Les eaux souterraines à des profondeurs de plusieurs centaines de mètres ou plus peuvent avoir des centaines de millions d’années et sont souvent considérées comme stagnantes et isolées de l’atmosphère et du cycle de l’eau – une raison pour laquelle ces zones souterraines sont ciblées comme sites potentiels d’élimination des déchets souterrains, a déclaré Ferguson .
« Mais les choses sont plus dynamiques là-bas que nous ne le pensions », a déclaré Ferguson, professeur de génie civil, géologique et environnemental au USask’s College of Engineering et co-auteur de l’article dans la revue. Lettres de recherche géophysique.
L’article décrit les découvertes surprenantes dans le bassin Paradox, situé dans le sud-est de l’Utah et le sud-ouest du Colorado, où l’équipe de recherche a trouvé des eaux souterraines étonnamment jeunes à une profondeur où se trouvent des aquifères beaucoup plus anciens.
« C’est ce qui était si excitant dans cette étude », a déclaré la co-auteure, la Dre Jennifer McIntosh (Ph.D.), émérite émérite à l’Université de l’Arizona (U of A) au département d’hydrologie et des sciences atmosphériques et professeure adjointe à USask.
« Nous nous attendions à ce que les eaux souterraines vieillissent progressivement à mesure que vous vous enfoncez », a déclaré McIntosh. « Au lieu de cela, nous avons trouvé des eaux souterraines vieilles d’un million d’années, qui sont relativement jeunes, à environ trois kilomètres sous la surface dans des sédiments vieux de centaines de millions d’années. »
McIntosh dirigeait l’équipe dans laquelle Ferguson dirigeait l’hydrologie physique. Dr Jihyun Kim (Ph.D.), maintenant étudiant de troisième cycle à l’Université de Calgary et ancien titulaire d’un doctorat de l’Université de l’Alberta. candidat que McIntosh et Ferguson ont co-supervisé, était le premier auteur.
Cette étude est parmi les premières à utiliser une technique relativement nouvelle au krypton-81 pour dater les eaux souterraines profondes. Contrairement au carbone 14, que les scientifiques utilisent pour déterminer l’âge des matériaux jusqu’à 40 000 ans, la période de désintégration plus longue du krypton radioactif 81 peut être utilisée pour calculer l’âge de l’eau jusqu’à 1,2 million d’années.
Les résultats de l’étude sont liés aux changements géologiques rapides au cours des trois derniers millions à 10 millions d’années dans le plateau du Colorado, où l’incision dramatique (coupe vers le bas ou érosion sous le lit de la rivière) du grand fleuve Colorado, qui a formé le Grand Canyon, a commencé. débusquer les anciennes nappes phréatiques.
Avant l’incision du fleuve Colorado, le plateau du Colorado était relativement plat et l’eau de mer de l’ère paléozoïque (il y a 500 à 250 millions d’années) était piégée dans les sédiments pendant des centaines de millions d’années, a déclaré Ferguson.
« Essentiellement, ce que l’incision a fait était de créer des drains qui laissent l’eau de la surface pénétrer et rincer les anciennes eaux hautement salines des aquifères au-dessus et en dessous des dépôts de sel au centre du système d’eaux souterraines profondes. »
Cette recherche montre que l’évolution du paysage peut entraîner un changement spectaculaire de l’environnement souterrain en quelques millions d’années, une courte période de temps géologique, a déclaré McIntosh. L’étude est utile car les mêmes techniques peuvent être appliquées pour caractériser des sites ailleurs afin d’apprendre comment ils sont connectés à l’atmosphère et à la surface, a-t-elle déclaré.
Un projet nouvellement financé dans le plateau du Colorado dirigé par McIntosh examine également la relation entre l’hydrologie souterraine et la vie plus en détail, testant l’hypothèse selon laquelle la circulation profonde de l’eau de la surface pourrait avoir réinoculé la vie microbienne dans les sédiments profondément enfouis et stérilisé par des températures élevées dans le passé géologique.
L’équipe prévoit d’étendre ce travail à d’autres régions, y compris les Prairies canadiennes, où Ferguson a déclaré que des événements géologiques, tels que l’élévation des montagnes Rocheuses il y a 80 à 50 millions d’années, et la glaciation qui a couvert une grande partie de l’Amérique du Nord à partir d’il y a environ 2,8 millions d’années. aurait créé des changements hydrologiques massifs.
« Surtout du point de vue de la Saskatchewan, nous réfléchissons aux différentes façons dont nous utilisons le sous-sol, que ce soit pour stocker les fluides du pétrole et du gaz ou pour la séquestration du carbone, nous aurons cet héritage à l’avenir », a-t-il déclaré. « Je ne pense pas que nous ayons vraiment examiné ces systèmes d’une manière que nous pourrions ou devrions. »
Ji-Hyun Kim et al, La datation au krypton-81 limite le moment de l’activation de l’écoulement des eaux souterraines profondes, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2021GL097618