Gewinnung von geowissenschaftlichen Basisdaten in der Region von Juba (Süd-Sudan) mit Hilfe der Fernerkundung

Mit Hilfe von Fernerkundungsmethoden in Ergänzung zur Geländeerkundung wurde in der vorliegenden Arbeit ein ausgedehntes, bisher kaum untersuchtes Gebiet des Sudan bearbeitet. Die Nutzung multi spektraler Satellitenaufnahmen war dabei für die geologische Kartierung unerläßlich. Ziel der Arbeit war es, qualitative und (begrenzt) quantitative Aussagen über den geologischen Aufbau und die gegenwärtige Landnutzung dieses Bereiches zu treffen. Verschiedene plutonische Intrusi vkörper, die bisher in keiner geologischen oder geomorphologischen Karte erfaßt wurden, bilden den geologischen Rahmen des Untersuchungsgebietes. Die Platznahme dieser Intrusiva im Verlauf der Mozambique-Orogenese weist möglicherweise auf einen Zusammenhang zwischen dem Madi-Metasedimentgürtel und der Aswa-Mylonitzone hin. Die Auswertung von LANDSAT-MSS- und RBV-Auf nahmen ermöglichte die Erfassung von ring- und strahlenförmig angeordneten Bruchstrukturen (Liria-, Lulubo - Gebiet), die auf eine langanhaltende Krustenaufwölbung mit damit in Verbindung stehenden Horst- und Grabensystemen hinweisen. Die Region um Juba Town, Liria-, Lulubo und Nimule-Aswa-Pageri unterlag dabei einer intrusiven Zergliederung; dadurch entstand eine ausgeprägte Stufenlandschaft. Brüche und Störungen im Nimule-Aswa-Pageri-Gebiet verlaufen generell in NW-SE-, untergeordnet auch in NE-SW-Richtung. Luftbilder und LANDSAT-Aufnahmen ermöglichten eine präzise Auswertung der Bruchstrukturen. Zur Erfassung potentiell landwirtschaftlich nutzbarer Flächen wurden Laterite hinsichtlich ihrer Verbreitung und chemischen Zusammensetzung genauer untersucht, ebenso alluviale Ablagerungen der Um Ruaba-Formation. Hier wurden zusätzlich Ton- und Schwermineralanalysen vorgenommen. Die Aufnahme verschiedener Erosionsflächen ermöglichte eine Korrelation mit entsprechenden, von KING (1964) untersuchten Flächen in Uganda. Fernerkundungsmethoden erwiesen sich ferner als geeignet für eine Kartierung verschiedener Landnutzungsarten und der Vegetations-Bedeckung landwirtschaftlicher Flächen. Ergebnisse dieser Untersuchung weisen auf den eindeutigen Zusammenhang zwischen geologisch-physiographischer Ausbildung des Gebietes und der jeweils vorkommenden Agrarstruktur hin. Satellitenbilder des gesamten Juba-Tori t-Nimule-Yei -Gebietes und Luftbilder aus den jeweilen Untersuchungsgebieten wurden auf Lineationen ausgewertet, wobei ca. 1125 Lineationen für eine statistische Auswertung eingemessen wurden (Länge und Richtungsverteilung). Geländeuntersuchungen dienten zur Erfassung geologischer und geomorphologischer Einheiten, der Aufnahme von Inselbergen und der Entnahme repräsentativer Gesteins- und lateritischer Bodenproben. Diese Proben wurden später für Dünnschliffbeschreibung und Röntgenanalyse (X-ray diffraction) verwendet. Basierend auf den fernerkundl ich-photogeologischen, geomorphologischen und strukturellen Untersuchungen sowie der Literaturauswertung konnten folgende charakteristische Merkmale der Intrusivkörper festgestellt werden: Kleinere, präkambrische basisch-ultrabasische Intrusiva im Juba-Torit-Nimule Gebiet, östlich vom Weißen Nil, weisen unterschiedliche Formen auf. Sie haben in der Regel elliptische Umrisse bzw. domförmige Gestalt und heben sich als Höhenrücken von den Gneisen in der Umgebung ab. Das ostafrikanische Rift- System und die Mozambique-Orogenese haben die Intrusi vkörper in diesem Gebiet stark geprägt. In den Gebieten von Liria-Lulubo, Juba-Bilinyang und Nimule-Opari-Pageri wurden zahlreiche elliptische und domartige Intrusiva gefunden (s. Karten 1, 2, 3, 4, und 5), die 100 bis 200 m über die Umgebung (800 - 1000 m ü. NN) aufragen; hier handelt sich um echte Plutone (s. Ngulere Pluton und Opari-Pluton). Präkambrische Granitgneiskomplexe östlich von Juba (z.B. Berg Lungi, 10 km südöstlich und Berg Luluri, 8 km östlich von Juba) sind über 150 bis 300 m hoch und haben eine elliptische bis domförmige Gestalt. Ringstrukturen sind westlich des Weißen Nils zu finden. Die Ringstrukturen von Berg Kidi, Berg Bongo und Berg Lado sind entlang der geologischen Grenze zwischen den Nil-Gneisen und den Madietasedimenten verbreitet. Es sind konzentrische Granit- und Syenit-Intrusiva, die posttektonisch intrudiert sind. Alle gewonnenen Photolineations- und Geländedaten aus dem Juba-Torit-Nimule-Yei-Gebiet wurden ausgewertet und und lieferten eine mögliche Erklärung für die Richtung und Verbreitung der Lineamente, Störungen oder Bruchmuster. Es hat sich bestätigt, daß Lineamente und Störungen in einem Zusammenhang mit der globalen ostafrikanischen Tektonik stehen, welche den gesamten ost- und zentralafrikanischen Raum geprägt hat.

The general aim of this work was to obtain an overview of a large area (one of the least investigated parts of Sudan) using a multidisziplinary approach. The application of multi-satellite imagery in the investigation coupled with field work proved to be an effective method. A general qualitive and limited quantitative approach was the core of the studies. The broad framework of this thesis revealed several intrusive bodies which so far have not been shown on existing geological and geomorphological maps. The possible association of the Madi -Metasediments with the extension of the Aswa Mylonite Zone calls attention to the regional setting for the intrusives. This was explained in terms of the Mozambique Orogeny. The interpretation of LANDSAT-MSS and RBV scenes revealed marked annular and radial fracture patterns, indicating some crustal doming and formation of horst and graben stuctures, such as in Liria and Lulubo area. It was evident that the three areas Juba, Liria-Lulubo, and Nimul e-Aswa-Pageri have undergone a process of dissection resulting in a steplike landscape. Statistical analysis of these three areas was carried out in order to record the frequency distribution of the directions of major and minor fractures and lineaments. While some fractures show good agreement with the distribution of the direction of drainage, some drainage networks such as in the LuluboNgulere Mountains do not necessarily follow the prevailing fracture pattern. In the Nimule-Aswa-Pageri area, the dominating fractures strike NW-SE and others follow a NE-SW direction. The aerial photographs and the LANDSAT images were indispensable for this study. The laterite cover and its extension as well as its chemical/mineralogical composition was investigated in order to assess its economic relevance for the region. Alluvial material and the Um Ruaba deposits were delineated in the Landsat imagery and investigated in the laboratory, because they proved to be of great importance for agriculture. Clay and heavy mineral analysis was undertaken to this purpose. The recognition of several erosional surfaces was possible. These erosional surfaces could be correlated to those already investigated in Uganda by KING (1964). Land use and land cover analysis is an important part of this work. Multi-temporal imagery made it possible to map and analyze the homogeneous land use and land cover units. The results of this study show how the land use depends on the physical nature and geology of the area. The satellite images of Juba-Tori t-Ni mul e-Yei area and the aerial photographs of only three areas (Juba town, Liria-Lulubo area and Nimule-Asua-Pageri area) were evaluated in order to establish and record the major faults, lineations and some veins. A total of some 1125 lineations (lineaments) was measured (length and direction) and statistically analyzed. The field work served as a means to ground-check some geological and geomorphological units and to collect representative samples for later laboratory analysis. Remotely sensed data were most essential to the evaluation of geomorphological and structural as well as land use features. The limited available previous studies on the area were also examined. Small Precambrian basic to ul trabas ic intrusions were mapped. Intrusions within the Juba-Tori t-Ni mule area on the eastern side of the White Nile show varying morphology and are generally elliptic, oval, or dome-like in form. They have intruded the gneisses of the surrounding areas; due to the effect of the East African Rift-System and the Mozambique Orogeny the intrusions exhibit a distinctive characteristic. A certain number of elliptical and dome-like intrusions were recorded in the Liria-Lulubo, Juba-Bil inyang and Nimule-Asua-Pageri-Opari area. They rise up to the height of 100-200 m above the surrounding ground (800 - 900 m) and are considered as true plutons (e.g. the Ngulere plutons). The Precambrian granite-gneiss complexes, too, rise up to 150 or 300 m above the surrounding ground, forming a chain of inselbergs stretching upto 7 - 8 km in length (e.g. the Luluri inselbergs). Ring structures were mapped in the western side of the Nile. Mt. Kidi, Mt. Bungu, and Mt. Lado are good examples of the intrusions which are found along a geologic boundary between the Nile Gneisses and the Madi Metasediments. They are, as the name implies, concentric granites and syenite intrusions, and must be regarded as post-tectonic intrusions. The obtained photolineaments and field data were evaluated for an explanation of the direction and the distribution of lineaments, major faults or fractures. It can fairly be said that the lineaments and faults of this area are strongly connected with and can only be explained in terms of global effects of the East African tectonic events which by and large affected the whole of East Africa and Central Africa.