, 2009), chemische Kontamination aus den Abfällen der Verhüttungsprozesse, Einsturz von in Vergessenheit geratenen Schachtsystemen, Verkarstung, Kontaminierung von Erdreich, Sedimenten und Wasser mit Uran (Winde, 2006) u. a.