The development and evolution of Etosha Pan, Namibia

Die Entwicklung der Etoscha-Pfanne, Namibia

  • This study explores and examines the geomorphology of a large endorheic basin, approximately twice the size of Luxemburg, situated in the Etosha National Park, Namibia. The main focus is directed on how and when this depression, known as Etosha Pan, came into being. Geomorphological investigation was complemented and guided primarily by the application and interpretation of satellite-derived information. Etosha Pan has attracted scientific investigations for nearly a century. Unfortunately, their efforts resulted into two diverging and mutuallyThis study explores and examines the geomorphology of a large endorheic basin, approximately twice the size of Luxemburg, situated in the Etosha National Park, Namibia. The main focus is directed on how and when this depression, known as Etosha Pan, came into being. Geomorphological investigation was complemented and guided primarily by the application and interpretation of satellite-derived information. Etosha Pan has attracted scientific investigations for nearly a century. Unfortunately, their efforts resulted into two diverging and mutually exclusive views with respect to its development. The first and oldest view dates back to the 1920s. It hypothesized Etosha Pan as a desiccated palaeolake which was abandoned following the river capture of its major fluvial system, the Kunene River. The river capture was assumed to have taken place in the Pliocene/Early Pleistocene. In spite of the absence of fluvial input that the Kunene contributed, the original lake was thought to have persisted until some 35 ka ago, long after the Kunene severed its ties with the basin. The current size of the basin and its playa status was interpreted to have resulted from deteriorating climatic conditions. The opposing view emerged in the 1980s and gained prominence in the 1990s. This view assumed that there were an innumerable number of small pans on the then surface of what later to become Etosha Pan. Since the turn of the Pliocene to Early Pleistocene, these individual pans started to experience a combined effect of fluvial erosion during the rainy season and wind deflation during the dry period. The climatic regime during that entire period was postulated to be semi-arid as today. This climatic status was used to rule out any existence of a perennial lake within the boundary of Etosha since the Quaternary. Ultimately, these denudational processes, taking place in a seasonal rhythm, caused the individual pans to deepen and widen laterally into each other and formed a super-pan that we call Etosha today. Thus the Kunene River had no role to play in the development of the Etosha Pan according to this model. However, proponents of this model acknowledged that the Kunene once fed into the Owambo Basin and assigned the end of the Tertiary to the terminal phase of that inflow. Findings of this study included field evidence endorsing the postulation that the Kunene River had once flowed into the Owambo Basin. Its infilled valley, bounding with the contemporary valley of the Kunene near Calueque, was identified and points towards the Etosha Pan. It is deliberated that a large lake, called Lake Kunene, existed in the basin during the time. Following the deflection of the Kunene River to the coast under the influence of river incision and neo-tectonic during the Late Pliocene, new dynamics were introduced over the Owambo Basin surface. After the basin was deprived of its major water and sediment budget that the Kunene River contributed, it was left with only smaller rivers, most notably the Cuvelai System, as the only remaining supplier. This resulted in the Cuvelai System concentrating and limiting its collective load deposition to a lobe of Lake Kunene basin floor. The accident of that lobe is unclear, but it is likely that it constituted the deepest part of the basin at the time or it was influenced by neo-tectonic that helped divert the Kunene River or both. Against the backdrop of fluvial action that was initiating the new lake, most parts of the rest of the basin, then denied of lacustrine activity, were intermittently riddled with a veneer of sediment, especially during phases of intensified aeolian activity. In the mean time, the area that was regularly receiving fluvial input started to shape up as a distinct lake with the depositions of sediments around the water-body, primarily via littoral action, serving as embankment. Gradually, a shoreline is formed and assisted in fixing and delineating the spatial extent of the new and much smaller lake, called Lake Etosha. That Lake Etosha is the predecessor of the modern day Etosha Pan. Indicators for a perennial lake found in this study at Etosha include fossil fragments of Clariidae species comparable to modern species measuring some 90 cm, and those of sitatunga dated to approximately 5 ka. None of these creatures exist today at Etosha because of their ecological requirements, which among others, include permanent water. The sitatunga, in addition, is known as the only truly amphibious antelope in the world. Since its inception, the new lake underwent a number of geomorphological modifications. A prominent character amongst these modifications is the orientation of the lake, which has its long-axis oriented in the ENE-WSW direction. It resulted from wave action affected by the prevailing dominant northeasterly wind, which is believed to have been in force since the Middle Pleistocene. Lake Etosha has also witnessed phases of waning and waxing under the influence of the prevailing climatic regime. Over the last 150 ka, the available data intercepted about seven phases of high lake levels. These data are generally in agreement with regional palaeoclimatic data, particularly when compared with those obtained from neighbouring Makgadikgadi Pans in Botswana. The last recorded episode of the wet phase at Etosha was some 2,400 years before the present.show moreshow less
  • Die vorliegende Studie untersucht Aspekte der Geomorphologie und Landschaftsgeschichte eines großen, heute endorheischen Beckens im zentralen Nord-Namibia, nämlich des Owambo-Beckens als Teil der Kalahari im weitesten Sinne. Der rezent tiefste Teil dieses Beckens umfasst die so genannte Etoscha-Pfanne im gleichnamigen Nationalpark; sie besitzt eine Fläche von etwas zweimal der Größe Luxemburgs. Dabei wurde das Hauptaugenmerk auf die Frage gelegt, wie und wann diese Depression unter Berücksichtigung der tektonischen und klimatischen Entwicklung Die vorliegende Studie untersucht Aspekte der Geomorphologie und Landschaftsgeschichte eines großen, heute endorheischen Beckens im zentralen Nord-Namibia, nämlich des Owambo-Beckens als Teil der Kalahari im weitesten Sinne. Der rezent tiefste Teil dieses Beckens umfasst die so genannte Etoscha-Pfanne im gleichnamigen Nationalpark; sie besitzt eine Fläche von etwas zweimal der Größe Luxemburgs. Dabei wurde das Hauptaugenmerk auf die Frage gelegt, wie und wann diese Depression unter Berücksichtigung der tektonischen und klimatischen Entwicklung des Großraums entstanden ist. Hierzu wurden zwischen 2002 und 2004 umfassende Geländestudien von mehreren Monaten Dauer mit unterstützender Luft- und Satellitenbild-Auswertung sowie Kartier- und Laborarbeiten unternommen. Die Region um die Etoscha-Pfanne ist seit fast 100 Jahren Gegenstand wissenschaftlich-geographischer Forschung, wobei die jeweiligen Resultate zu teilweise sehr konträren Hypothesen geführt haben. Die älteste publizierte Theorie (1920er Jahre) geht davon aus, dass es sich bei der Etoscha-Pfanne um den ausgetrockneten Endsee des Kunene-Flusses handelt, welcher seinerseits gegen Ende des Tertiärs oder zu Beginn des Quartärs infolge Flussanzapfung von Westen her zum Atlantik umgelenkt wurde. Diese Umlenkung soll das Ende des Zuflusses und demzufolge die sukzessive Austrocknung des Etoscha-Sees bewirkt haben, der aber – so die Hypothese – noch bis vor ca. 35.000 Jahren bestanden haben soll. Sowohl die Größe der Etoscha-Depression wie auch der Playa-Formenschatz und die umlaufenden Terrassen-Galerien wurden als Indikatoren dieser insgesamt zunehmenden Austrocknung gedeutet. Eine gegensätzliche Theorie wurde ab den 1980er Jahren entwickelt, wonach die Entwicklung des regionalen Flußsystems, insbesondere des Kunene, mit der Entstehung der Pfanne nicht in Verbindung zu bringen sei. Es wurde aber auf die Möglichkeit hingewiesen, dass im Tertiär der Kunene in das Owambo-Becken geflossen sein könnte und somit für Teile der Kalahari-Formation als Beckenfüllung verantwortlich wäre. Vielmehr sei im tektonisch prä-disponierten Beckentiefsten nach-kunenezeitlich eine Megapfanne infolge rückschreitender Hangentwicklung aus kleineren Pfannen entstanden. Offen blieb jedoch die Frage, in welcher Weise sich die wirksame Erosion in unmittelbarer Nähe des Vorflut- oder Haupterosionsniveaus in einem sehr flachen Großrelief als Prozeß etablieren und zum kilometerweiten Rückschreiten der wenige Meter hohen Hänge führen konnte. Dies hat dazu geführt, dass ab den 1990er Jahren der Wirkung des Windes diese erosiven Fähigkeiten zugesprochen wurden. Demnach habe sich etwa ab der Tertiär-Quartär-Wende unter generell gleich bleibenden semi-ariden Umweltbedingungen eine Art Kombinations-effekt aus saisonaler fluvialer Aufbereitung mit ebenso saisonalem äolischen Materialaustrag etabliert. Dieser soll zur sukzessiven Tieferlegung des Pfannenbodens seit dem Ende des Tertiärs infolge von Auswehung geführt haben. Als Indizien hierfür werden u. a. eine mangelnde bzw. sehr dünne Sedimentdecke in der Pfanne sowie die Existenz von äolischen Sandkörpern, den so genannten Lunette-Dünen am Westrand der Pfanne angeführt. Die Existenz eines perennierenden Sees ist in dieser Hypothese explizit ausgeschlossen worden, zumindest für die letzten 140.000 Jahre. Die Ergebnisse der Gelände- und Auswertungsarbeiten vorliegender Studie können beide genannten Hypothesengebäude nur zum Teil bestätigen. Die Untersuchung der Wasserscheidenbereiche zwischen Kunene-System und dem ins Etoscha-Becken entwässernden Cuvelai-Oshana-System insbesondere am westlichsten Zweig, dem Etaka-Fluß, erbrachte das Resultat, dass ein durchgängiges, sehr breites und teilweise verfülltes Paläotal von einem nordwärts fließenden Kunene-Tributär bei Calueque, dem Olushandja, über die Wasserscheide hinweg zum Etaka und damit nach Etoscha führt. Die Rekonstruktion des direkten Wasserscheiden-bereiches ist heute nur noch schwer möglich, da direkt auf der Wasserscheide ein Stausee der nordnamibischen Wasserfernversorgung angelegt wurde. Anhand der wasserbaulichen Planungs- und Bauunterlagen konnte jedoch die Lage relativ genau lokalisiert werden. Die Höhe der Wasserscheide über dem rezenten Normalwasserbett des Kunene beträgt nur 15 Meter und es ist daher anzunehmen, dass die Umlenkung des Flusses keine allzu starke tektonische Aktivität erforderte, zumal das obere Tertiär im subkontinentalen Maßstab als Periode starker Hebung in den Randstufen-bereichen gilt. Der Kunene selbst fließt heute westlich des Anzapfungsbereichs in einem von teilweise starken Längsprofil-Diskontinuitäten gekennzeichneten und tief ausgeräumten Tal, angelehnt an eine tektonische Struktur, die in der angolanischen Literatur als Ruacana-Graben bezeichnet wurde. Auch das intramontane Becken von Ruacana ist wohl als Weiterbildung einer ursächlich tektonisch bedingten Depression nahe der kontinentalen Hauptwasserscheide anzusehen. Das Vorkommen einer noch in geomorphologisch jüngerer Zeit möglichen Durchflussverbindung lässt auf die zeitweise Existenz eines oder mehrerer perennierender Seen schließen, zumindest in Zeiten stärkerer Wasserschüttung im angolanischen Hochland. Genauere zeitliche Einordnungen können nicht gemacht werden, da derzeit noch kein adäquat datierbares Material vorliegt. Unter der Annahme, dass ein solcher Kunene-See mit oder ohne ehemaligem Ausfluss im Beckentiefsten existiert hat, trat nach der endgültigen Ablenkung des Zulaufs definitiv ein Systemwechsel hin zu einer anderen Dynamik auf der Oberfläche des Owambo-Beckens ein. Das durch die Neotektonik bedingte, deutlich verkleinerte und nicht mehr weit ins angolanische Hochland reichende Cuvelai-Oshana- und Gwashigambo-Einzugs-gebiet der Beckendepression muss in deutlich geringerem Maße fremdgesteuert gewesen sein, so dass die autochthonen Niederschlags-bedingungen sich in den Formen stärker niedergeschlagen haben müssen. Dies gilt insbesondere für pleistozäne Trockenphasen, wie sie anderweitig in Namibia vor allem in den jeweiligen Hochglazialen mit Meeresspiegel-Tiefständen und intensivem Benguela-Upwelling als nachgewiesen gelten dürfen. Während dieser Trockenphasen dürfte die fluviale Aktivität sehr stark zum Erliegen gekommen und ein kaum nennenswerter fluvialer Input in die Vorflutbereiche geschüttet worden sein, so dass besonders in den extremen Trockenphasen Auswehungs-prozesse dominiert haben. So sind insbesondere die Längsdünenzüge im zentralen Nordnamibia aber auch in anderen Regionen des Landes auf die Ausbildung oder Reaktivierung im letzten Hochglazial zurückzuführen. Als besonderes Indiz für die neotektonische Aktivität ist die bei Flutereignissen im Satellitenbild erkennbare ostwärtige Neigung der Pfannenoberfläche zu sehen, was auf der Ostseite zu ausgeprägter Kliffdynamik führt. In den Übergangsphasen dürften die Verhältnisse den heutigen mehr oder weniger ähnlich gewesen sein mit saisonalem, episodischem oder periodischem Input sowohl aus der direkten Umgebung des Beckentiefsten wie auch aus dem Oshana-System. Signifikante Unterschiede bestehen jedoch zu den pluvialzeitlichen Verhältnissen, die im Verlauf des Pleistozäns mehrfach aufgetreten sind. Hier herrschten perennierend feuchte Bedingungen in weiten Teilen des Einzugsgebiets, das durch dichten Trockenwald und Feuchtsavannen zu charakterisieren ist. Als Indikatoren für pluvialzeitliche Verhältnisse wurden fossil-führende Sedimente im Pfannenbecken, Strandterrassen und Flussterrassen im unteren Einzugsgebiet untersucht. Die Sedimente erbrachten Fossilfunde von großen Fischen der Gattung Clariidae – die größten Fische, die je entdeckt wurden – und von Land- und Frischwassermollusken in unterschiedlichen Morphopositionen. Ein jünger angeschnittener Nehrungshaken enthielt u. a. Fossilien von Sitatunga, ein klarer Hinweis auf perennierende Seeverhältnisse. Letztere konnten radiometrisch auf ca. 5000 BP datiert werden – ein Datum, welches mit der in der Literatur immer wieder beschriebenen frühholozänen Feuchtphase in Namibia ebenso gut korreliert, wie mit der jüngsten Bodenbildungsphase auf den Strandwällen. Innerhalb der geschilderten Befunde sind die früher als Lunette-Dünen beschriebenen Akkumulationskörper auf der West- und Nordseite der Pfanne ebenso als reliktische Strandwälle anzusprechen wie die identisch strukturierten, längsgestreckten, der heutigen Küste vorgelagerten Inseln, z. B. Logans Island. Letztere repräsentieren sehr wahrscheinlich das Niveau der Strandwälle einer vergangenen Seephase, als das heutige Pfannenbecken bereits bestand aber nicht komplett mit Wasser geflutet war. Sie wurden durch die nachfolgende Seephase, die vermutlich auf 5000 BP datierte, bis auf die Reliktinseln überformt. Die genannten Strandwälle aller Reliefgenerationen enthalten Mollusken der Art Xerocerastus burchelli und einige andere, ebenfalls häufig wechselnde oder feuchte Bedingungen bevorzugende Arten. In den älteren Strandwällen sind diese Fossilien mit carbonatischen Ausfällungen überzogen, teilweise auch vollständig verbacken, in den jüngeren Sedimenten, wie Logans Island oder dem datierten Nehrungshaken, stecken sie in frischer Erhaltung im Sedimentkörper. Lebende Exemplare konnten jedoch nicht aufgefunden werden. Ein weiteres Indiz für die Interpretation der Sedimentkörper als fossile Strandwälle ist darin zu sehen, dass dieselben infolge Bodenbildung fest liegen und lokal durch autochthone Niederschläge gullyartig zerschnitten werden. Indizien für eine rezente äolische Entstehung infolge der Auswehung vom Pfannenboden konnten nicht gefunden werden. Stattdessen konnte gezeigt werden, dass Auswehung allenfalls den Schwemm-bereich des westlichen Hauptzuflusses, den Ekuma, betraf. Insgesamt scheint der Anteil der äolischen Formung weit hinter dem der fluvial-lakustrinen zurückzutreten. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Region des zentralen Nordnamibia mit der Etoscha-Pfanne als rezentem Hauptvorfluter in ihrer tektonisch-strukturellen Prädisposition eine wechselhafte jungkänozoische Relief-geschichte mit alternierenden Pluvialzeiten und Trockenphasen jeweils unterschiedlicher Dimension sowie Übergangsphasen aufweist.show moreshow less

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Metadaten
Author: Martin H.T. Hipondoka
URN:urn:nbn:de:bvb:20-opus-14351
Document Type:Doctoral Thesis
Granting Institution:Universität Würzburg, Fakultät für Geowissenschaften (bis Sept. 2007)
Faculties:Fakultät für Geowissenschaften (bis Sept. 2007) / Institut für Geographie
Date of final exam:2005/07/06
Language:English
Year of Completion:2005
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
GND Keyword:Etoschapfanne; Geomorphologie
Tag:Cuvelai; Etoscha; Geomorphologie; Namibia; Pfanne; endorheisch
Cuvelai; Etosha; Namibia; Pan; geomorphology
Release Date:2005/07/19
Advisor:Prof. Dr. Detlef Busche

$Rev: 13581 $