In semiariden Klimagebieten wie dem südlichen Afrika kann das Problem der Wasserknappheit mithilfe der Nutzung tiefer Grundwasservorkommen verringert werden. Im Cuvelai-Etosha-Becken im Norden Namibias wurde ein tiefes Aquifersystem in den Ablagerungen des Cubango Megafans entdeckt. Dieses ist durch zwei übereinanderliegende Grundwasserleiter, dem Ohangwena-I, sowie dem tieferliegenden Ohangwena-II charakterisiert, welche durch einen lokal vorkommenden schwebenden Grundwasserleiter ergänzt werden. Die Qualität und Nutzung des Grundwassers ist teilweise durch hohe Salzkonzentrationen, sowie hohe Konzentrationen an Vanadium und Fluorid eingeschränkt. Wir untersuchen die Spurenelementverteilung und deren bislang ungeklärte Mobilisierungsprozesse mittels Labor- und Feldversuche.

Anhand von Material des Bohrkerns WW203302, welcher aus einer im Jahr 2013 durchgeführten, 400 m tiefen Bohrung im Gebiet Ohangwena in Namibia stammt (Houben et al., 2020), können für die Grundwasserbeschaffenheit relevante geochemische Eigenschaften des Sediments der Kalahari-Formation in Laborversuchen bestimmt werden. Der Fokus liegt dabei auf der Bestimmung der Herkunft und der Mobilisierungsprozesse der Spurenelemente Vanadium und Fluor. Fluor kann beispielsweise in verschiedenen Schwermineralen wie Turmalin, Apatit oder Biotit vorhanden sein. Zur Analyse von fluoridhaltigen Schwermineralen wird eine quantitative und qualitative Untersuchung anhand von Schwermineralschliffen mit Raman-Spektroskopie, sowie Elektronenstrahlmikrosonde durchgeführt. Potentiell fluorid-mobilisierende Ionenaustauschprozesse zwischen Sediment und Grundwasser sollen durch Anionenaustauschexperimente mit Natriumkarbonat- und Natriumsulfat-Austauschlösungen nachgewiesen werden. Vanadium kann in Eisenoxiden vorkommen und von dort durch reduktive Wasser-Gesteinswechselwirkungen ins Grundwasser gelangen. Potentiell vanadiumhaltige Eisenoxide werden abgetrennt und die Eluate mit ICP-MS auf Spurenelemente untersucht. Zusätzlich können mithilfe von Neutronenaktivierungsanalyse die Spurenelemente mit hoher Genauigkeit im Sediment nachgewiesen werden.

Bei einer Probenahmekampagne in Namibia im Sommer 2025 konnten Grundwasserproben von 23 Bohrungen im Gebiet Ohangwena entnommen werden. Die folgende Analytik wird an den Proben durchgeführt: Anionen und Kationen, Isotopenmessungen von ²H, ¹⁸O, ¹³C und ¹⁴C, gesamtorganischer und -anorganischer Kohlenstoff, N₂/Ar, Edelgase, sowie Spurenelemente wie Vanadium und Fluor. Mithilfe der Ergebnisse der Grundwasserproben können Korrelationen der Spurenelementkonzentrationen mit geochemischen Parametern des Grundwassers, wie pH-Wert und Salinität, hergestellt und ein tieferes Verständnis der Mobilisierungsprozesse erzielt werden. Auch die Verteilung des Salzgehaltes und der Verlauf der Salz-Süßwassergrenze in den Grundwasserleitern der Ohangwena Region kann mithilfe der neuen Grundwasserproben genauer bestimmt werden.

In unserem Beitrag stellen wir erste Ergebnisse der Bohrkernanalysen, der Messungen der Grundwasserproben und der Bestimmung von stattfindenden geochemischen Mobilisierungsprozessen vor.

Houben, G. J., Kaufhold, S., Miller, R. M., Lohe, C., Hinderer, M., Noll, M., ... & Quinger, M. (2020). Stacked megafans of the Kalahari Basin as archives of paleogeography, river capture, and Cenozoic paleoclimate of southwestern Africa. Journal of Sedimentary Research, 90(9), 980-1010.