Grote Verborgen Aquifer Ontdekt in de Cascades van Oregon

Wetenschappers onderzoeken een grote hoeveelheid water in jong vulkanisch gesteente in het McKenzie River-watershed aan de westkant van de Cascade-topografische kam. Dit onderzoek is uitgevoerd door wetenschappers van de Universiteit van Oregon en hun partners, die de hoeveelheid water die is opgeslagen onder vulkanische rotsen in het centrale Oregon Cascades hebben in kaart gebracht. Ze ontdekten een aquifer die vele malen groter is dan eerder geschat—ten minste 81 kubieke kilometer.

Dit is bijna drie keer de maximale capaciteit van Lake Mead, het momenteel overbelaste reservoir langs de Colorado-rivier dat water levert aan Californië, Arizona en Nevada, en meer dan de helft van het volume van Lake Tahoe. De bevindingen zijn gepubliceerd op 13 januari in het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.

Deze ontdekking heeft gevolgen voor de manier waarop wetenschappers en beleidsmakers nadenken over water in de regio—een steeds urgenter probleem in het westen van de Verenigde Staten, waar klimaatverandering de sneeuwbedekking vermindert, droogte verergert en schaarse hulpbronnen onder druk zet. Het draagt ook bij aan ons begrip van vulkanische gevaren in het gebied. Magma die in contact komt met veel water leidt vaak tot explosieve uitbarstingen die as en gas de lucht in blazen, in plaats van uitbarstingen met langzaam bewegende lavastromen.

“Het is een meer dan continentaal formaat meer dat is opgeslagen in de rotsen aan de top van de bergen, als een grote watertoren,” zei Leif Karlstrom, een aardwetenschapper van de UO die het onderzoek leidde in samenwerking met onderzoekers van de Oregon State University, Fort Lewis College, Duke University, de Universiteit van Wisconsin, de U.S. Forest Service en de U.S. Geological Survey.

“Dat er vergelijkbare grote vulkanische aquifers ten noorden van de Columbia Gorge en nabij Mount Shasta zijn, maakt waarschijnlijk dat de Cascade Range de grootste aquifer van zijn soort ter wereld is.”

De meeste inwoners van Oregon zijn afhankelijk van water dat afkomstig is uit de Cascades. Bijvoorbeeld, de McKenzie River, die het grootste deel van het drinkwater voor Eugene levert, begint hoog in de bergen bij het door bronnen gevoede Clear Lake. De ontdekking van de omvang van deze ondergrondse aquifer was echter een verrassing.

“We wilden oorspronkelijk beter begrijpen hoe het landschap van de Cascades in de loop van de tijd is geëvolueerd en hoe water erdoorheen beweegt,” zei co-auteur van de studie, Gordon Grant, een geoloog van de Forest Service. “Maar tijdens dit basisonderzoek ontdekten we belangrijke dingen waar mensen om geven: het ongelooflijke volume water in actieve opslag in de Cascades en ook hoe de beweging van water en de gevaren die door vulkanen worden veroorzaakt met elkaar verbonden zijn.”

De westelijke Cascades worden gekenmerkt door steile hellingen en diepe valleien die door rivieren zijn uitgeslepen. De hoge Cascades zijn daarentegen vlakker, bezaaid met meren en vulkanische topografie zoals lavastromen. De Cascade Range is opgebouwd door vulkanische activiteit over miljoenen jaren, waardoor de blootgestelde rotsen in de hoge Cascades veel jonger zijn dan die in de westelijke Cascades.

Daarom is de overgangszone tussen de westelijke en hoge Cascades rond Santiam Pass een natuurlijk laboratorium voor het begrijpen van hoe vulkanen het landschap van Oregon hebben gevormd. “Wat ons werk motiveert, is dat het niet alleen gaat om hoe deze landschappen er topografisch anders uitzien. Het is dat water erdoorheen op echt verschillende manieren beweegt,” zei Karlstrom.

Om beter te begrijpen hoe water door verschillende vulkanische zones stroomt, maakte het team gebruik van projecten die in de jaren ’80 en ’90 zijn begonnen. Eerdere wetenschappers hadden diep in de grond geboord en temperaturen op verschillende diepten gemeten als onderdeel van de zoektocht naar geothermische energiebronnen die samenhangen met de vele warmwaterbronnen die het Cascades-landschap sieren.

Normaal gesproken worden rotsen warmer naarmate je dieper de aarde in gaat. Maar water dat naar beneden sijpelt, verstoort de temperatuurgradiënt, waardoor rotsen op een kilometer diepte dezelfde temperatuur hebben als rotsen aan de oppervlakte. Door te analyseren waar de temperatuur weer begint te stijgen in deze diepe boorgaten, konden Karlstrom en zijn collega’s afleiden hoe diep grondwater door scheuren in de vulkanische rotsen sijpelde. Dit stelde hen in staat om het volume van de aquifer in kaart te brengen.

Eerdere schattingen van de waterbeschikbaarheid in de Cascades namen de bronnen voor waar ze zijn, door de afvoer van rivieren en beken te meten. In plaats daarvan gingen Karlstrom en zijn collega’s dieper—letterlijk. Maar omdat deze gaten oorspronkelijk niet waren geboord met de bedoeling om grondwater in kaart te brengen, dekken ze niet elk gebied waar men dergelijke gegevens zou willen verzamelen. De nieuwe schatting van de omvang van de aquifer is dus een minimum, en het werkelijke volume kan zelfs nog groter zijn.

Hoewel het bemoedigend is dat de aquifer veel groter is dan eerder werd gedacht, waarschuwt Karlstrom dat het nog steeds een beperkte hulpbron is die zorgvuldig moet worden beheerd en verder onderzoek vereist. “Het is een groot, actief grondwaterreservoir daar boven, maar de levensduur en veerkracht tegen verandering worden bepaald door de beschikbaarheid van opvullend water,” zei hij.

De aquifer wordt grotendeels aangevuld door sneeuw, en de sneeuwbedekking in de hoge Cascades zal naar verwachting snel afnemen in de komende decennia. Meer neerslag zal waarschijnlijk als regen vallen, wat de hoeveelheid aanvulling die de hoge Cascade-aquifer voedt kan beïnvloeden. En hoewel het waarschijnlijk veerkrachtig is tegen kleine fluctuaties van jaar tot jaar, zou meerdere jaren achtereen met weinig neerslag of geen sneeuwbedekking waarschijnlijk een ander verhaal zijn.

“Deze regio heeft een geologische gift ontvangen, maar we beginnen het pas echt te begrijpen,” zei Grant. “Als we geen sneeuw hebben, of als we een reeks slechte winters hebben waarin we geen regen krijgen, wat betekent dat dan? Dat zijn de belangrijke vragen waarop we ons nu moeten richten.”