Hydrogeologie des Nubischen Aquifersystems am Südrand des Dakhla-Beckens, Südägypten/Nordsudan

Das Nubische Aquifersystem in der Ost-Sahara umfaßt eine Fläche von ca. 2 Mio. km2 und stellt ein zusammenhängendes Grundwasserreservoir dar. Dieses System besteht aus mehreren Sedimentbecken, die tektonisch durch Grundgebirgsschwellen voneinander getrennt sind. Die südliche Begrenzung des Dakhla-Beckens in Ägypten, das zum Nubischen Aquifersystem gehört, wird durch das etwa West-Ost streichende Uweinat-Safsaf-Assuan-Schwellensystem gebildet. Geologische, tektonische sowie hydrogeologische Untersuchungen führten zu einer Unterteilung dieses Schwellensystems in zwei Bereiche, der Uweinat-Safsaf-Schwel le im westlichen und der Safsaf-Assuan-Schwelle im östlichen Teil. Im Bereich der Uweinat-Safsaf-Schwel le befindet sich eine NNW-SSE streichende tektonische Grabenstruktur, der Mi saha-Graben, mit Sedimentmächtigkeiten von über 700 m. Es kommt in diesem Gebiet zu einer Stockwerksgliederung des Grundwasserleiters, der lithologisch aus mürben, hochporösen Sandsteinen besteht. Die mittlere Durchlässigkeit des unteren (zweiten) Grundwasserstockwerks liegt bei kf = 1.0 • 10-4 m/sec, die des oberen (ersten) Stockwerks bei kf = 3.4 • 10-4 m/sec. östlich des Misaha-Grabens liegt freies Grundwasser vor, die mittlere Durchlässigkeit beträgt hier ebenfalls kf = 1.0 • 10-4 m/sec. Im Bereich der Safsaf-Assuan-Schwelle sind sowohl Sedimentmächtigkeiten, als auch die hydraulische Leitfähigkeit des Grundwasserleiters stark reduziert. Die mittlere Durchlässigkeit liegt in der Größenordnung von kf = 5 • 10-6 m/sec. Mit Hilfe hydrochemischer Untersuchungen unter Einbeziehung vorliegender Analysen aus dem Dakhla-Becken konnten vier Grundwassertypen beschrieben werden. Isotopenhydrologische Untersuchungen ergaben, daß es sich um fossile Grundwasservorräte handelt, die während mehrerer Grundwasserneubildungsphasen im späten Pleistozän und frühen Holozän gebildet wurden. Dieses Ergebnis wird durch quartärgeologische und archäologische Befunde gestützt. Wie die fossilen Grundwässer des Dakhla-Beckens, wurden auch die Grundwasserressourcen in Südägypten aus atlantischen Feuchtmassen, die einer Westwind-Drift unterlagen, gebildet. Rezente Grundwasserneubildung ist nicht nachzuweisen. Die Grundwasservorräte im Untersuchungsgebiet unterliegen einem Verdunstungseffekt, der anhand der chemischen und isotopischen Zusammensetzung der Wässer nachzuweisen ist. Die Verdunstung bewirkt eine Verminderung der Grundwasservorräte. Aufgrund von Überlegungen zur Hydrodynamik und Betrachtungen der Grundwasservorratsänderungen wird eine nennenswerte Ergänzung der Grundwasservorräte des Dakhla-Beckens durch großräumige Grundwasserbewegung über das Schwellensystem ausgeschlossen.

The Nubian Aquifer System in the Eastern Sahara covers an area of about 2 mill. km2 and represents a groundwater reservoir, which is interconnected over the total area. It consists of several sedimentary basins, separated from each other by basement uplift systems. The West-East striking Uweinat-Safsaf-Aswan uplift system forms the southern rim of the Dakhla Basin in Egypt, which belongs to the Nubian Aquifer System. Based on geological, tectonic and hydrogeological investigations, this uplift system is subdivided into the Uweinat-Safsaf uplift in the western part and the Safsaf-Aswan uplift in the eastern part of the study area. A NNW-SSE striking trough, known as the Misaha Trough, with a sediment thickness of more than 700 m exists in the western part of the uplift system. In this area an aquiclude subdivides the aquifer which consists of low consolidated highly porous sandstone, into a lower and an upper aquifer. The mean hydraulic conductivity of the lower (second) aquifer amounts to K = 1.0 • 10-4 m/sec, that of the upper (first) one to K = 3.4 • 10-4 m/sec. East of the Misaha Trough the groundwater occurs under water-table conditions, the mean hydraulic conductivity amounts to K = 1.0 • 10-4 m/sec. In the area of the Safsaf-Aswan uplift both the sediment thickness and the hydraulic conductivity are greatly reduced. The mean hydraulic conductivity is in the order of K = 5 • 10-6 m/sec. On the basis of hydrochemical investigations, including existing analyses from the Dakhla Basin, four hydrochemical facies could be defined. Isotope hydrological studies show that the groundwaters are fossil and were formed during several groundwater recharge periods in the late Pleistocene and early Holocene. This result is confirmed by investigations in the fields of Quaternary geology and archaeology. Similar to the fossil groundwaters in the Dakhla Basin, the groundwater resources in southern Egypt were formed by precipitations of wet Atlantic air masses transported by a western drift. Recent groundwater recharge cannot be proved. The groundwater in the investigated area is affected by evaporation, which is reflected by the hydrochemical and isotopic composition of the water. The evaporation causes a decrease in the groundwater resources. Under consideration of hydrodynamic aspects and water budget analyses a significant recharge of the groundwater resources of the Dakhla Basin through large-scale groundwater movement across the uplift can be excluded.