Zugl.: Berlin, Humboldt-Univ., Diss., 2005

The Skeleton Coast forms part of the Atlantic coastline of NW Namibia comprising several ephemeral rivers, which flow west-southwest towards the Atlantic Ocean. The area is hyper-arid with less than 50 mm average annual rainfall and a rainfall variability of 72%. Therefore, the major catchment areas of the rivers are about 100-200 km further inland in regions with relatively high annual rainfall of 300-600 mm. The coastal plain in the river downstream areas is characterized by a prominent NNW trending, 165 km long belt of 20-50 m high, locally compound, barchanoid and transverse dunes. This dune belt, termed Skeleton Coast Erg, starts abruptly with a series of barchans and large compound dunes 15 km north of the Koigab River and extends from 2-5 km inland sub-parallel to the South Atlantic margin of NW Namibia over a width of 3-20 km. As the SSE-NNW trending dune belt is oriented perpendicular to river flow, the dunefield dams and interacts with the west-southwestward flowing ephemeral river systems. This study focused on three main topics: 1) investigation and classification of the Koigab Fan, 2) the investigation of the Cenozoic succession in the Uniabmond area and 3) comparative studies of fluvio-aeolian interaction between five ephemeral rivers and the Skeleton Coast Erg. Sedimentological and geomorphological investigations show that the Koigab Fan represents a yet undocumented type of a braided fluvial fan system, which operates in an arid climatic, tropical latitude setting, is dominated by ephemeral mixed gravel/sand braided rivers, lacks significant vegetation on the fan surface, has been relatively little affected by human activity, is a perfect study site for recording various types of fluvio-aeolian interaction and thereby acts additionally as a model for certain Precambrian and Early Palaeozoic fan depositional systems deposited prior to the evolution of land plants. The Cenozoic succession in the Uniabmond area consists of three major unconformity-bounded units, which have been subdivided into the Red Canyon, the Whitecliff, and the Uniabmond Formation. The Tertiary Red Canyon Fm. is characterized by continental reddish sediments documenting an alluvial fan and braided river to floodplain depositional environment. The Whitecliff Fm. displays a wide variety of continental and marine facies. This formation provides the possibility to examine fluvio-aeolian interactions and spectacular, steep onlap relationships towards older sediments preserved in ancient seacliffs. The Whitecliff Fm. has been subdivided into four sedimentary cycles, which resulted from sea level changes during the Plio- to Middle Pleistocene. The following Uniabmond Fm. provides a unique insight into the depositional history of the NW Namibian coast during the Last Pleistocene glacial cycle. The formation has been subdivided into four units, which are separated by unconformities controlled by sea level changes. Unit 1 represents deposits of an Eemian palaeo-beach. The overlying Units 2-4 build up the sedimentary body of the Uniab Fan, again a braided river dominated fan, which is nowadays degraded and characterized by deeply incised valleys, deflation surfaces and aeolian landforms. The Uniabmond Fm. is overlain by the dunes of the Skeleton Coast Erg, whose development is related to the Last Glacial Maximum (LGM). The damming of river flow by aeolian landforms has been previously recognized as one of several principal types of fluvio-aeolian interaction. Five ephemeral rivers (from S to N: Koigab, Uniab, Hunkab, Hoanib, Hoarusib), which variously interact with the Skeleton Coast Erg, were chosen for the purpose of this study to consider the variability of parameters within these fluvio-aeolian systems and the resulting differences in the effectiveness of aeolian damming. The fluvio-aeolian interactions between the rivers and the dune field are controlled by the climate characteristics and the geology of the river catchment areas, the sediment load of the rivers, their depositional architecture, the longitudinal river profiles as well as the anatomy of the Skeleton Coast Erg. Resulting processes are 1) aeolian winnowing of fluvially derived sediments and sediment transfer into and deposition in the erg; 2) dune erosion during break-through resulting in hyperconcentrated flow and intra-erg mass flow deposits; 3) the development of extensive flood-reservoir basins caused by dune damming of the rivers during flood; 4) interdune flooding causing stacked mud-pond sequences; and 5) the termination of the erg by more frequent river floods. / Das hyperaride Gebiet der Skelettküste im NW Namibias ist durch eine Vielzahl ephemerer Flußsysteme und einen über 165 km langen, NNW-streichenden Dünengürtel, den Skelettküsten-Erg, charakterisiert. Der Erg verläuft nahezu orthogonal zu den westwärts, zum Atlantik entwässernden ephemeren Flußsystemen, deren Haupteinzugsgebiete etwa 150-300 km östlich der Küste liegen. Bei ihrem unregelmäßigen Abkommen auf dem Weg zum Atlantischen Ozean müssen die meisten dieser westwärts entwässernden Riviere den Dünengürtel passieren. Aus diesem Grund wurde dieses Gebiet ausgewählt, um vergleichende sedimentologische und geomorphologische Studien durchzuführen, die sich auf folgende frei Schwerpunkte konzentrierten: 1) die Untersuchung und Klassifizierung des Koigab Fans und dessen Rolle für den Sedimenteintrag in den Skelettküsten Erg; 2) die detaillierte Aufnahme und Untersuchung der känozoischen Sedimente im Mündungsbereich des Uniab Riviers und deren Rolle bei der Interpretation von Plio- und Pleistozänen Meeresspiegelschwankungen; und 3) die Erlangung eines grundlegenden Verständnis der zugrundeliegenden Kontrollparameter für die Variabilität von fluvio-äolischen Interaktionen und der daraus resultierenden Sedimentkörpergeometrien. Im Mündungsbereich des Koigab Riviers befindet sich der Koigab Fan. Dieser ist mit einer Länge von 15 km und einer Breite von 21 km der größte aktive Fan der Skelettküste, der durch einen der westsüdwestwärts entwässernden ephemeren Flußsystemen gebildet wurde. Sedimentologische und geomorphologische Studien an dessen Ablagerungen ergaben, dass es sich bei ihm um einen bis jetzt noch nicht dokumentierten Fan-Typ innerhalb der bestehenden Fan-Klassifikationen handelt. Der Koigab Fan repräsentiert einen von verflochtenen ephemeren Flußrinnen aufgebauten Fan, der keine Anzeichen von Schuttstömen (debris flows) oder mäandrierenden Flußrinnen aufweist. Der Koigab-Fan stellt daher ein Endglied innerhalb des von Stanistreet & McCarthy (1993) zur Fan-Klassifikation aufgestellten Dreieckdiagramms dar. Dem Koigab-Fan kommt eine besondere Bedeutung zu, da er in Bezug auf Größe und Gradienten eine Brücke zwischen der Gruppe kleiner, steil abfallender Fans und den mit nur geringem Gefälle versehenen Mega-Fans schlägt. Trotz seiner Position in den Tropen liegt der Koigab-Fan in einem ariden Gebiet und ist durch eine ausgeprägte Vegetationsarmut gekennzeichnet. Sedimentologische Untersuchungen an seinen Ablagerungen können daher auch als Analogbeispiele für vegetationsfreie früh-proterozoische und früh-paläozoische Fan-Systeme verwendet werden. Zudem stellt der Koigab Fan eine wesentliche Sedimentquelle für den Skelettküsten Erg dar, was mit Hilfe von Schwermineral- und Korngrößenanalysen nachgewiesen werden konnte. Die im Mündungsbereich des Uniab Riviers anstehenden Sedimente stellen die am vollständigsten erhaltene und am besten aufgeschlossene känozoische Sedimentabfolge entlang der Küste NW-Namibias dar. Im Rahmen des Promotionsprojektes wurde diese Abfolge erstmals vollständig sedimentologisch bearbeitet und anhand markanter Diskordanzen in drei Formationen unterteilt: die Red Canyon, Whitecliff und Uniabmond Formation. Die tertiäre Red Canyon Fm. ist durch Rotsedimente charakterisiert, die in einem alluvial-fluvialen Milieu abgelagert wurden. Die überlagernde Whitecliff Fm. wird aus vier sedimentären Einheiten aufgebaut. Die älteste und die jüngste Einheit enthalten marine und äolische Ablagerungen, in denen fossile Strandniveaus überliefert sind. Diese können herangezogen werden um die Whitekliff Fm. in das späte Pliozän bis ins mittlere Pleistozän einzustufen. Mit den Sedimenten der Uniabmond Fm. ist höchst wahrscheinlich der letzte glaziale Zyklus des Pleistozäns überliefert. Die jüngsten Sedimente der Uniabmond Fm. werden direkt von dem Skelettküsten Erg überlagert, dessen Bildung mit dem letzten glazialen Meeresspiegel-Tiefstand zusammenfällt. Das Aufstauen von Flüssen durch Dünen stellt einen Haupttyp fluvio-äolischer Interaktion dar. Fünf ephemeren Flusssystemen, die unterschiedlich mit dem Skelettküsten Erg in Interaktion treten, wurden innerhalb dieser Studie eingehen untersucht, um die Bandbreite fluvio-äolischer Interaktionen und deren zugrundeliegenden Kontrollparameter zu erfassen. Die fluvio-äolischen Interaktionen zwischen den Flüssen und dem Dünenfeld werden kontrolliert durch Klimacharakteristika, die Geologie des Einzugsgebietes, die Sedimentfracht der Flüsse, ihre Ablagerungsarchitektur und die Anatomie des Skelettküsten Ergs. Die zu beobachtenden Prozesse sind 1) äolische Verfrachtung von fluvial antransportiertem Sediment und dessen Ablagerung in dem Erg; 2) die Erosion und Aufarbeitung von Dünen während Durchbruchsereignissen; 3) die Bildung ausgedehnter Stauseen; 4) die Flutung von Interdünenbereichen mit der Ablagerung von Ton-Silt-Abfolgen; und 5) die Termination des Ergs durch häufiger auftretende Fluten.

Universiẗat, Diss., 2006--Frankfurt (Main).

Univ., Diss., 2009--Frankfurt (Main). / Engl. Übers. des Hauptsacht.: U-Pb geochronology, Hf isotopy and trace element geochemistry of detrital zircons from recent sediments of the Orange and Vaal river system in South Africa.

This thesis explores the application of passive sampling as a novel monitoring technique capable of quantifying aquatic pollutants at low environmental concentrations, and in a form that is directly applicable to risk assessment. Two passive samplers, namely polyethersulfone (PES) and silicone rubber (SR), were used to monitor some endocrine disruptors (EDCs) and hydrophobic organic chemicals (HOCs) in freshwater and sediments of a tropical river in Kenya. PES was applied for the first time for time-integrative sampling of these compound classes and was able to quantify the target compounds at low concentrations that were not significantly different to those obtained using the well-established SR, despite differences in uptake mechanisms with both sampler materials. This study demonstrated that passive samplers are versatile tools that can be applied in remote locations, and with proper storage, they can be transported and analyzed far afield.

Die Sedimente des Halleschen Permokarbonkomplexes gaben schon immer Raum für Spekulationen. Aufgrund ihrer Dominanz an rhyolithischen Geröllen wurden sie über einen langen Zeitraum einheitlich als Postporphyrschutt ausgehalten. Vielfältig wechselnde Faziesbedingungen machten es jedoch notwendig, die Sedimente aufzugliedern. Neuere Erkenntnisse in der Erforschung des Halleschen Permokarbonkomplexes erfordern eine Überprüfung v. a. der nach KUNERT (1995) aufgestellten allgemeinen stratigraphischen Gliederung der Unterrotliegendsedimente in Halle,- Hornburg,- Sennewitz- und Brachwitz-Formation anhand einiger ausgewählter Beispiele. Der ursprüngliche Gedanke der Diplomarbeit bestand darin, eine Fazies- und eine Geröllanalyse der unterpermischen Abtragungsprodukte des Halle-Vulkanitkomplexes anzufertigen. Zur Verfügung standen zwei Kernbohrungen und zwei Aufschlüsse, sowie diverse Unterlagen zu angrenzenden Bohrungen in der Saale-Senke. Die beiden Oberflächenaufschlüsse Riveufer und Teichgrund sollten stratigraphisch aufgenommen werden, so dass eine Fazieszuordnung möglich ist. Die Bohrung Brachwitz 2/62 wurde mit dem Ziel aufgenommen, neuere Theorien über den Ablagerungszeitraum der Rotliegend-Sedimente in Bezug auf den permokarbonen Vulkanismus zu widerlegen oder zu bekräftigen. Die zweite Bohrung (Kb Lochau 7/65) wurde am Rande mit in die Diplomarbeit einbezogen, da sie das immense Spektrum der spätvulkanischen Aktivitäten im Halle Permokarbonkomplex erweitert. Ergebnis ist eine Neugliederung des Rotliegend im Halleschen Permokarbonkomplex, in der nur noch die Halle-Formation mit ihrem ausgeprägten Vulkanismus und die Hornburg-Formation, stellvertretend für alle jüngeren Abtragungsprodukte des Halle Vulkanitkomplexes, unterschieden werden. Mit einem großen Hiatus folgt anschließend die Eisleben-Formation.

Die Sedimente des Halleschen Permokarbonkomplexes gaben schon immer Raum für Spekulationen. Aufgrund ihrer Dominanz an rhyolithischen Geröllen wurden sie über einen langen Zeitraum einheitlich als Postporphyrschutt ausgehalten. Vielfältig wechselnde Faziesbedingungen machten es jedoch notwendig, die Sedimente aufzugliedern. Neuere Erkenntnisse in der Erforschung des Halleschen Permokarbonkomplexes erfordern eine Überprüfung v. a. der nach KUNERT (1995) aufgestellten allgemeinen stratigraphischen Gliederung der Unterrotliegendsedimente in Halle,- Hornburg,- Sennewitz- und Brachwitz-Formation anhand einiger ausgewählter Beispiele. Der ursprüngliche Gedanke der Diplomarbeit bestand darin, eine Fazies- und eine Geröllanalyse der unterpermischen Abtragungsprodukte des Halle-Vulkanitkomplexes anzufertigen. Zur Verfügung standen zwei Kernbohrungen und zwei Aufschlüsse, sowie diverse Unterlagen zu angrenzenden Bohrungen in der Saale-Senke. Die beiden Oberflächenaufschlüsse Riveufer und Teichgrund sollten stratigraphisch aufgenommen werden, so dass eine Fazieszuordnung möglich ist. Die Bohrung Brachwitz 2/62 wurde mit dem Ziel aufgenommen, neuere Theorien über den Ablagerungszeitraum der Rotliegend-Sedimente in Bezug auf den permokarbonen Vulkanismus zu widerlegen oder zu bekräftigen. Die zweite Bohrung (Kb Lochau 7/65) wurde am Rande mit in die Diplomarbeit einbezogen, da sie das immense Spektrum der spätvulkanischen Aktivitäten im Halle Permokarbonkomplex erweitert. Ergebnis ist eine Neugliederung des Rotliegend im Halleschen Permokarbonkomplex, in der nur noch die Halle-Formation mit ihrem ausgeprägten Vulkanismus und die Hornburg-Formation, stellvertretend für alle jüngeren Abtragungsprodukte des Halle Vulkanitkomplexes, unterschieden werden. Mit einem großen Hiatus folgt anschließend die Eisleben-Formation.:Inhalt Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1. Einleitender Teil 1 1.1 Einleitung 1 1.2 Aufgabenstellung und Problematik 1 1.3 Geographischer Überblick über die Bohrungen und Aufschlüsse 2 2. Regionalgeologischer Teil 4 2.1 Aufbau des Halle Vulkanitkomplexes 4 2.2 Beckenentwicklung des Permokarbons im Bereich des Halle- Vulkanitkomplexes 5 2.3 Historischer Rückblick über die Einstufung der Rotliegend-Formationen im Halle Vulkanitkomplex 10 2.4 Neueste Entwicklungen in der Erforschung des Saale-Beckens 15 2.4.1 Die Ablagerungen der Halle-Formation 15 2.4.2 Die Ablagerungen der Sennewitz-Formation 16 2.4.3 Die Ablagerungen der Hornburg-Formation 17 2.4.4 Die Ablagerungen der Brachwitz-Formation 19 2.4.5 Die Ablagerungen der Eisleben-Formation 20 2.4.6 Aktuelle Stratigraphische Gliederung 22 2.5 Die späte Phase des Halle Vulkanitkomplexes und ihr Bezug zur Diplomarbeit 23 3 Arbeitsmethodik 24 3.1 Aufnahme der Bohrungen Brachwitz 2/62 und Lochau 7/65 24 3.2 Aufnahme des Aufschlusses am Teichgrund bei Döblitz 26 3.3 Aufnahme des Aufschlusses am Riveufer im Stadtgebiet von Halle 26 4. Vulkanische und sedimentäre grobklastische Transport- und Ablagerungssysteme 27 4.1 Vulkanische Massentransporte 27 4.1.1 Pyroklastische Ablagerungen 27 4.1.1.1 Pyroklastische Fallablagerungen 28 (1) Aschefallablagerungen 28 (2) Bimsführende Fallablagerungen 29 (3) Scoriaführende Fallablagerungen 29 4.1.1.2 Pyroklastische Stromablagerungen 29 (1) Bimsführende pyroklastische Stromablagerungen oder Ignimbrite 29 (2) Block- und Aschestromablagerungen 31 (3) Scoriaführende pyroklastische Stromablagerungen 32 4.1.1.3 Pyroklastische Surge-Ablagerungen 32 (1) Surgeablagerungen durch Aschewolken 32 (2) Ablagerungen am Boden der pyroklastischen Surge 33 (3) Ablagerungen an der Basis der pyroklastischen Surge 33 4.1.2 Explosive vulkanische Eruptionen 33 (1) Hawaiianische Eruptionen 34 (2) Plinianische Eruptionen 34 (3) Strombolianische Eruptionen 35 (4) Vulkanianische und Surtseyanische Eruptionen 35 4.1.3 Produkte phreatomagmatischer Eruptionen 36 (1) Maare 37 (2) Tuffkegel und Tuffringe 37 4.1.4 Tephraablagerungen 38 4.2 Sedimentäre Massentransporte 39 4.2.1 Alluviale Fächer 40 4.2.2 Schichtfluten 42 4.2.3 Flußsyteme 42 4.2.4 Überflutungsebenen 43 4.2.5 Deltas und Ästuare 44 5. Lithologien und Faziestypen 45 6. Aufschlüsse und Bohrungen 45 6.1 Aufschlußkomplex am Riveufer im Stadtteil Giebichenstein in Halle 48 6.1.1 Allgemeine Aussagen 48 6.1.2 Das Faziesmodell eines verflochtenen Flußsystems 48 (1) Ausbildung von Rinnen 48 (2) Einfallen der Rinnen 50 (3) Prallhänge 50 (4) Seitenanschnitte an beiden Enden des Aufschlusses 51 6.1.3 Ein tuffgefülltes Spaltensystem als syn- bis postsedimentäres Ereignis 52 6.1.4 Interpretation 53 6.2 Aufschluß am Teichgrund bei Döblitz 55 6.2.1 Allgemeine Aussagen 55 6.2.2 Sedimentäre Lithofaziestypen und -assoziationen 56 6.2.3 Dokumentation der einzelnen Aufschlüsse 56 6.2.3.1 Aufschluß T1 56 (1) Detaildarstellung Aufschluß am Teichgrund T1-1 56 6.2.3.2 Aufschluß T2 59 6.2.3.3 Aufschluß T3 59 6.2.4 Fazielle Diskussion 59 6.3 Kernbohrung Brachwitz BrwSk 2/62 südöstlich der Ortschaft Friedrichsschwerz 61 6.3.1 Allgemeine Informationen 61 6.3.2 Erläuterungen zu den Lithofaziestypen 61 (1) SFT-B1 Konglomerat der Eislebenformation 61 (2) SFT-T1 Sedimentäre Brekzie 61 (3) SFT-T4 Mittel- bis Grobsandstein 62 (4) SFT-B2 Schluffstein 62 (5) VFT-T0 Rhyolith, brekziös/ VFT-T1 Porphyrbrekzie, monomikt 63 (6) VFT-B12 Porphyrbrekzie mit Obsidianmatrix 64 (7) VFT-B2 Porphyrbrekzien, oligomikt und polymikt 64 (8) VFT-B3 Mittelsand, vulkanogen 65 (9) VFT-B5 Schluffstein, brekziiert 66 6.3.3 Auswertung 66 6.4 Kernbohrung Lochau 7/65 südöstlich Halle 68 6.4.1 Allgemeines 68 6.4.2 Erläuterungen zu den Vulkanischen Faziestypen 68 (1) VFT-L1 Aschentuff 68 (2) VFT-L2 Surges 69 (3) VFT-L3 Surge oder Explosionsbrekzie 70 (4) VFT-L4 Explosionsbrekzie mit Tuffzwickelfüllung 71 (5) Tuff mit einzelnen Ballistischen Bomben 72 6.4.4 Beispiel Ha-Lo7/17 73 6.4.5 Diskussion 74 7. Zusammenfassung und Ausblick 76 8. Literatur- und Quellenverzeichnis 78 9. Anhang Anlage 1: Allgemeines Anlage 2: Teichgrund bei Döblitz Anlage 3: Riveufer im Stadtzentrum von Halle (Saale) Anlage 4: Kb Brachwitz 2/62 Anlage 5: Kb Lochau 7/65