Freigelegte Sedimente enthüllen die jahrzehntelange Geschichte des Lake Powell

Wenn ein Geologe zu einem Sedimentgesteinsvorsprung geht und anfängt, die Schichten aus Sand, Schlamm und Schlick zu scannen, die jetzt zu Fels geworden sind, blickt er normalerweise durch Millionen von Jahren tiefer Zeit, um abzuleiten, was an diesem Ort auf der Welt über viele Jahre hinweg passiert ist Tausende von Jahren, um diesen besonderen Stein zu erschaffen.

Aber als der Wissenschaftler des United States Geological Survey, Scott Hynek, zu einem Sedimentaufschluss im Calf Canyon in der Nähe des Lake Powell in Utah ging, sah er eine dicke Sandschicht und dachte: „Crikey! Das ist 1983!“

Während die Dürre den Lake Powell zum Rückzug zwingt, werden die Sedimente freigelegt, die sich im Laufe der sechs Jahrzehnte langen Geschichte des Sees angesammelt haben. Forscher nutzen die relativ kurze, gut dokumentierte Geschichte der Sedimentformationen, um mehr darüber zu erfahren, wie sie entstanden sind und wie sie die Zukunft des schrumpfenden Sees beeinflussen könnten. Ihre Studie ist veröffentlicht in Die Sedimentaufzeichnung und war eine Gemeinschaftsarbeit zwischen der USGS, der University of Utah und der Utah State University. Diese feldorientierte Zusammenarbeit wurde durch die logistische Unterstützung des Returning Rapids Project, des Global Change and Sustainability Center der University of Utah, American Rivers und des Glen Canyon Institute ermöglicht.

„Wir wissen, dass eine anhaltende Absenkung eine beträchtliche Menge an Sedimenten freilegen wird und dass diese Sedimente einer Remobilisierung unterliegen werden“, sagt Cari Johnson, Professorin für Geologie und Geophysik an der University of Utah, über die feinkörnige, leicht wind- geblasene Sedimente. „Es wird sich wahrscheinlich selbst neu verteilen wollen. Wohin wird es eigentlich gehen?“

Die Geschichte des Lake Powell

Der Lake Powell entstand mit der Fertigstellung des Glen Canyon Dam im Jahr 1963. Auf seinem Höhepunkt im Jahr 1983 enthielt der See fast 26 Millionen Acre-Fuß Wasser (ein Acre-Fuß Wasser bedeckt ein Fußballfeld bis zu einer Tiefe von einem Fuß). ).

Aber der Stausee am Colorado River unterbricht den natürlichen Fluss von Wasser und Sedimenten flussabwärts. Obwohl der US Bureau of Reclamation Commissioner Floyd Dominy einmal erklärte, dass sich der Lake Powell nicht mit Sedimenten füllen würde, hat der Rückgang des Seespiegels in den letzten Jahrzehnten gezeigt, wie viel Sediment sich auf dem ehemaligen Seeboden angesammelt hat.

Im Calf Canyon, wo die Forscher ihre Studie über Sedimentformationen durchführten, sind die Sedimente 18 m hoch. Als Nebenschlucht in der Nähe der Spitze des Sees ist der Calf Canyon nur dann unter Wasser, wenn der See hoch ist, und gehörte zu den ersten Gebieten, die austrockneten. Ein langfristiger Rückgang des Seespiegels, der im Jahr 2000 begann, setzt sich heute fort, inmitten einer Megadürre, die den Westen der Vereinigten Staaten heimsucht.

Frische Formationen

Für Johnson, die USGS-Wissenschaftler Hynek und Casey Root sowie Jack Schmidt von der Utah State University bieten die freigelegten Formationen eine unglaubliche Gelegenheit. Geowissenschaftler verwenden häufig die Texturen und Strukturen von Sedimentgesteinen, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie die Umgebung vor Tausenden oder Millionen von Jahren aussah. Sandstein könnte beispielsweise auf seichtes Wasser oder eine Strandumgebung hindeuten. Schlammsteine ​​könnten auf eine tiefere Wasserumgebung hindeuten. Schichten aus abwechselnd Sandstein und Schlammstein würden auf eine Küstenlinie hindeuten, die schnell und häufig vorrückte und sich zurückzog.

„Als Geologen sind wir es gewohnt, in Zeitmaschinen zu springen, wenn wir uns Gesteine ​​und Stratigraphie ansehen“, sagt Johnson, „aber unsere Zeitmaschinen bewegen sich normalerweise im Bereich von Millionen bis vielleicht sogar Milliarden von Jahren.“

Stellen Sie sich also die Aufregung von Geologen vor, die frische Sedimentformationen studieren könnten, während sie fast in Sichtweite der Seeumgebung sind, die sie geschaffen hat.

„Sie können die großen Kräfte, die darauf einwirken, genau dort in Echtzeit sehen“, sagt Hynek. „Und Sie denken sich: ‚Okay, alle Zutaten sind da. Wie haben wir diesen Sedimenthaufen gemacht?'“

„Wir kennen die Bedingungen eigentlich sehr gut“, sagt Johnson. „Also testen wir jetzt alle unsere konzeptionellen Modelle, wie Sedimentologie und Stratigraphie funktionieren, und wir testen das anhand bekannter Aufzeichnungen. Ich würde es also sowohl als aufregend als auch als ein bisschen entmutigend einstufen, weil wir das nicht haben viel wackeln, wie wir es normalerweise tun.“

Diese Aufzeichnung, sagt Root, umfasst viel mehr als nur den Wasserstand.

„Es geht darum zu wissen, was die Flüsse mit Überwachungsdaten gemacht haben, was der Stausee mit Geodaten, Satellitendaten und topografischen Daten gemacht hat. Sie haben eine gute Vorstellung davon, wie sich die Flüsse und die Landschaft im Laufe der Lebensdauer des Lake Powell verändert haben.“

Untersuchungen von Sedimenten, die von künstlichen Stauseen abgelagert wurden, sind selten. Diese Studie gehört also trotz aller „Bekanntheiten“ zu den ersten ihrer Art.

Was die Sedimente zeigen

Abgesehen von etwas Kies am Boden und an der Spitze der Formation sind die meisten Seesedimente im Calf Canyon abwechselnde Schichten aus Sand und Ton.

„Wir betrachten diese als Couplets, die durch saisonale Ablagerungsprozesse verbunden sind“, sagt Johnson. „Weil wir die Geschichte des Reservoirs so gut in unseren Köpfen kennen, stellen wir uns vor, wie der Seespiegel ansteigt und der Seespiegel wieder absinkt. Flüsse gehen in ein Hochwasserstadium und das dominiert die Sedimentablagerung für eine Weile, dann übernehmen andere Prozesse.“

Da der Calf Canyon nur zu Zeiten überflutet war, in denen der See hoch stand, ist die Bandbreite der hydrologischen Ereignisse, die zu den Sedimentaufzeichnungen geführt haben könnten, noch enger, sagt Root. „Wenn Sie nach Überschwemmungen suchen, können Sie damit beginnen, Ablagerungen und Zyklen mit tatsächlich aufgezeichneten Ereignissen abzugleichen“, sagt er.

Eines dieser Ereignisse ist das außerordentlich nasse Jahr 1983, das in Salt Lake City Überschwemmungen verursachte und die Hochwassermarke des Großen Salzsees markierte. In den Sedimenten des Lake Powell, sagt Hynek, werden die Überschwemmungen von 1983 durch eine „bunte, weiche Sandschicht dargestellt, die vielleicht anderthalb Meter hoch ist und sich mit all dieser interessanten Sedimentstruktur an der Seite einer Schlammklippe festhält. “ Der starke Abfluss in diesem Jahr, so die Hypothese der Forscher, könnte eine große Menge Sand in den Calf Canyon getrieben haben.

Bei Änderungen des Seespiegels wurden die Sedimente in früheren Jahren zumindest teilweise freigelegt. Und mit dieser Exposition sind Tamarisken entstanden, die reichlich an den Ufern von Bächen und Flüssen im Wüstensüdwesten wachsen. An einigen Stellen sahen die Forscher nur die Auswirkungen der Tamariskenwurzeln – sie wirbelten das Sediment auf und hinterließen chemische Veränderungen im Gestein –, aber an anderen Stellen sahen sie noch Wurzeln. Hynek erinnert sich, eine Tamariske gefunden zu haben, die weiter wuchs, obwohl sie teilweise im Sand vergraben war. Der Co-Autor der Studie, Jack Schmidt von der Utah State University, wies auf die hartnäckige Tamariske hin und erklärte die Geschichte, die sie erzählte.

„Das Sediment häufte sich also auf diesen Pflanzen an“, sagt Hynek, „und sie wachsen einfach weiter als Sedimenthaufen auf ihnen. In einigen Fällen konnte man also fast einer toten Tamariske nach unten folgen und sehen, dass sie gekeimt oder entstanden ist an einem bestimmten Horizont.“

„Bei guter Erhaltung dieser Wurzel- und Pflanzensysteme“, sagt Johnson, „können wir sie tatsächlich ein bisschen wie Baumringe behandeln und ihre Wachstumsgeschichte betrachten, um unsere Interpretationen dessen, was das Reservoirniveau tut, weiter zu festigen.“

In die Zukunft schauen

Die Katalogisierung von Lake-Powell-Sedimenten ist nicht nur eine akademische Übung. Es ist ein Blick in die Vergangenheit des Stausees, der Aufschluss darüber geben kann, wie er sich in der Zukunft verändern könnte. Die Oberfläche des Sees ist beispielsweise auf ein Drittel seiner maximalen Ausdehnung geschrumpft, wodurch etwa 100.000 Hektar des ehemaligen Seegrundes wieder terrestrischem Lebensraum zugeführt wurden.

„Zwei Drittel der Landfläche, die früher ein See war, ist heute ein terrestrisches Ökosystem voller Tamarisken, Russischer Disteln, Cheatgrass und feinkörniger Sedimente, die es vorher nie gab“, sagt Hynek. „Es ist ein völlig neues Ökosystem, das aus diesem Gebiet hervorgeht, das früher ein See war.“

Wenn das Sediment freigelegt wird, besteht eine gute Chance, dass es sich wieder bewegt und sich durch Wind und Wasser neu verteilt. USGS-Wissenschaftler versuchen, mehr über die in den Sedimenten vorhandenen Nährstoffe und Metalle zu erfahren, um die möglichen Folgen ihrer Umverteilung zu verstehen.

Auch die Notlage des schrumpfenden Lake Powell, sagt Root, kann ein Indikator für den Rest des Upper Colorado River Basin sein. „Es gibt viele Gründe, den Lake Powell hoch zu halten“, sagt er und nennt Wasserspeicherung und Stromerzeugung aus Wasserkraft. „Wenn es also niedrig ist, dann ist das ein gutes Zeichen dafür, dass die Wasserverfügbarkeit begrenzt ist. Das Sediment im Calf Canyon ist ein Beispiel dafür, was wir erwarten können, wenn der Pegel des Reservoirs sinkt und mehr dieser Sedimente freigelegt werden.“