Roland Bäumle

Dr. Roland Bäumle

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4 December 2018 in Hydrogeology Journal
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RBRoland Bäumle
Roland Bäumle
THThomas Himmelsbach
Thomas Himmelsbach
UNUrsula Noell
Ursula Noell
Recent exploration has revealed that deep-seated and large groundwater reservoirs in Africa’s intracontinental basins can be regarded as an additional strategic resource for supply of drinking water. The origin, genesis and recharge of these groundwater reservoirs, however, are still poorly understood. A multidisciplinary approach involving remote sensing, geophysical surveys and hydraulic investigations, as well as hydrochemical and isotope studies, was pursued to gain better insight into the genesis and the potential of a recently discovered lower Kalahari aquifer (LKA) located in the Zambezi Region (Namibia). The study shows that regional tectonic activity associated with the propagation of the Okavango Rift Zone had a tremendous impact on the drainage evolution and hydrogeological setting of the region. Furthermore, there is geomorphological evidence that the LKA—prior to tectonic subsidence and burial—was part of a paleochannel of the upper Zambezi River. Hydraulic continuity could be confirmed by geochemical evolution down the flow path. Cation exchange combined with dissolution of calcite progressively produces alkalinity and sodium and consumes calcium in the north–south direction. Comparison of stable isotope content of the LKA with modern rainfall indicates that the recharge occurred under cooler climate conditions. Analysis of 14C concentrations and 36Cl/Cl ratios show that the age of the groundwater exceeds 100 ka and is hence older than presumed. It is concluded that the assessment of the sedimentology, tectonic structures and geochemistry are key factors for understanding both the paleoclimatic and modern recharge processes of deep-seated aquifer systems. L’exploration récente a révélé que les grands réservoirs profonds d’eau souterraine des bassins intracontinentaux d’Afrique peuvent être considérés comme une ressource stratégique supplémentaire pour l’alimentation en eau potable. L’origine, la genèse et la recharge de ces réservoirs d’eau souterraine sont cependant encore mal compris. Une approche pluridisciplinaire impliquant la télédétection, des investigations géophysiques et hydrauliques, ainsi que des études hydrochimiques et isotopiques, a été mise en œuvre pour mieux comprendre la genèse et les potentialités de l’aquifère du Kalahari inférieur (AKI), situé dans la région du Zambèze (Namibie). L’étude montre que l’activité tectonique régionale associée à la propagation de la zone du Rift de l’Okavango a un impact considérable sur l’évolution du drainage et la configuration hydrogéologique de la région. De plus, il y a des évidences géomorphologiques que l’AKI—avant la subsidence tectonique et l’enfoncement—faisait partie d’un paléo-chenal du Zambèze supérieur. La continuité hydraulique pourrait être confirmée par l’évolution géochimique à l’aval des circulations. L’échange cationique combiné à la dissolution de la calcite produit progressivement de l’alcalinité et du sodium et consomme du calcium dans la direction nord-sud. La comparaison des compositions en isotopes stables de l’AKI avec les pluies récentes indique que la recharge se produit dans des conditions climatiques plus froides. L’analyse des activités en 14C et des rapports 36Cl/Cl montrent que l’âge de l’eau souterraine excède 100′000 ans et qu’il est donc plus ancien que présumé. En conclusion, les études de la sédimentologie, des structures tectoniques et de la géochimie sont des facteurs clés pour comprendre les processus de recharge paléoclimatique et actuelle des systèmes aquifères profonds. La exploración reciente ha revelado que los grandes y profundos reservorios de agua subterránea en las cuencas intracontinentales de África pueden considerarse como un recurso estratégico adicional para el suministro de agua potable. El origen, la génesis y la recarga de estos reservorios de agua subterránea, sin embargo, todavía son poco conocidos. Se buscó un enfoque multidisciplinario que incluye sensores remotos, estudios geofísicos e investigaciones hidráulicas, así como estudios hidroquímicos e isotópicos, para obtener una mejor comprensión de la génesis y el potencial de un acuífero del Kalahari inferior (LKA) recientemente descubierto ubicado en la región de Zambezi (Namibia). El estudio muestra que la actividad tectónica regional asociada con la propagación de la Zona de Rift de Okavango tuvo un enorme impacto en la evolución del drenaje y el entorno hidrogeológico de la región. Además, existe evidencia geomorfológica de que la LKA, antes de la subsidencia tectónica y el enterramiento, era parte de un paleo canal del río Zambezi superior. La continuidad hidráulica podría ser confirmada por la evolución geoquímica a lo largo de la trayectoria del flujo. El intercambio de cationes combinado con la disolución de la calcita produce progresivamente alcalinidad y sodio y consume calcio en la dirección norte-sur. La comparación de los contenidos de isótopos estables de la LKA con la lluvia actual indica que la recarga se produjo en condiciones climáticas más frías. El análisis de las concentraciones de 14C y las relaciones 36Cl/Cl muestran que la edad del agua subterránea supera los 100 ka y, por lo tanto, es más antigua de lo que se presume. Se concluye que la evaluación de la sedimentología, las estructuras tectónicas y la geoquímica son factores clave para comprender tanto los procesos paleoclimáticos como los de recarga actual de los sistemas de acuíferos profundos. 最近的勘查揭示,非洲洲内流域内的深层及大地下水储藏地可以被看做是饮用水供水的额外战略资源。然而,对这些地下水储藏地的起源、成因及补给依然了解的很少。本研究寻求一种涉及遥感、地球物理勘查、水力调查以及水化学和同位素研究的一种多学科方法以更好地了解和认识最近发现的位于(纳米比亚)赞比西地区的Kalahari下部含水层的成因和潜力。研究结果显示,与Okavango裂缝带传播相关的区域构造活动对该地区的排水演化和水文地质背景有重大的影响。此外,有地貌证据显示,Kalahari下部含水层--在构造沉降和埋藏之前--是上赞比西河古河道的一部分。水流通道下面的地球化学演化可以确认水力连续性。阳离子交换与方解石的溶在北南方向解逐渐产生碱度和纳并消耗钙。Kalahari下部含水层稳定同位素与现代降雨中的稳定同位素对比表明,补给出现在较凉爽的气候条件下。14C含量和36Cl/Cl比值分析结果显示,地下水年龄超过100 ka,因此,比推测的年龄要长。结论就是,沉积学、构造结构和地球化学评价是了解深层含水层系统古气候和现代补给过程的关键因素。 Explorações recentes revelaram que reservatórios subterrâneos grandes e profundos nas bacias intercontinentais da África podem ser considerados como um recurso estratégico adicional para o fornecimento de água potável. A origem, gênese e recarga desses reservatórios de águas subterrâneas, no entanto, ainda são pouco compreendidas. Uma abordagem multidisciplinar envolvendo sensoriamento remoto, levantamentos geofísicos e investigações hidráulicas, bem como estudos hidroquímicos e isotópicos foi proposto para obter uma melhor compreensão da gênese e do potencial do aquífero de Kalahari inferior (AKI), recentemente descoberto na Região do Zambeze (Namíbia). O estudo mostra que a atividade tectônica regional associada à propagação da Zona do Rift do Okavango teve um importante impacto na evolução da drenagem e no ambiente hidrogeológico da região. Além disso, há evidências geomorfológicas de que o AKI—antes da subsidência e soterramento tectônicos—fazia parte de um paleocanal do alto Rio Zambeze. A continuidade hidráulica pode ser confirmada pela evolução geoquímica no padrão de fluxo. A troca de cátions combinada com a dissolução de calcita produz progressivamente alcalinidade e sódio e dissolve o cálcio na direção norte-sul. A comparação da composição dos isótopos estáveis do AKI com as chuvas modernas indica que a recarga ocorreu sob condições climáticas mais frias. A análise das concentrações de 14C e das relações de 36Cl/Cl mostra que a idade das águas subterrâneas é superior a 100 ka e, portanto, é mais velha do que se esperava. Conclui-se que a avaliação da sedimentologia, das estruturas tectônicas e da geoquímica são fatores fundamentais para a compreensão tanto dos processos de recarga paleoclimáticas, como dos modernos sistemas de recarga dos aquíferos.

21 February 2025 in Journal of Hydrology
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KOKarsten Osenbrück
Karsten Osenbrück
ASAnke Steinel
Anke Steinel
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Nelly Montcoudiol
LMLe Van Manh
Le Van Manh
RBRoland Bäumle
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1 March 2024 in Journal of Hydrology: Regional Studies
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RBRoland Bäumle
Roland Bäumle
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Roland Purtschert
PMPeter Mueller
Peter Mueller
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Torsten Krekeler
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Jake C. Zappala
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