Geophysical and hydrogeological survey in a part of the Nhandugue River valley, Gorongosa National Park, Mozambique : area 1 and 2

Abstract

Gorongosa National Park in central Mozambique is situated at the southernmost extension of the East African Rift System (EARS), the Urema Graben. The Nhandugue River flows over the western margin of the Urema Graben, and marks the northwest border of Gorongosa National Park, Mozambique. The park is protecting a vast ecosystem of floodplains, grasslands and woody coverage.
The study is focusedd on the western rift margin, using resistivity measurements, shallow auger drilling for soil sampling, and discharge measurements to give more information about the hydrological conditions.

The resistivity results suggest that the area is heavily faulted and most likely constitutes a major groundwater recharge zone. Moving from the rift margin and into the rift valley, the resistivity models indicate that solid gneiss is replaced by fractured and weathered gneiss, sandstone and alluvial sediments. The top 10-15 m of this sequence measure high resistivity, interpreted as alluvial sand. It extends back to the rift margin thus also covering the gneiss. The sandstone outcrops a few kilometres from the rift margin and dips towards the southeast. Further into the rift valley, the alluvial sand is underlain by low resistivity lenses of silt/clay, followed by a medium resistivity layer of sand.
The topmost layer of alluvial sand constitutes an unconfined aquifer under which the solid gneiss forms a hydraulic boundary. The adjacent fractured gneiss, however, has been interpreted as an unconfined fractured aquifer and a zone of infiltration. The sandstone is also considered to be unconfined, while the lenses of silt/clay constitutes an aquiclude, underlain by the sand, and representing a semi-confined aquifer.

The discharge measurements show a large downstream decrease in runoff, suggesting that the surface water is infiltrating and recharging the aquifers, and is then transported as ground water in a southeast direction.

Abstract (Swedish)

Gorongosa Nationalpark ligger i de centrala delarna av Moçambique, närmare bestämt i Urema Graben som utgör den sydligaste delen av det Östafrikanska riftsystemet. Nationalparken kan beskrivas som ett omfattande ekosystem bestående av diverse flodplan, gräsmarker och skogsbeklädda områden. Efter en lång period av inbördeskrig under senare delen av 1900-talet hade dock antalet stora däggdjur i området kraftigt decimerats (<90%), och som en konsekvens av denna utveckling påbörjades 2004 ett stort projekt med syfte att återställa parken till dess ursprungliga glans, det s.k. Long-term plan for hydrological research: adaptive management of water resources at Gorongosa Nationa park.

I den centrala delen av parken ligger Uremasjön, som utgör själva hjärtat av parken, och tillsammans med de övriga vattenresurserna i området är sjön en ovärderlig och livsnödvändig faktor för ekosystemets överlevnad. De förändringar som idag sker i regionen kan härledas till den mänskliga faktorn, i form av extensivt jordbruk, dammbyggnationer och industrier. En direkt konsekvens av dessa verksamheter är en ökad risk för uttorkning samt igenslamning av Uremasjön. Av denna anledning vill Parkmyndigheten införskaffa mer information om parkens geologi och vattenreservoarer, för att därmed kunna förutse påverkan från olika miljöfaktorer och veta hur man i framtiden bör behandla vattenresurserna i regionen.
I denna uppsats ligger fokus på att ta fram information om hur geologin och vattenförhållandena ser ut längs Nhanduguefloden på den västra kanten av Urema Graben i två utvalda områden (område 1 och 2), medan resultaten från område 3 presenteras i en magisteruppsats av Arvidsson (2010). Den huvudsakliga metod som använts är resistivitetsmätning, där ström förs ner i marken och man mäter hur bra de olika geologiska materialen leder strömmen. Olika geologiska material har olika lätt att leda ström, vilket ger en bild av jordlagrens mäktighet och sammansättning samt visar vid vilket djup berggrund infinner sig. Utöver resistivitetsmätningar genomfördes även provtagningar av de ytliga jordlagren, av borrsediment samt att avrinningsmätningar gjordes längs Nhanduguefloden.

Resultaten från resistivitetsmätningarna visar att det översta lagret består av sand, men innehåller lokalt linser av silt/lera. Uppströms, i de inledande ~900 m av profilen, ligger denna sand ovanpå solid gnejs, medan denna gnejs sedan övergår i en mer uppsprucken fas som fortsätter ytterligare ~700 m nedströms. Där sedan gnejsen övergår till sandsten. Den toppliggande sanden har tolkats som en vattenförande reservoar, vilken står i direkt kontakt med atmosfären, medan silt/ler-linserna inte anses vara vattenförande. Den solida gnejsen utgör en gräns för vattenrörelsen i marken, samtidigt som den uppspruckna gnejsen samt sandstenen är vattenförande reservoarer. Avrinningsmätningarna visar en halvering av vattenflödet nedströms vilket starkt antyder att en stor del av ytvattnet infiltrerar de underliggande vattenförande lagren. Detta sker högst troligt i det område där sand täcker uppsprucken gnejs, då vattnet lätt kan röra sig nedåt i marken.

Dessa resultat visar att vatten från floden infiltrerar ner i underliggande sedimenten, och indikerar att det troligen sker grundvattentillförsel till Uremasjön från den västra kanten av Urema Graben. Fler undersökningar krävs dock för att öka förståelsen för vattenrörelsen i Urema Graben.

• author: Stenberg, Li
• supervisor: Per Sandgren; Torleif Dahlin; Richard Owen; Franziska Steinbruch
• organization: Department of Geology
• alternative title: Geofysisk och hydrogeologisk undersökning i en del av Nhandugueflodens floddal, Gorongosa Nationalpark, Moçambique : område 1 och 2
• year: 2010
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Mozambique, geophysical investigation, Gorongosa National Park, groundwater recharge zone, Nhandugue River, Urema Graben, Moçambique, geofysisk undersökning, Gorongosa Nationalpark, grundvattenbildningszon, Nhanduguefloden
• publication/series: Dissertations in Geology at Lund University
• report number: 266
• funder: SIDA, Minor Field Study programme (MFS)
• language: English
• additional info: Richard Owen, University of Zimbabwe and Franziska Steinbruch, Scientific Services, Gorongosa National Park.
• id: 2278815
• date added to LUP: 2012-01-10 15:33:12
• date last changed: 2012-01-10 15:36:49