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Hydrogeology and Environmental Geology




7. Tag (01.09.03) Namutoni - Outjo

Protokollant: Carsten Weise 

 

Route

Hauptziele dieses Tages sind der Lake Guinas, die Tsumeb-Mine und das Museum von Tsumeb.

Etosha-Pfanne, Camp Namutoni – C38 Richtung Tsumeb – nach 15 km Abbiegen auf B1 Richtung Tsumeb – Strecke bis Tsumeb 75 km – 20 km vor Tsumeb Abbiegen auf D3043 Richtung Lake Guinas – nach 10 km Lake Guinas – zurück auf B1 weiter Richtung Tsumeb – Tsumeb Mine, Tschudi Mine, Museum Tsumeb – B1 Richtung Otjiwarongo – Strecke bis Otjiwarongo 181 km – in Otjiwarongo Abbiegen auf C38 Richtung Outjo – Strecke bis Outjo 70 km – Übernachtung in Outjo, Ombinda Country Lodge

Übernachtung

Outjo, Ombinda Country Lodge: sehr gutes Camp, am südlichen Ortsausgang an der C38, freundliche Gastgeber, Untergrund Wiese, schöne, gepflegte Anlage, sehr gutes Restaurant + Bar

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Persönliche Eindrücke

Für mich persönlich war dieser Tag eine herbe Enttäuschung. Als lagerstättenkundlich interessierter Geologe bin ich von der Tsumeb-Mine sehr enttäuscht worden. Ich hätte mehr als nur ein Loch, was anscheinend sonst als Müllhalde genutzt wird, als Aufschluss erwartet. Die Ausfahrt zur Tschudi-Mine, welche sich gegenwärtig noch im Versuchsstadium befindet, war ebenso wenig informativ. Somit blieben uns nur das Bürogebäude und das Museum, um ein paar wenige gute Handstücke vom berühmten Mineralfundort Tsumeb zu sehen. Neben den Exponaten zum Bergbau gab es im Museum noch weitere schöne Ausstellungsstücke, die ein wenig für den restlichen Tag entschädigten.

Aufgrund des straffen Zeitplans konnten leider einige der vorher angedachten Exkursionspunkte, der Otjikotosee, der Hooba-Meteorit, die Gaub-Höhle und die Kombat-Mine nicht angefahren werden.

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Geologie der Damara-Formation

Das Damara-Orogen ist Teil des oberproterozoischen panafrikanischen Gebirgsgürtels. Es besteht aus zwei Ästen, einem küstenparallelen, annähernd N-S verlaufenden, dem Kaoko-Belt und einem intrakontinentalen, dem Damara-Belt (siehe Abb. 1).

Der Kaoko-Belt lässt sich anhand von lithologischen Analogien und mittels radiometrischer Altersbestimmung mit dem südlicheren Garieb-Belt korrelieren. Des Weiteren kann man diesen küstenparallelen Ast aufgrund von strukturgeologischer Parallelen und radiometrischer Altersbestimmung ebenfalls mit dem Ribiera-Belt in Brasilien korrelieren (siehe Abb.1).

Abb.1: Das Damara-Orogen im Zusammenhang mit der pan-afrikanischen und südafrikanischen spät-präkambrischen / paläozoischen Orogenese

Der intrakontinentale Ast, der Damara-Belt, erstreckt sich in nordöstlicher Richtung über eine Länge von fast 450 km und einer Breite von etwa 350 km. Möglicherweise wird er im Zambesi-Katanga Gebirgsgürtel fortgesetzt, allerdings wird er dort durch jüngere Kalahari-Sedimente überdeckt. Begrenzt wird der Ast vom Kongo-Kraton im Norden und im Süden vom Kalahari-Kraton. Die initiale Riftphase des Damara-Orogens ist mit dem ausgedehnten Rifting der kontinentalen Kruste Pangäas korrelierbar. Das Rifting ist durch die Entwicklung mehrerer subparalleler Horst- und Grabensysteme geprägt. Die Riftphase im südlichen Teil des Damara-Orogens erscheint durch die Nosib-Group, eine Folge von faziell verzahnten teilweise grobklastischen, fluviatilen Quarziten mit eingeschalteten Konglomeratlagen, der Kamtsas-Formation, sowie der Duruchaus-Formation, die als lakustrine Metapelite und Metapsammite, fein gebänderte Karbonate mit einzelnen zwischengeschalteten kontinentalen Sabkha-Playa Metaevaporiten auftritt. Diese Riftsedimente liegen diskordant, teilweise auch parautochton dem als passiven Kontinentalrand ausgebildeten Prä-Damara-Grundgebirge, dem Kalahari-Kraton, auf. Aufgrund der erhöhten vulkanischen Aktivität während des initialen Riftstadiums sind saure und basische Vulkanoklastite eingeschaltet.

Auf die initiale Riftphase mit der Ablagerung überwiegend kontinentaler Sedimente folgte eine transgressive Phase. Gemeinsam mit der Einsenkung des Khomas-Troges setzte eine Ablagerung mächtiger Sedimentfolgen ein, dokumentiert durch eine Faziesfolge mariner Sedimente, der Swakop-Group. In der weiteren geodynamischen Entwicklung des Damara-Orogens kam es zur begrenzten Öffnung des Ozeans, rezent vergleichbar mit dem roten Meer. Subduktion führte anschließend zur Bildung des Damara-Belts.

Abb.2: Tektonische Karte des Damara-Orogens

Der Höhepunkt der Metamorphose ist in der Zentralzone charakterisiert durch Anatexis und Granitintrusionen. Nach Süden bzw. Osten nimmt der Metamorphosegrad regional ab. In der Südzone dominiert regional eine High-Grade-Metamorphose mit begrenzt ausgebildeter Anatexis (siehe Abb. 5-2). Die Deformation im Damara-Belt folgte einem polyphasen Verlauf, gekennzeichnet durch zwei aufeinander folgende enge bis isoklinale Faltungen. Diese weisen im Bereich der südlichen Randzone deutlich alpinotypen Baustil auf.

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Otavi-Hochland

Die Städte Tsumeb, Otavi und Grootfontein bilden ein Dreieck, was durch viele Besonderheiten auffällt. Die sanfte Hügellandschaft bildet einen schönen Gegensatz zur sonst recht schroffen Morphologie des Landes. Das Otavi-Hochland liegt etwa 2100 m über dem Meeresspiegel. Dadurch fällt der Niederschlag in dieser Gegend recht häufig und bietet gute Ackerbaubedingungen.  Das Otavi-Hochland gehört zum nördlichen Teil der Damara-Formation. Der nördliche Teil besteht größtenteils aus Kalkgesteingebirgszügen, die durch alte Riffe gebildet werden. Vereinzelt treten allerdings, hervorgerufen durch die tiefgründige Verwitterung, die Gesteine des Grundgebirges an der Oberfläche auf.

 

Abb.3: Stratigraphische Übersicht der Otavi-Gruppe

 

Auf dem archaischen Untergrund, dem "Grootfontein Basement Complex", liegt die Nosib-Serie, die überwiegend aus Konglomeraten, Grauwacken und Quarziten besteht. Während die Otavi-Serie aus karbonatischen Gesteinen aufgebaut ist, wird die hangende Mulden-Serie wieder aus klastischen Materialien gebildet, wie Arkosen, Quarziten und Schiefern.

Die Abfolge im Otavi-Bergland wurde hauptsächlich in offene Falten mit E-W streichenden Achsen deformiert. In der heutigen Landschaft bilden die Muldenkerne, die von den Arkosen und Quarziten der Mulden-Serie gebildet werden, die weiten Täler, während die Karbonate der Otavi-Serie in den Hügelketten zu finden sind. Der Metamorphosegrad in einem großen Teil des Otavi-Berglandes ist niedrig grünschieferfaziell. Die Intensität der Metamorphose nimmt stark nach Süden von der "Otavi Valley Syncline" aus zu. Dieser Wechsel findet in einem Gebiet statt, wo die ersten Anzeichen eines Überganges von der reinen sedimentären Fazies in eine vulkanosedimentäre Abfolge auftreten.

Das Otavi-Hochland ist reich an Erzlagerstätten. Das Obere Tsumeb T6 - T8 wird als "Hüttenberg-Formation" bezeichnet. In dieser Folge liegt in den dunklen Dolomiten des T7 der Ausstrich des Erzkörpers der Tsumeb-Mine. Die Blei-Kupfer-Zink-Silber-Lagerstätte von Tsumeb bildet die größte bekannte Konzentration von Buntmetallen, Silber und Vanadium im Otavi-Bergland. Weitere bedeutende Erzvorkommen im Damara-System dieses Gebietes sind die Kombat-Mine (Cu-Pb), Berg-Aukas- und Abenab-West-Minen (Pb-Zn-V) und die Abenab-Mine (V).

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Routenpunkte

Karsterscheinungen

Während des Tertiärs bis Anfang des Quartärs kam es aufgrund des feuchtwarmen Klimas zu einer intensiven Verwitterung des Kalkgesteins im Bereich des Otavi-Hochlandes. Dies führte zur Ausbildung verschiedener Karstphänomene.

Zum einen gibt es im Otavi-Bergland eine Vielzahl von Karsthöhlen, von Insidern wird das Otavi-Dreieck deshalb als Höhlendreieck bezeichnet. Die Höhlen und Grotten vergrößern sich auch heutzutage noch infolge von Einstürzen instabiler Höhlendecken. Eine Besonderheit der Karsthöhlen ist das Fehlen von Tropfsteinen. Grund dafür ist das gänzliche Fehlen einer Vegetationsdecke, in der CO2 gelöst werden kann. Tropfsteine aus früherer Zeit sind durch Touristen abgebrochen worden. Eine von diesen ist die Ghaub-Höhle mit einem mehrere 100 m langem weitverzweigten Höhlensystem. Eine weitere, interessante Höhle in der Nachbarschaft der Ghaub-Höhle ist das Dragon Breath Hole. Diese beherbergt 65 m unter der Erdoberfläche einen der größten Untertageseen der Welt mit einer Wasserfläche von mehr als 2 ha. Dieser ist allerdings für normale Besucher nicht zugänglich.

Des Weiteren gibt es im Bereich des Otavi-Hochlandes auch seltene natürliche Wasserquellen. Der Guinas- und der Otjikoto-See sind Karstseen, also mit Wasser gefüllte Dolinen. Nur wenn der Dolinenboden unter dem Grundwasserspiegel liegt, füllen sich die Dolinen mit Wasser. Beide Seen sind demnach Dolinen größeren Ausmaßes. Der Otjikoto-See ist 75 m, der Guinas-See 119 m tief. Diese Seen wurden früher zur Wasserversorgung von Tsumeb genutzt. Noch heute kann man die dafür benutzte Dampfmaschine betrachten.

Stratigraphisch gesehen gehört der Lake Guinas zur über 3000 m mächtigen Karbonatplattform der Otavi-Serie. Die Karbonatplattform ist aus Mikrobenmatten aufgebaut. Die Verkarstung des Gebietes geschah in drei Phasen. Die erste Stufe begann vor 750 Mio. Jahren und dauerte 100 Mio. Jahre. Die zweite Phase war zwischen 450 und 280 Mio. Jahren, die dritte war vor 65 Mio. Jahren. Die letzte Stufe begann vor 34000 Jahren und dauerte 20000 Jahre an.

Abb.4: Lake Guinas, links altes Pumpwerk

 

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Tsumeb-Mine

 

 

Abb.5: Förderturm Tsumeb

 

 

Abb.6: Aufschluss Tsumeb

Der Tsumeb-Erzkörper ist eine polymetallische, schlotförmige Lagerstätte, die in den gefalteten, vorwiegend dolomitischen Abfolgen der Otavi-Serie gelegen ist. Die bisherige Erzproduktion und die heutigen Reserven betragen insgesamt 22 Mio. t mit einem durchschnittlichen Gehalt von 11,9 % Blei, 4,8 % Kupfer und 4,3 % Zink. Die Lagerstätte enthält außerdem ökonomisch bedeutende Mengen an Silber, Cadmium, Germanium und Arsen. Der Schlot ist bis in eine Teufe von ca. 1.800 m bekannt. Sowohl der Metallgehalt, die Erzmineralogie als auch die Gesteinsalteration zeigen eine vertikale Zonierung.

Aufgrund eines Bergarbeiterstreiks 1996 kam es zur Schließung der Mine. Durch Abstellen der Pumpen wurde die Mine nahezu komplett geflutet und kann nicht mehr betreten werden. Es gibt aber Bestrebungen, die Mine wieder aufzufahren. Heute gehört die Mine mit ihren Anlagen zu Ongopolo. Nach zähen Verhandlungen bekam Ongopolo 2000 die Erlaubnis, die Produktion wieder anlaufen zu lassen. Spätestens 2010 soll wieder erfolgreich und gewinnbringend gefördert werden. Neben Tsumeb gehören zu Ongopolo die Minen Kombat, Tschudi, Otjihase und Khusib Springs. Neben dem Firmensitz betreibt Ongopolo in Tsumeb derzeit noch die Verhüttung, in der Erze aus ganz Namibia verarbeitet werden.

Die schlotförmige Struktur, die in einer schmalen Faltenzone gelegen ist, ist durch die Verteilung der Mineralisation, einer Dolomitbrekzie, eines feldspatreichen Sandsteins, die Gesteinsalteration und bogenför-mige Strukturen erkennbar. Der Sandstein, der in verschiedenen Anteilen in den vertikalen Ausmaßen des Erzkörpers verteilt ist, kann mit der psammitischen Abfolge der Tschudi-Serie, die diskordant die Otavi-Serie überlagert, korreliert werden. Zwei Haupt-brekzientypen, die durch Verkarstung entstanden sind, treten im Schlot auf. Die Entstehung des einen wird zurückgeführt auf die Lösung des gefalteten, geschieferten und zerbrochenen Dolomits durch zirkulierende Wässer über und unterhalb der Nordstörung, einem bekannten Grundwasserleiter in der dolomitischen Abfolge. Die unterirdischen Lösungskanäle streichen auf dem Grund eines Beckens aus, in dem die Tschudi-Formation abgelagert wurde. Dies ermöglichte den Eintrag hauptsächlich sandiger Sedimente in Hohlräume und Teile der Brekzie.

Auflösung der Karbonate durch aufsteigende hydrothermale Fluida, die auch eine intensive Alteration des Gesteins bewirkten, war hauptsächlich verantwortlich für den anderen Typ der Einsturzbrekzie. Dieses Ereignis bewirkte zudem die bogenförmigen Risse in den Brekzien und den angrenzenden Dolomiten, in welche unverfestigte feldspatführende Sande eingetragen wurden.

Die Calcitisierung im Schlot, die sich bis in eine Höhe von 570 m unter dem Ausbiss ausbreitet, erreicht ihre maximale Intensität bei etwa 1.120 m Teufe. In größerer Tiefe ist die Silifizierung der vorherrschende Umwandlungstyp. Die regionale Deformation erfolgte zeitgleich mit der Ausbildung des Schlotes. Mit abnehmender tektonischer Aktivität erfolgte die Mineralisation.

Die hypogenen Erze sind epigenetisch-hydrothermale Ausscheidungen, die von Klüften kontrolliert werden. Die Haupterzminerale sind Galenit, Tennantit, Sphalerit, Chalkosin, Bornit und Enargit zusammen mit weit verbreiteten, aber nur untergeordnet auftretenden Sulfiden und Sulfosalzen von Ge, Ga, V, Sn und W. Massives Erz ist bevorzugt am Rand der Lagerstätte sowie in schlauchförmigen Intrusivkörpern (Mantos) im angrenzenden Dolomit konzentriert, während im tieferen Teil der Röhre eingesprengte Erze und Trümmererze wesentlich zum Metallinhalt der Lagerstätte beitragen. Sekundäre Erze sind bis einer Teufe von 300 m und zwischen 750 und 1.160 m von ökonomischer Bedeutung. Die zweite Oxidationszone ist an den Grundwasserleiter der Nordstörung gebunden.

Das Alter der Lagerstätte wird mit 550 bis 580 Mio. angegeben. Die primäre Mineralisation erfolgte bei einer Maximaltemperatur von 230 bis 250°C und 700 bar Druck. Die häufigeren sulfidischen Erze besitzen eine relativ homogene Streuung der ð34S Werte um +20 Promille.

 

Abb.7: Malachit auf Dolomit

Abb.8: Azurit

Abb.9: Malachit pseudomorph nach Azurit

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Tschudi Mine

Neben Tsumeb gibt es in unmittelbarer Nachbarschaft noch eine weitere Mine. Die Tschudi Mine gehört ebenfalls zu Ongopolo. Früher wurde diese bereits untertägig auf Kupfer abgebaut. Derzeit wird versucht, die Mine im Tagebau zu betreiben. Die Erzgehalte sind an der Oberfläche eher gering, mit zunehmender Tiefe nehmen sie zu. Das Erz tritt am Kontakt von Hüttenberg- zu Tschudi-Formation auf. In den Sandsteinen der Tschudi-Formation tritt Kupfer nur in Form von Malachit auf, in den Dolomiten dagegen auch als Chalkosin. Die Entstehung dieser Lagerstätte ist allerdings noch nicht hinreichend erklärt worden.

Abb.10: Blick auf Tagebau

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Museum Tsumeb

Das Museum ist in der ehemaligen Schule, die 1915 errichtet wurde, untergebracht. In diesem Museum befinden sich Ausstellungsstücke zu verschiedensten Themenbereichen. Im Außengelände kann man alte Dampflokomotiven aus der deutschen Kolonialzeit näher begutachten. Der Rundgang im Museum beginnt mit einer Ausstellung zur Geschichte und Kultur der San. Anschließend wird altes Kriegsmaterial gezeigt, welches Hobbytaucher in den 80er Jahren aus dem Lake Otjikoto gefischt hatten. Als die deutsche Schutztruppe 1995 sich zurückziehen musste, versenkte sie einen Großteil der Ausrüstung, vor allem Artillerie und Munition, in diesem See, damit diese nicht den nachrückenden südafrikanischen Truppen in die Hände fällt. Der nächste Teil des Museums widmet sich dem Bergbau in Tsumeb. Gezeigt werden verschiedene Mineralstufen, Abbaumethoden, -ausrüstung, sowie Fotos und Artikel. Der letzte Teil der Ausstellung widmet sich der Geschichte der Stadt und der Lebensweise der Menschen, die dort leben. Des Weiteren findet man im letzten Teil eine sehr schöne –Briefmarkensammlung.

Abb.11: Eindrücke vom Außengelände des Museums

Abb.12: Eindrücke vom Außengelände des Museums

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Der Hooba-Meteorit

Der Hooba-Meteorit ist einer der größten Einzelmeteoriten der Erde. Bei einem Ausmaß von 3x1 m ist dieser 55 Tonnen schwer. Der Meteorit enthält ungefähr 82,4 % Eisen, 16,4 % Nickel und 0,76 % Kobalt. Andere in ihm enthaltene Spurenelemente sind Kohlenstoff, Schwefel, Chrom, Kupfer, Zink, Gallium, Germanium und Iridium. Wissenschaftlich wird er als nickelreicher Ataxit bezeichnet. Isotopenuntersuchungen lassen einen Einschlag vor 80000 Jahren vermuten. Eine Besonderheit des Meteorits besteht darin, dass keinerlei Anzeichen für Einschlagskrater, z.B. shatter cones o.ä., wie es bei einem Meteorit diesen Ausmaßes zu vermuten ist, zu finden sind.

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Literatur

  • Grünert, N.: Namibias faszinierende Geologie – ein Reisehandbuch, Klaus Hess Verlag, Göttingen 1999
  • Pack, L.,P.: Namibia, Stefan Loose Travelhandbücher, DuMont Reiseverlag, Berlin, 2002
  • Schmidt-Mumm, A.: Die Entwicklung der Fluidsysteme während der oberproterozoischen Damara-Orogenese am Südrand des Damara-Orogens, Namibia, Göttinger Arbeitskreis Geologie/Paläoontologie, Göttingen 1988
  • Ausgegebenes Material zum Exkursionsthema
  • Feldbuchaufzeichnungen des Tages Carsten Weise
  • http://www.mineral.tu-freiberg.de/econgeology/lehre/namibia/
  • http://www.uni-wuerzburg.de/geo-graduiertenkolleg/exkur/index.htm
  • http://www.johnbetts-fineminerals.com/jhbnyc/tsumeb.htm




© B. Merkel <merkel@geo.tu-freiberg.de>, 02.07.2004, http://www.geo.tu-freiberg.de/studenten/namibia/namex_hp/Tagesberichte/010903.htm