Залежи золота встречаются здесь в маломощных пропластках кварцита и концентрируются в нижнедокембрийской осадочной серии Витватерсранд, представленной главным образом кварцитами и сланцами. Основные золотоносные рудные тела залегают на глубине 900 м. Они несогласно перекрываются верхнедокем-брийскими породами, которые начинаются маломощным горизонтом "кварцитов Блэк-Риф; выше залегает доломитовая толща мощностью до 1200 м, сложенная массивными доломитовыми известняками с прослоями кремнистых сланцев. Затем следуют сланцы серии Претория, кварциты и лавы. Все эти отложения падают на юг под углом 6—12 и выходят на поверхность, ориентируясь параллельно долине. Доломиты подстилают большую часть долины, породы серии Претория обнажаются южнее (на холмах), а кварциты Блэк-Риф наблюдаются севернее. Поверх всех^этих слоев залегают песчаники, сланцы и каменные угли серии Кару, которые большей частью эродированы и присутствуют в виде отдельных островков. Наиболее молодыми отложениями района являются разнообразные пески и галечники четвертичного возраста.
Доломиты редко выходят на поверхность, будучи перекрыты слоем неконсолидированных осадков, мощность которых редко бывает меньше 10 м, обычно она превышает 100 м, а местами составляет 150 м и более. Эти отложения представлены четвертичными песками и галечниками, а также продуктами выветривания пород серии Кару и доломитовой толщи, содержащими главным образом обломки кремнистых сланцев и сопутствующих им песчаников, глин и марганцевых окислов. Другой важной чертой геологического строения является наличие вертикальных сиенитовых даек мощностью 30–60 м, которые ориентированы в меридиональном направлении поперек долины.
С гидрогеологической точки зрения долина Вандерфонтейн представляется уникальной. Поверхностный сток направлен на запад, однако доломиты являются чрезвычайно проницаемыми водоносными горизонтами и определяют интенсивное движение грунтовых вод. Кососекущие сиенитовые дайки разбивают доломитовую толщу на независимые в гидрогеологическом отношении блоки. Грунтовые воды накапливаются внутри каждого из этих блоков и выходят на земную поверхность вдоль границ даек в виде источников, называемых в этой местности «глазками». Огромные количества воды, скапливающиеся в доломитах, постоянно затрудняли добычу золота из подстилающих толщ. В течение многих лет в рудниках велись работы по откачке, чтобы поддерживать стабильный уровень поступающих вод. Но с 50-х годов перешли к полному обезвоживанию доломитов, т. е. к выкачиванию из них всей воды. Водонепроницаемость сиенитовых даек позволяет независимо обезвоживать каждый блок пород. За время этих работ произошли следующие события.
1955 г. — начато обезвоживание блока Вентерспост.
1957 г. — в блоке Вентерспост стали появляться карстовые воронки; за последующие 4 года их образовывалось все больше и больше.
1960 г. — начато обезвоживание блока Оберхольц; за короткое время родник Оберхольц пересох и начали появляться карстовые воронки.
1962 г. — образовалась воронка с вертикальными стенками диаметром 55 м и глубиной 30 м, поглотившая дробильную фабрику на прииске Уэст-Драй-фонтейн, что повлекло за собой 29 смертных случаев.
1963 г. — медленное проседание грунта на протяжении года привело к опусканию на 6 м дна карстовой воронки в Карлтонвилле, известной под названием «депрессия Шутте», что повлекло за собой полное разрушение одного дома.
1964 г. — среди ночи в деревне Бливооруитцихт разверзлась карстовая воронка диаметром 60 м и глубиной 30 м, в которую провалился жилой дом, при этом погибла семья из пяти человек; продолжающееся обрушение стенок провала уничтожило еще три дома.
1966 г. — самая большая карстовая воронка (диаметр 122 м, глубина 51,9 м) образовалась около города Карлтонвилль; жертв не было.
1967 г. — карстовая воронка появилась на школьной спортплощадке в городе Вестонария.
1968 г. — на прииск Уэст-Драйфонтейн внезапно хлынул поток воды, вырвавшийся из блока Банк.
1959 г. — начато обезвоживание блока Банк.
1972 г. — жители села Банк эвакуированы, а село брошено, поскольку возникло множество карстовых воронок и крупных трещин в грунте вдоль краев зон проседания.
В общей сложности за несколько лет образовались сотни карстовых воронок. Хотя в этом районе и отмечен ряд древних проявлений природных карстовых процессов, однако события последних лет ясно указывают на связь между формированием карстовых воронок и обезвоживанием приисков. В большинстве случаев обрушение непосредственно связано с понижением уровня грунтовых вод по мере откачки воды из шахт, а периодическое поступление в горные выработки илистых вод усиливало деформацию поверхности грунтов. Кроме образовавшихся естественным путем карстовых воронок, которые существовали до обезвоживания шахт, в долине Вандерфонтейн имеется еще четыре различных типа воронок.
Широкие и мелкие воронки, развивающиеся в течение нескольких лет, составляют первый тип. Примером этого типа является депрессия Шутте. Общее погружение грунта может достигать 6 м и более, но поскольку она происходит медленно, повреждения строений почти не бывает (исключение составляют дома на краю впадины, где имеется тенденция к образованию трещин). Этот тип проседания не затрагивает доломитовую толщу; он обусловлен только уплотнением глины и перекрывающих ее неконсолидированных осадков. Поэтому такое проседание обычно происходит там, где широкие и глубокие депрессии размещаются на поверхности раздела между погребенными осадками и известняком. Само уплотнение осадков обусловлено падением давления воды в связи с дренированием. Очевидно, при этом имеется некоторая связь с образованием трещин в доломитовой толще. Нет сомнения в том, что громадная карстовая воронка, появившаяся в 1966 г. в Карлтонвилле, расположена у края четко выраженной линейной депрессии.
Случаи крупного проседания грунта с последующим обрушением также связаны с формой поверхности раздела между доломитом и осадками. Эти опускания обусловлены вымыванием осадков вниз сквозь трещины в доломите, поскольку направленный вниз сток усиливается благодаря понижению уровня грунтовых вод. Когда нижние слои осадков вымываются, то верхние остаются в виде сводов над образовавшимися пустотами. Однако эти своды недолговечны. Именно их обрушение и дает карстовые воронки с вертикальными стенками. Небольшие воронки связаны с отдельными трещинами в доломите, а восемь огромных карстовых воронок, развившихся на площади блока Оберхольц, вероятно, образовались над погребенной поверхностью доломита, которая в результате эрозии приобрела значительные неровности рельефа. Эти большие карстовые воронки наблюдаются там, где глубокие узкие долины врезаются в погребенную поверхность известняковых пород. Они также могут образовываться вдоль склонов широких погребенных долин, как, например, это было в Карл-тонвилле. Такие карстовые воронки тоже связаны с падением уровня грунтовых вод; так, восемь больших воронок возникли вслед за понижением зеркала грунтовых вод на 150 м. Небольшие воронки этого типа образуются там, где уровень воды упал на 15 м и более.
Образование третьего типа карстовых воронок начинается с формирования воронки естественного происхождения, которая затем заполняется обломками горных пород. Повторное обрушение вызывается понижением уровня грунтовых вод. Такое двухфазное проседание может происходить во многих случаях. Оно проявляется при обрушении карстовых воронок с четвертичным заполнением в осадках Кару, которые, как ранее считалось, не имеют тенденции к образованию карстовых воронок в настоящее время. К этому же типу принадлежат провалы, возникшие на спортплощадке в Вестонарии. К несколько иному типу относятся небольшие карстовые воронки, появляющиеся вокруг домов и дорог вследствие дренирования, не связанного с обезвоживанием шахт.
Причины проседания в долине Вандерфонтейн были достаточно ясны, но тем не менее работы по обезвоживанию все-таки продолжались, будучи предприняты по экономическим соображениям, которые диктуются характером,'золотодобывающей промышленности. Со свойственной им привычкой оценивать события после их свершения компании, может быть, и пришли бы к заключению, что обезвоживание — не лучший путь. Однако поскольку эти работы были уже начаты, решили их продолжать, обходя районы, которые имеют наибольшую тенденцию к проседанию.
