Les sédiments exposés révèlent des décennies d’histoire du lac Powell

Habituellement, lorsqu’un géologue se dirige vers un affleurement rocheux sédimentaire et commence à scanner les couches de sable, de boue et de limon maintenant transformées en roche, il parcourt des millions d’années de temps profond pour déduire ce qui s’est passé à cet endroit dans le monde pendant de nombreuses années. des milliers d’années pour créer cette roche particulière.

Mais lorsque Scott Hynek, scientifique de l’United States Geological Survey, s’est approché d’un affleurement de sédiments à Calf Canyon, près du lac Powell, dans l’Utah, il a vu une épaisse couche de sable et s’est dit « Crikey ! C’est en 1983 ! »

Alors que la sécheresse force le lac Powell à reculer, les sédiments qui se sont accumulés au cours des six décennies d’histoire du lac sont révélés. Les chercheurs profitent de l’histoire relativement courte et bien documentée des formations sédimentaires pour en savoir plus sur leur origine et sur leur impact potentiel sur l’avenir du lac qui rétrécit. Leur étude est publiée dans Le dossier sédimentaire et était un effort de collaboration entre l’USGS, l’Université de l’Utah et l’Université d’État de l’Utah. Cette collaboration axée sur le terrain a été rendue possible grâce au soutien logistique du Returning Rapids Project, du Global Change and Sustainability Center de l’Université de l’Utah, d’American Rivers et du Glen Canyon Institute.

« Nous savons que le rabattement continu va exposer une quantité importante de sédiments, et que les sédiments seront sujets à une remobilisation », explique Cari Johnson, professeur de géologie et de géophysique à l’Université de l’Utah, du grain fin, facilement vent- sédiments soufflés. « Il va probablement vouloir se redistribuer. Où va-t-il réellement aller? »

L’histoire du lac Powell

Le lac Powell a vu le jour avec l’achèvement du barrage de Glen Canyon en 1963. À son apogée en 1983, le lac contenait près de 26 millions d’acres-pieds d’eau (un acre-pied d’eau couvre un terrain de football à une profondeur d’un pied ).

Mais le réservoir, sur le fleuve Colorado, interrompt l’écoulement naturel de l’eau et des sédiments en aval. Bien que le commissaire américain du Bureau of Reclamation, Floyd Dominy, ait déclaré que le lac Powell ne se remplirait pas de sédiments, la baisse du niveau du lac au cours des dernières décennies a montré à quel point les sédiments se sont accumulés dans ce qui était autrefois le fond du lac.

À Calf Canyon, où les chercheurs ont mené leur étude des formations sédimentaires, les sédiments mesurent 18 m de haut. En tant que canyon latéral près du sommet de l’élévation du lac, Calf Canyon n’est submergé que lorsque le lac est haut et a été parmi les premières zones à s’assécher. Une baisse à long terme du niveau du lac qui a commencé en l’an 2000 se poursuit aujourd’hui, au milieu d’une méga-sécheresse qui touche l’ouest des États-Unis.

Formations fraîches

Pour Johnson, les scientifiques de l’USGS Hynek et Casey Root, et Jack Schmidt de l’Université d’État de l’Utah, les formations exposées offrent une opportunité incroyable. Les géoscientifiques utilisent souvent les textures et les structures des roches sédimentaires pour faire des déductions sur ce à quoi ressemblaient les environnements il y a des milliers ou des millions d’années. Le grès, par exemple, peut suggérer une eau peu profonde ou un environnement de plage. Les mudstones pourraient suggérer un environnement d’eau plus profonde. Des couches alternées de grès et de mudstone suggéreraient un rivage qui avançait et reculait rapidement et fréquemment.

« En tant que géologues, nous avons l’habitude de sauter dans les machines à remonter le temps lorsque nous examinons les roches et la stratigraphie », explique Johnson, « mais nos machines à remonter le temps se situent généralement sur des millions, voire des milliards d’années. »

Alors imaginez l’excitation des géologues qui pourraient étudier des formations sédimentaires fraîches presque en vue de l’environnement lacustre qui les a créées.

« Vous pouvez voir les principales forces qui agissent dessus, juste là, en temps réel », déclare Hynek. « Et vous vous dites : ‘D’accord, tous les ingrédients sont là. Comment avons-nous fait ce tas de sédiments ?' »

« Nous savons très bien quelles étaient les conditions », a déclaré Johnson. « Alors maintenant, nous testons tous nos modèles conceptuels sur le fonctionnement de la sédimentologie et de la stratigraphie, et nous testons cela par rapport à un enregistrement connu. Je dirais donc que c’est à la fois excitant et un peu intimidant parce que nous n’avons pas autant beaucoup de remue-ménage comme nous le faisons normalement. »

Ce record, dit Root, comprend bien plus que le niveau d’eau.

« Il s’agit de savoir ce que les rivières faisaient avec les données de surveillance, ce que faisait le réservoir avec les données spatiales, les données satellitaires et les données topographiques. Vous avez une bonne idée de la façon dont les rivières et le paysage ont changé au cours de la durée de vie du lac Powell. »

Les études sur les sédiments déposés par les réservoirs artificiels sont rares. Ainsi, cette étude, malgré tous les « connus », est parmi les premières du genre.

Ce que montrent les sédiments

Hormis quelques graviers au fond et au sommet de la formation, la plupart des sédiments lacustres de Calf Canyon sont des couches alternées de sable et d’argile.

« Nous les considérons comme des couplets liés par des processus de dépôt saisonniers », explique Johnson. « Parce que nous connaissons si bien l’histoire du réservoir dans notre esprit, nous imaginons que le niveau du lac monte et que le niveau du lac redescend. Les rivières entrent en phase d’inondation et cela domine le dépôt de sédiments pendant un certain temps, puis d’autres processus prennent le relais. »

Parce que Calf Canyon n’a été submergé que pendant les périodes où le lac était haut, dit Root, la gamme d’événements hydrologiques qui auraient pu produire l’enregistrement sédimentaire est encore plus étroite. « En recherchant les inondations, vous pouvez commencer à faire correspondre les dépôts et les cycles aux événements réels qui ont été enregistrés », dit-il.

L’un de ces événements est l’année extraordinairement humide de 1983 qui a provoqué des inondations à Salt Lake City et marqué la ligne des hautes eaux du Grand Lac Salé. Dans les sédiments du lac Powell, dit Hynek, les inondations de 1983 sont représentées par « une couche de sable doux aux couleurs vives qui mesure peut-être un mètre et demi de haut, accrochée au flanc d’une falaise de boue avec toute cette structure sédimentaire intéressante à l’intérieur.  » Selon les chercheurs, un fort ruissellement cette année-là aurait pu pousser une grande quantité de sable dans Calf Canyon.

Avec les changements du niveau du lac, les sédiments ont été exposés, au moins partiellement, au cours des premières années. Et avec cette exposition sont venus des tamaris, qui poussent en abondance sur les rives des ruisseaux et des rivières dans le désert du sud-ouest. À certains endroits, les chercheurs n’ont vu que les effets des racines de tamaris – brassant les sédiments, laissant derrière eux des changements chimiques dans les roches – mais à d’autres endroits, ils ont vu des racines toujours en place. Hynek se souvient d’avoir trouvé un tamaris qui continuait à pousser bien qu’il soit partiellement enterré dans le sable. Le co-auteur de l’étude, Jack Schmidt de l’Université d’État de l’Utah, a souligné le tamaris tenace et a expliqué l’histoire qu’il racontait.

« Ainsi, les sédiments s’accumulaient au-dessus de ces plantes », explique Hynek, « et ils ne cessent de croître sous forme de tas de sédiments au-dessus d’eux. Ainsi, dans certains cas, vous pourriez presque suivre un tamaris mort et voir qu’il a germé ou est né sur un certain horizon. »

« Avec une bonne préservation de ces systèmes racinaires et de ces systèmes végétaux », déclare Johnson, « nous pouvons en fait les traiter un peu comme des cernes d’arbres et examiner leur historique de croissance pour consolider davantage nos interprétations de ce que fait le niveau du réservoir. »

Regarder vers l’avenir

Le catalogage des sédiments du lac Powell n’est pas seulement un exercice académique. C’est un regard sur le passé du réservoir qui peut informer sur la façon dont il pourrait changer à l’avenir. La superficie du lac a diminué d’un tiers de son étendue maximale, par exemple, restituant environ 100 000 acres d’ancien lit de lac à l’habitat terrestre.

« Les deux tiers de la superficie terrestre qui était autrefois un lac sont maintenant un écosystème terrestre plein de tamaris, de chardon de Russie, d’herbe de triche et de sédiments à grains fins qui n’étaient jamais là auparavant », explique Hynek. « C’est un tout nouvel écosystème émergeant de cette zone qui était autrefois un lac. »

Au fur et à mesure que les sédiments sont exposés, il y a de fortes chances qu’ils se déplacent à nouveau, se redistribuant par le vent et l’eau. Les scientifiques de l’USGS tentent d’en savoir plus sur les nutriments et les métaux présents dans les sédiments pour comprendre les conséquences potentielles de leur redistribution.

En outre, le sort du lac Powell qui rétrécit, dit Root, peut être un indicateur pour le reste du bassin supérieur du fleuve Colorado. « Il y a beaucoup de raisons de garder le lac Powell élevé », dit-il, citant le stockage de l’eau et la production d’énergie hydroélectrique. « Donc, s’il est bas, c’est un bon signe que la disponibilité de l’eau est limitée. Les sédiments de Calf Canyon sont un exemple de ce à quoi nous pouvons nous attendre à mesure que les niveaux des réservoirs baissent et que davantage de ces sédiments sont exposés. »