Die Witwatersrand Supergroep is die wêreld se rykste gouddraende geologiese afsetting. Hierdie ongeveer 2.8 miljard jaar oue eenheid word deur die 2.71–2.67 miljard jaar oue Ventersdorp Supergroep opgevolg wat weer deur die 2.67–2.46 miljard jaar Chuniespoort Groep van die Transvaal Supergroep bedek word. Die dolomietryke Chuniespoort Groep is ook ’n reusewaterdraer waaruit water vir boerdery in suidelike Gauteng, die suidoostelike Noordwes- Provinsie en noordelike Vrystaat onttrek word. Megaliters grondwater stroom daagliks vanuit die dolomietryke gebiede in die naasliggende myne in, wat veroorsaak dat hierdie water voortdurend uitgepomp moet word, alvorens daar met mynaktiwiteite voortgegaan kan word. Die goudmyne in die Witwatersrand Supergroep is van die diepste myne ter wêreld en dié in Gauteng is tot ongeveer 3 km diep. Die myne van die Sentraal-Rand, die Oos-Rand en die Wes-Rand, wat oor ’n gebied van ongeveer 100 km strek, is een ná die ander gesluit toe die gouderts tot op ’n diepte van ongeveer 3 km ondergronds uitgemyn was en dit te onekonomies geword het om voort te gaan om te myn. Die reusagtige ondergrondse mynholte wat nagelaat is, beslaan etlike miljoene kubieke meter. Hierdie mynholte het stadigaan weer met grondwater begin opvul, en die fonteine rondom die Witwatersrandse myne het na ’n eeu van ontwatering weer begin vloei. Dit is egter nie skoon dolomitiese water wat uit die fonteine stroom nie, maar suur mynwater wat hoë konsentrasies swaelsuur, sulfaatsoute en metale, insluitende radioaktiewe swaarmetale, bevat. Die gouddraende lae van die Witwatersrand Supergroep bevat ook groot hoeveelhede ysterpiriet (FeS2) wat swaelsuur vorm wanneer dit in aanraking met suurstof en water kom. Die agteruitgang van die ekologie van Krugersdorp se Wildreservaat en die Wieg van die Mensdom is ’n goeie voorbeeld van die negatiewe uitwerking van suur mynwater op die ekologie.
Die Witwatersrand Supergroep, die rykste gouddraende geologiese afsetting ter wêreld, was vir meer as ’n eeu dié belangrikste dryfveer van die Suid-Afrikaanse ekonomie. Sonder hierdie unieke geologiese verskynsel sou Johannesburg, die stede en dorpe van die Oos-Rand, Wes-Rand en verre Wes-Rand asook, trouens, Gauteng as ’n provinsie nie bestaan het nie. Die myne en gepaardgaande nywerhede het miljoene mense van oral oor die wêreld na die Witwatersrand gelok. Na die ontdekking van die goudrif het ’n reeks klein delwerye al langs die ossewapad, wat later Hoofrifweg sou word, ontspring. Tussen 1886 en 1887 was die dorpe Johannesburg, Krugersdorp, Roodepoort, Randfontein, Klerksdorp, Germiston en Boksburg gestig (Mendelsohn & Potgieter
Die gesteentes van die Witwatersrand Supergroep kom in ’n wye boog rondom die Vredefortkoepel in die suidelike deel van Gauteng, die suidoostelike deel van Noordwes en die noordelike deel van die Vrystaat voor. Die sedimentêre gesteentes wat die Witwatersrand Supergroep vorm, was ongeveer 2.8 miljard jaar gelede in horisontale lae in ’n vlak binnelandse see afgeset (McCarthy & Rubidge
Die Witwatersrand Supergroep word in die Sentraal-Rand Groep en die onderliggende Wes-Rand Groep onderverdeel. Die Wes-Rand Groep word in die Hospital Hill, die Government en die Jeppestown Subgroepe onderverdeel, terwyl die Sentraal-Rand Groep in die Johannesburg en Turffontein Subgroepe onderverdeel word. Die Johannesburg Subgroep bevat een van die grootste afsettings van goud ter wêreld (McCarthy & Rubidge
Die geologie van die Witwatersrand en omstreke.
Die Transvaal Supergroep bedek weer die Ventersdorp Supergroep. Die goudbevattende Swartrif-formasie wat die onderste laag van die Transvaal Supergroep vorm, is veral aan die Wes-Rand gemyn (McCarthy & Rubidge
Die swaelsuur in suur mynwater word gevorm wanneer piriet in kontak met suurstof en water kom. Swaelsuur los sand, gruis en rots in myngebiede op en stel sodoende die elemente vry wat daarin voorkom. Wanneer swaelsuur met alkaliese gesteentes soos kalksteen en dolomiet in aanraking kom, word die gesteentes opgelos en sulfaatsoute gevorm. Water wat vanuit die ou mynskagte en slikdamme aan die Witwatersrand vloei, bevat hoë vlakke van swaelsuur, metale en sout en word suur mynwater genoem. Sommige van die swaarmetale in die suur mynwater is radioaktief.
Water stroom vanuit die reuse-akwifer wat in die dolomietiese gesteentes in Gauteng voorkom en voed die fonteine wat oorspronklik al langs die Witwatersrand voorgekom het. Trouens die naam Witwatersrand is waarskynlik van hierdie verskynsel afgelei. Die Witwatersrandse nedersettings het op plase met name soos Randfontein, Braamfontein, Doornfontein, Turffontein, Modderfontein, Driefontein, Elandsfontein, Vogelfontein en Vogelstruisfontein ontstaan. Vanweë die feit dat die waterdraende dolomitiese gesteentes van die Transvaal Supergroep, gesteentes van die ouer Ventersdorp Supergroep en die goudryke Witwatersrand Supergroep plek-plek bedek en op ander plekke aangrensend daaraan voorkom (sien
Vroeg reeds het die diep myne probleme met grondwater-oorstromings en die vorming van suur mynwater ondervind (O’Flaherty
Oorspronklik was elke myn verantwoordelik vir sy eie drooglegging, maar uiteidelik het die taak om die reusemynholte van ongeveer 45 000 000m2 (Eriksson
Die grondwatervlakke het mettertyd herstel nadat die laaste myne opgehou het om die water uit die mynholte uit te pomp en die fonteine aan die Witwatersrand het, een na die ander, weer begin vloei, maar in plaas van suiwer dolomitiese water, kom daar nou suur mynwater uit die fonteine en mynskagte (Krige
Die negatiewe impak op die ekologie van die gebied rondom die goudmyne is kommerwekkend. Die doel van hierdie studie was om die getalle en diversiteit van makroskopiese varswaterinsekte met die waterkwaliteit van ’n rivier in so ’n geïmpakteerde gebied te vergelyk.
Die getal en diversiteit van makroskopiese akwatiese insekte word negatief deur suur mynwater in die riviere rondom die myne geraak.
SASS5-opnames word gebruik om die riviergesondheid te bepaal. Die opnames bestaan uit die identifikasie van akwatiese makro-invertebraatfamilies en die relatiewe hoeveelhede waarin hulle in lopende water voorkom. Die sensitiwiteit van die verskillende akwatiese makro-invertebraatfamilies is bekend en die waterkwaliteit by spesifieke versamelpunte in ’n rivierstelsel kan bepaal word volgens die voorkoms van spesifieke families. Aangesien meer inligting benodig word ten opsigte van die spesifieke besoedelingsfaktore is watermonsters ook by verskillende punte in die rivierstelsel geneem en ontleed (
Die watermonsteringspunte 1 tot 7 in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel. Die fonteine in die rivierstelsel word deur wit kolletjies aangedui: (1) Plovers Lake Fontein; (2) Kromdraaifontein; (3) Zwartkransfontein; (4) Flip-se-gatfontein; (5) Kalkmynfontein; (6) Lodgefontein; (7) Populierbosfontein; (8) Seekoeidamfonteine.
Nadat die suur mynwater in 2002 in die Krugersdorp-Wildreservaat begin uitvloei het, is ’n SASS5-opname gedoen om die relatiewe gesondheid van die Bloubankspruit te bepaal (Van Staden
Die watermonsters wat vanaf 2007 tot 2014 geneem is, is deur Waterlab in Pretoria ontleed en die pH, die sulfaat-inhoud (SO4) en konsentrasie van metale, veral dié wat met mynwater geassosieer word, is bepaal (
Suur- en metaalvlakke in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel in Junie 2007 (die konsentrasie van metale word in mg/L aangedui).
Punt | pH | Al | Ca | Fe | Mg | Mn | Ni | U | SO4 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
6. | 7.5 | <0.001 | 169 | <0.01 | 48.6 | 5.11 | 0.292 | <0.0001 | 702 |
7. | 2.7 | 0.013 | 390 | 209 | 198 | 177 | 10.8 | 0.1168 | 3275 |
pH, potensiaal van waterstof; Al, aluminium; Ca, kalsium; Fe, yster; Mg, magnesium; Mn, mangaan; Ni, nikkel; U, uraan; SO4, sulfaat.
Suur- en metaalvlakke in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel in Februarie 2011 (die konsentrasie van metale word in mg/L aangedui).
Punt | pH | Al | Ca | Fe | Mg | Mn | Ni | U | SO4 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. | 7.6 | 0.200 | 62 | 0.596 | 31 | 2.80 | <0.025 | <0.010 | 370 |
2. | 7.3 | 0.199 | 62 | 0.527 | 32 | 5.29 | <0.025 | <0.010 | 392 |
3. | 3.6 | 0.137 | 75 | 0.086 | 31 | 16 | <0.025 | <0.010 | 706 |
4. | 3.0 | 0.492 | 83 | 3.99 | 17 | 17 | 0.076 | <0.010 | 874 |
5. | 2.6 | 2.33 | 448 | 16 | 96 | 60 | 0.680 | 0.049 | 2618 |
6. | 2.6 | 2.13 | 519 | 12 | 93 | 92 | 0.611 | 0.043 | 2200 |
pH, potensiaal van waterstof; Al, aluminium; Ca, kalsium; Fe, yster; Mg, magnesium; Mn, mangaan; Ni, nikkel; U, uraan; SO4, sulfaat.
Suur- en metaalvlakke in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel in Junie 2011 (die konsentrasie van metale word in mg/L aangedui).
Punt | pH | Al | Ca | Fe | Mg | Mn | Ni | U | SO4 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. | 8.0 | <0.01 | 79.1 | 2.27 | 27.9 | 3.39 | 0.077 | 0.0008 | 216 |
2. | 7.9 | <0.01 | 87.8 | 3.33 | 27.6 | 5.54 | 0.097 | 0.0009 | 272 |
3. | 7.3 | <0.01 | 111 | 12.2 | 32.5 | 10.0 | 0.178 | 0.0024 | 380 |
4. | 3.3 | 0.378 | 185 | 28.0 | 38.3 | 20.1 | 0.409 | 0.0044 | 852 |
5. | 2.8 | 2.04 | 501 | 90.2 | 113 | 54.3 | 0.965 | 0.0118 | 1729 |
6. | 2.7 | 2.17 | 425 | 180 | 134 | 63.2 | 0.961 | 0.0148 | 1932 |
7. | 2.7 | 3.62 | 586 | 252 | 160 | 80.7 | 1.29 | 0.0166 | 2741 |
pH, potensiaal van waterstof; Al, aluminium; Ca, kalsium; Fe, yster; Mg, magnesium; Mn, mangaan; Ni, nikkel; U, uraan; SO4, sulfaat.
Suur- en metaalvlakke in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel in Junie 2014 (die konsentrasie van metale word in mg/L aangedui).
Punt | pH | Al | Ca | Fe | Mg | Mn | Ni | U | SO4 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2. | 7.9 | 0.231 | 143 | 1.19 | 48 | 3.96 | 0.045 | <0.010 | 512 |
3. | 7.8 | 0.229 | 210 | 2.53 | 61 | 6.49 | 0.084 | <0.010 | 694 |
4. | 4.6 | 0.835 | 297 | 7.04 | 79 | 16 | 0.228 | <0.010 | 1 207 |
5. | 3.1 | 0.791 | 491 | 16 | 164 | 24 | 0.319 | 0.014 | 2 061 |
7. | 3.0 | 1.22 | 474 | 87 | 143 | 36 | 0.346 | 0.026 | 2 311 |
pH, potensiaal van waterstof; Al, aluminium; Ca, kalsium; Fe, yster; Mg, magnesium; Mn, mangaan; Ni, nikkel; U, uraan; SO4, sulfaat.
Die resultate van die akwatiese invertebraat en watermonster-opnames wat in 2007, 2011 en 2014 gedoen is word in tabelvorm opgesom (
’n Vergelyking van die akwatiese makro-invertebraatfamilies deur middel van SASS5- opnames wat in die Bloubankspruit in 2003, 2011 en 2014 geïdentifiseer is.
Versamelpunt | Getal akwatiese makro-invertebraatfamilies in die Bloubankspruit soos bepaal deur SASS5-opnames |
|||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
2003 |
April 2011 |
Junie 2011 |
Junie 2014 |
|||||||
Versamelpunt | Klippe | GSM | Versamelpunt | Klippe | GSM | Klippe | GSM | Klippe | GSM | |
troomop voor Zwartkransfontein | Kromdraai | 9 | 5 | Greensleeves | 2 | 3 | 0 | 3 | 4 | 5 |
troomop voor die samevloeiing met Honingklipspruit | 9 | - | Koelenhof | 2 | 4 | 4 | 3 | 7 | 8 | |
troomaf na die samevloeiing met Honingklipspruit | 10 | 5 | Bloubankspruit-Noord | 3 | 3 | 1 | 2 | 5 | 8 |
GSM, gruis, sand en modder
Die uitvloei van suur mynwater bedreig die watergesondheid van die riviere rondom die Harmony-goudmyn en dit het ’n ernstige negatiewe impak op die ekologie van die omgewing. Versamelpunte is so gekies dat die vloei van suur mynwater in die Tweelopiespruit-Rietspruit- Bloubankspruit-rivierstelsel gemoniteer kan word. Die suur mynwater noord van die Harmony-goudmyn het oorspronklik hoofsaaklik die Tweelopiespruit beïnvloed, terwyl die suur mynwater suidwes van die Harmony-goudmyn in die Wonderfonteispruit gevloei het. Vanaf 2002 is hoofsaaklik die rietbeddings in die vleilande op grond van die Harmony-goudmyn en dié in die suide van Krugersdorp se Wildreservaat aan die suur mynwater blootgestel. Teen 2007 het die suur mynwater nog nie die Seekoeidam in die suide van die natuurreservaat bereik nie (Heyl
Teen 2009 het die suur mynwater die Seekoeidam gevul en het dit deur die vleiland noord van die damwal gestroom (Muller
Op 11 Januarie 2011, na dae se swaar reën, het miljoene liter suur mynwater uit die mynholte opgewel en in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel gevloei. Die massa water het veroorsaak dat Rietspruit die wal van die laaste dam in die rivier oorstroom het en die gebied tussen die Malmani-pad en die Bloubankspruit tydelik in ’n moeras verander het. Tans is die Rietspruit ’n standhoudende rivier wat die Tweelopiespruit met die Bloubankspruit verbind. ’n Nuwe vleiland het langs die verlenging van die Rietspruit onderweg na die Bloubankspruit ontstaan.
Die eienaar van die plaas Koelenhof het water van die Bloubankspruit in sy dam gepomp waarna die visse in die dam gevrek het. ’n Analise van die watermonsters het getoon dat die water in die Tweelopiespruit by Koelenhof die tipiese kenmerke van suur mynwater gehad het, naamlik dat dit baie suur was (pH 3.6) en ’n hoë sulfaatinhoud en metaalvlakke gehad het (
Na die oorstroming van die Rietspruit in Februarie 2011 het die watervlak van die rivier herstel en het die watergehalte ietwat verbeter (
Die effek van die suur mynwater op organismes in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel is duidelik. Die eerste akwatiese makro-invertebraatopname, wat in 2007 in Krugersdorp se Wildreservaat gedoen is, het aangetoon dat die biodiversiteit in die Tweelopiespruit afneem, hoe nader die versamelpunt aan die myn is (Heyl
Die suurgehalte van die Rietspruit wissel vanaf 2011 tussen pH 2.6 en pH 3.1, terwyl die suurgehalte van die Tweelopiespruit tussen pH 2.6 en pH 3.0 wissel. Die metaal- en sulfaatvlakke het terselfdertyd toegeneem (Tabelle 2, 3 en 4). Die diversiteit van akwatiese makro-invertebrate in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel het weens die invloei van suur mynwater teen 2011 geweldig afgeneem,vergeleke met die diversiteit wat in 2003 daar voorgekom het (Van Staden
Alhoewel die watergehalte van die Rietspruit en Tweelopiespruit so agteruitgegaan het dat makro-invertebrate afwesig is, het die watergehalte van die Bloubankspruit vanaf 2011 tot 2012 verbeter. Die suurgehalte van die water in die Bloubankspruit by Koelenhof was in Februarie 2012 pH 7.2. Die makro-invertebrate in die Bloubankspruit by Koelenhof het in 2011 hoofsaaklik uit muggie- en eendagvlieglarwes bestaan. Hierdie families – die Chironomidae en die Baetidae – is meer bestand teen besoedeling. Teen Februarie 2012 was daar egter ook by Koelenhof, benewens die Chironomidae en Baetidae, die meer besoedelingsensitiewe groepe Hydropsychidae, Gomphidae, Coenagrionidae, Corixidae, Gyrinidae en Potamonautitidae teenwoordig.
Suur mynwater het ’n negatiwe impak op plante, diere en mense in die omgewing van myne (Bain
Die swaelsuur in suur mynwater los rotse, gruis en sand op en stel die metale soos mangaan, aluminium, yster, nikkel, sink, kobalt, koper, lood, radium, torium en uraan daarin vry (Kleywegt
Die vlakke van verskeie metale, onder meer aluminium, yster, mangaan, nikkel en uraan in die rivierstelsel in Krugersdorp se Wildreservaat oorskry vanaf 2009 die aanvaarbare, toelaatbare vlakke van hierdie metale in drinkwater of besproeiingswater. Vanaf 2011 is die riviere in die suide van die Wieg van die Mensdom-Wêrelderfenisgebied op soortgelyke wyse deur suur mynwater besoedel.
Die voorgestelde aluminiumkonsentrasie in drinkwater is 0 mg/L – 0.15 mg/L (DWAF
Die ysterkonsentrasie in die Tweelopiespruit-Rietspruit-Bloubankspruit-rivierstelsel is veel hoër as wat in drinkwater toelaatbaar is. Die optimale ysterkonsentrasie in drinkwater is veronderstel om 0 mg/L – 01 mg/L te wees (DWAF
Die aanvaarbare vlakke vir mangaan in drinkwater is 0 mg/L – 0.05 mg/L en vir lewende hawe is dit 0 mg/L – 10 mg/L (DWAF
Daar is ’n hoë konsentrasie kalsium en magnesium in die water van hierdie rivierstelsel. Dit kan hoofsaaklik toegeskryf word aan die dolomitiese gesteentes wat in dié gebied voorkom wat deur die suur mynwater opgelos word en in die proses kalsium en magnesium vrystel. Alhoewel hierdie twee metale nie dieselfde toksiese bedreiging vir mense en diere inhou nie, dien die hoë konsentrasies van die metale in die water steeds as goeie indikator van die impak van die suur mynwater op die omgewing. Die kalsium en magnesium word saam met ander metale, veral yster en sulfaatverbindings verder stroomaf as ’n ondeurdringbare kors op die rivierbedding afgeset. Hierdie kors, wat gedeeltelik uit
Die konsentrasie van kalsium en magnesium bepaal die hardheid van water (DWAF
Die sulfaatsoute wat met suur mynwater in ’n dolomietryke omgewing voorkom, speel ’n groot rol in die agteruitgang van die oewerbos. Die plante wat oorspronklik op die oewer van die Tweelopiespruit voorgekom het, is grootliks deur die soutbestande
’n Vergelyking van die konsentrasies van sekere metale in die water, modder en die risome van die riet
Monster | Al | Fe | Mn | Ni | Pb | U | Zn |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Water (mg/L) | 0.17l | 2.61 | 5.8 | 0.09 | 0.02 | 0.001 | 0.025 |
Modder (mg/kg) | 26 700 | 24 900 | 3400 | 280 | 19 | 19 | 114 |
Risome (mg/kg) | 11 800 | 14 600 | 701 | 125 | 9 | 16 | 73 |
Al, aluminium; Fe, yster; Mn, mangaan; Ni, nikkel; Pb, lood; U, uraan; Zn, sink.
Die oewer van Robinsonmeer waar die oorblyfsels van die riet
Volgens die studie van Van Deventer en Cho (
Metale soos koper, lood en sink word deur werweldiere in die lewer, gonade en skelet opgeneem (Bain
Aangesien metale deur ’n groot verskeidenheid organismes soos plante, ongewerweldes en werweldiere opgeneem kan word, is daar die gevaar van bio-akkumulasie. Bio-akkumulasie vind plaas wanneer diere ander organismes eet wat reeds deur metale aangetas is. Die effek van bio-akkumalsie word al hoe erger, hoe hoër in die voedselketting die organisme is deurdat karnivore verskeie aangetaste prooi-organismes kan opeet en die metale al hoe meer gekonsentreered in hulle liggame sal begin voorkom (Kang
Daar is meer uraan in die gesteentes van die Witwatersrand Supergroep as goud en ons goudmyne is terselfdertyd ook ons uraanmyne. Daar is volgens berekening meer 100 000 ton uraan gestort in die slikdamme van die Witwatersrand na die insinking van die uraanmark (Coetzee
Die swaelsuur in suur mynwater reageer met dolomiet en vorm sodoende sulfaat. Hoë konsentrasies van sulfate is ook ’n bedreiging vir lewe (Durand
Die ysterhidroksied en ystersulfaat wat deur suur mynwater gevorm word, vorm ’n ondeurdringbare laag op die bodem van die besoedelde riviere op plekke veral naby die bron van suur mynwater en dolomiet. Dit veroorsaak dat bentiese organismes nie meer in die modder kan leef nie. Talle werweldiere soos visse, paddas en watervoëls, wat van hierdie akwatiese invertebrate as kosbron afhanklik is, het uit die Tweelopiespruit en Rietspruit verdwyn na die suur mynwater in die rivierstelsel begin invloei het en die kors oor die bodem gevorm het.
Die Tweelopiespruit was oorspronklik een van die belangrikste lewensare aan die Wes-Rand. Die watergehalte het oor die laaste dekade sodanig afgeneem dat dit ondrinkbaar is en ook nie meer vir besproeiing gebruik kan word nie. Die akwatiese makro-invertebrate is grootliks afwesig in die Tweelopiespruit en die Rietspruit waarvan die suurgehalte vanaf 2011 tussen pH 2.4 en 4.6 wissel. Die afwesigheid van makro-invertebrae in die rivierstelsel het ’n groot impak op die res van die ekologie. Werweldiere soos visse, amfibiëe of watervoëls, wat nog in 2007 in die gebied voorgekom het, is nou afwesig, veral in die Tweelopiespruit en Rietspruit. Die oorspronklike oewerbos langs die geaffekteerde riviere is grootliks deur die soutbestande riet
Die outeur verklaar dat hy geen finansiële of persoonlike verbintenis met enige party wat hom nadelig of voordelig kon beïnvloed het in die skryf van hierdie artikel nie.