Après la formation du socle archéen, des bassins sédimentaires associés à des roches volcaniques se sont développés. L'essentiel de ces bassins est occupé de séquences de quartzites, de conglomérats et de shales consituant le Supergroupe du Witwatersrand. Âgés d'environ 3000 millions d'années, ces sédiments ont été largement recouverts par des sédiments plus jeunes et n'affleurent que dans des secteurs où ils ont été exhumés par uplift et érosion.
Les séries basculées du Witwatersrand sont situées au Sud du Dôme granitique de Johannesbourg. Les quarztites blanches, résistantes, forment des rides Est-Ouest séparées par des vallées creusées dans les shales. La plus haute ride forme la ligne de partage des eaux entre les bassins du Limpopo et de Vaal, au Sud de Johannesbourg. Les premiers colons l'appelèrent Witwatersrand, la crête des eaux blanches, d'après les nombreuses chutes d'eau et torrents qu'on y trouve.
L'or se trouve sous forme de minuscules grains dans les couches de galets ou de conglomérats appelées "reefs". Ces reefs affleurent particulièrement bien à la ferme Langlaagte, juste à l'Ouest de la ville moderne de Johannesbourg. Ces formations aurifères très étendues sont uniques et font la célébrité des mines d'or sud-africaines. Depuis 1886, elles ont fourni 50 000 tonnes d'or (plus de 30% de la totalité d'or ayant été historiquement extrait par l'Homme) , faisant du bassin du Witwatersrand de très loin le premier champ aurifère mondial. Par endroit, les exploitations atteignent 4 000 mètres de profondeur.
Les roches du bassin aurifère du Witwatersrand affleurent dans les régions de Klersdorp (Province du Nord-Ouest, SW de Johannesbourg), Heidelberg (Province du Gauteng, SE de Johannesbourg) et Vredefort (Province du Free State, Sud de Johannesbourg), mais, la plupart du temps , sont recouvertes de formations plus récentes (Province du Free State, champs aurifères de Carletonville (Province du Gauteng, SW de Johannesbourg) et d'Evander (Province du Mpumalanga)).
Roches de nature et d'âge similaires à celles du Supergroupe du Witwatersrand, mais sans minéralisation aurifère importante, ces sédiments affleurent dans la région de Pongola, dans le Nord de la Province du Kwazulu-Natal.