Botsuana: Paläohydrogeologische und paläohydrologische Bedingungen im Okavango Graben und der Makgadikgadi Pfanne

Land / Region: Botsuana

Projektanfang: 01.05.2007

Projektende: 31.12.2008

Projektstand: 31.12.2008

Abb. 1: Lage Untersuchungsgebiet Quelle: BGR

Im südlichen Afrika kommt den überregionalen Senken als Reste großer ehemaliger Süßwasserseen eine große Bedeutung als potentielle Grundwasserspeicher zu. Zum Verständnis heutiger hydrogeologischer Verhältnisse ist daher auch die jüngere paläohydrogeologische und paläohydrologische Vergangenheit dieser Seen zu untersuchen.

Im Rahmen einer Diplomarbeit wurden die Entstehung, Ausbreitung und Höhenlage früherer Seestadien in der Makgadikgadi Pfanne untersucht (Abb. 1). Die Auswertungen von Literaturdaten, Satellitenbildern sowie Bohrdaten ergaben folgende Ergebnisse:

Abb. 2: Seestadien u. Strandwälle Quelle: BGR

• Der Verlauf der Seestadien von der größten Ausdehnung auf 945 m NN bis zum heutigen, nur sporadisch mit Wasser gefüllten Teil der Sua Pfanne ist deutlich erkennbar (Abb. 2). Das 945 m NN Seestadium bedeckte eine Fläche von ca. 60.000 km² und entspricht damit in etwa der Fläche von Niedersachsen und Schleswig-Holstein.

• Über die Auswertung von Satellitenbildern (Landsat TM 5) konnten Strandwälle identifiziert und entsprechende Literaturdaten verifiziert werden. Zum Teil zeigt ein Strandwall mehrere Seestadien ("936945" - 936 m NN und 945 m NN).

• Die erneute Interpretation von Literaturdaten über die Seestadien und der Vergleich mit auf Satellitenbildern identifizierten Strandwällen (und den in diesen vorkommenden, datierten Calcretes) führt zu einer verbesserten Korrelation der einzelnen Seestadien (Abb. 2).

Abb. 3: Digitales Höhenmodell Quelle: BGR

• Die Datierungen und weitere Literaturangaben erlauben eine zeitliche Einordnung der Seestände (Abb. 4):

  • 40.000 - 35.000 BP: Seestand auf 945 m NN (Palaeosee Makgadikgadi)
  • 35.000 - 30.000 BP: wechselnde Seestände auf 920 m und 912 m NN in der Makgadikgadi Pfanne
  • 30.000 - 9000 BP: Ausbildung zweier separater Seen: 928 m - 936 m NN im Okavango Delta (Lake Thamalakane); wechselnde Seestände von 920 m und 912 m NN in der Makgadikgadi Pfanne
  • 9.500 - 1.500 BP: im Okavango Delta Seestände zwischen 938 - 933 m NN und mehrmals Seespiegel auf 912 m NN in der Makgadikgadi Pfanne
  • heute nur noch ein kleiner, sporadischer Restsee in der südlichen Sua Pfanne (Makgadikgadi Pfanne)

Abb. 4: Seestände, Paläoklima u. Tektonik Quelle: BGR

Der Bildung, Ausbreitung und späteren Austrocknung des Sees liegen überregionale tektonische sowie paläoklimatische Faktoren zu Grunde, welche die sehr großen oberirdischen Wassereinzugsgebiete unterschiedlich beeinflusst haben. Besonders wichtig für die Bildung des Sees waren der Zambezi und der Okavango. Nachdem deren Wasserzufuhr zur Makgadikgadi Pfanne durch tektonische Aktivitäten unterbrochen wurde, begann der See auszutrocknen (Abb. 3). Die lithologische Auswertung von Bohrdaten aus dem Gebiet um Letlhakane und Orapa (südlich der Makgadikgadi Pfanne, Abb. 2 und 5) hinsichtlich der Lage von durch Grundwasser gebildeten Calcretes zeigte, dass der See in das Grundwasser infiltriert hat. Weiterhin konnte über diese Calcretes der frühere Grundwasserspiegel rekonstruiert werden.

Abb. 5: Lithologie und Infiltration Quelle: BGR

Der See lag zu einem großen Teil auf dem äolischen Sandstein der Karoo, so dass eine Infiltration vermutlich über diesen möglich war (Abb. 5). Bereiche mit heutigen Böden wie Arenosol, Calcisol und Leptosol begünstigen die Infiltration. Besonders für die heutige Grundwasserneubildung spielen diese Böden daher eine große Rolle. Die Grundwasserstände liegen heute um bis zu 100 m niedriger als zur Zeit der Seestadien. Über die Korrelation von bekannten Grundwasseraltern und der zeitlichen Einordnung der Seestadien konnte gezeigt werden, dass das Absinken der Grundwasserspiegel eindeutig mit der Austrocknung des Sees bis auf das heutige Restniveau zusammenhängt.

Literatur:

• MEIER, J., HIMMELSBACH, T. & BÖTTCHER, J. (2008): Paläohydrogeologische und paläohydrologische Bedingungen im Okavango Becken und der Makgadikgadi Pfanne, Botswana. In: SAUTER, M., PTAK, TH., KAUFMANN-KNOKE, R., LODEMANN, M., VAN DEN KERKHOF, A. (Hg.): Grundwasserressourcen: Kurzfassungen der Vorträge und Poster; Tagung der Fachsektion Hydrogeologie in der DGG, Göttingen, 21. bis 25. Mai 2008; Hannover.
• MEIER, J. (2008): Paläohydrogeologische und paläohydrologische Bedingungen in der Makgadikgadi Pfanne und dem Okavango Graben, Botswana. - Unveröffentl. Diplomarbeit, Institut für Bodenkunde, Leibniz Universität Hannover & BGR. (PDF, 8 MB)
• THOMAS, D. S. G. & SHAW, P. A. (2002): Late Quaternary environmental change in central southern Africa: new data, synthesis, issues and prospekts. - Quaternary Science Reviews, 21: 783-797
• COOKE, H. J. (1980): Landform evolution in the context of climatic change and neo-tectonism in the Middle Kalahari of north central Botswana. - Transactions of the Institute of British Geographers NS, 5: 80-99
  

Partner:

• Department Geological Survey Botswana
• Leibniz Universität Hannover, Institut für Bodenkunde (Prof. Dr. Jürgen Böttcher)