Mysterieuze rietbedekte heuvels onthullen uitgestrekt ondergronds waternet in het Great Salt Lake

Bill Johnson bezoekt Round Spot 9 in de Farmington Bay van het Great Salt Lake. Zijn team van geologen van de Universiteit van Utah houdt vers grondwater in de gaten dat op de blootgestelde playa van het meer naar boven komt, en vreemde heuvels vormt op verschillende plaatsen.

Naarmate de waterstand van het Great Salt Lake blijft dalen, is er opnieuw een vreemd fenomeen opgedoken, wat de wetenschappers in Utah meer mogelijkheden biedt om de geheimen van het uitgestrekte zoute meer te ontrafelen.

In de afgelopen jaren zijn er heuvels bedekt met Phragmites verschenen op de uitdrogende playa aan de zuidoostelijke oever van het meer. Na jaren van twijfelen hebben de geowetenschappers van de Universiteit van Utah, die een netwerk van piezometers en luchtgeëlektromagnetische onderzoeken inzetten, nu ontdekt wat er zich onder de bodem van het meer afspeelt waardoor deze met riet bedekte oases ontstaan.

Bill Johnson, professor aan de afdeling Geologie en Geofysica, vermoedt dat de cirkelvormige heuvels zijn ontstaan op plekken waar een ondergronds leidingsysteem vers grondwater onder druk naar het meer en de omliggende wetlands levert. “Water in het meer heeft een aanzienlijke tijd ondergronds doorgebracht op weg naar het meer. Maar waar dat precies is gebeurd, weten we niet,” zei Johnson tijdens een recente bezoek aan een van de heuvels, een onderzoeksgebied dat Round Spot 9 wordt genoemd.

“Is dat gebeurd ergens in de heuvels waar het water tijd in de grond heeft doorgebracht en in de stroom is verschenen voordat het naar het meer ging? Of werd het direct naar het meer geleid?”

Op deze dag controleerden Johnson en afstudeerstudent Ebenezer Adomako-Mensah de piezometers die ze daar vorig jaar hadden geïnstalleerd om de ondergrondse waterdruk op verschillende diepten en locaties rond het eiland te registreren.

De bodem van het meer in kaart brengen

In februari 2025 huurde Johnson een Canadees bedrijf, Expert Geophysics, in om luchtgeëlektromagnetische onderzoeken uit te voeren boven de Farmington Bay met behulp van een cirkelvormig apparaat dat onder een helikopter hangt. De piloot vloog een rasterpatroon over de baai en verzamelde gegevens die zouden helpen bij het lokaliseren van verse waterafzettingen die onder de bodem van het meer verborgen liggen.

De apparatuur genereert een stroom in de lus, die een frequentie diep in de bodem van het meer verzendt. Een ontvanger die aan een bal in het midden van de ring is opgehangen, registreert de elektromagnetische signalen die terugkaatsen.

“Het zal je in wezen een spectrum van magnetische velden geven, en we zullen die gegevens gebruiken om een 3D-afbeelding te maken van wat er onder de aarde zit,” zei Jeff Sanderson, een ploegleider bij Expert Geophysics.

Naarmate de lage waterstanden aanhouden, zal de bodem van het meer steeds meer dienen als een bron van door de wind verspreid stof dat de bevolkingscentra in Utah beïnvloedt. Lopend onderzoek door atmosferische wetenschappers van de Universiteit van Utah suggereert dat de verstoorde korsten van de bodem van het meer die sedimenten op hun plaats houden, kunnen worden hersteld wanneer ze ondergedompeld zijn.

Een doel van Johnsons onderzoek is te bepalen of het grondwater kan worden aangewend om gebroken korsten van de bodem van het meer te herstellen, waardoor stofvervuiling kan worden verminderd.

“Het lijkt erop dat het afkomstig is van een waterbron die in de toekomst nuttig kan zijn, maar we moeten het begrijpen en niet overexploitatie om de wetlands te schaden,” zei Johnson, die lid is van het Great Salt Lake Strike Team, de samenwerking tussen de universiteit en de staat die manieren verkent om de achteruitgang van het meer te keren.

Gewapend met nieuwe gegevens heeft Johnson financiering verkregen om deze ondergrondse waterbron te karakteriseren. Het onderzoeksteam, dat andere senior faculteitsleden geologie omvat, waaronder Kip Solomon, Mike Thorne en Michael Zhdanov, is op zoek naar de omvang en diepte van het zoetwater onder het meer.

Bijvoorbeeld, Solomon’s laboratorium gebruikt isotopenanalyse om de leeftijd van het grondwater en de hoogte van de herlaadzone, of waar het is ontstaan in de bergen, te bepalen. Thorne is bezig met het opstellen van weerstandsprofielen op de grond. En Zhdanov en Michael Jorgensen verwerken de elektromagnetische gegevens die zijn verzameld tijdens de luchtgeofysische onderzoeken om een 3D-afbeelding van de ondergrond onder het meer te construeren.

“We hopen de grens tussen zoet water en zout water in kaart te brengen, en de locatie van zoetwaterbronnen te vinden die grondwater in het meer afgeven,” zei Solomon, die voorlopige bevindingen presenteert op de Goldschmidt-conferentie van de Geochemical Society 2025 in Tsjechië.

Voor Johnson begon het mysterie van het grondwater enkele jaren geleden toen hij met een luchtboot naar de Noordarm van het Great Salt Lake reisde en iets vreemds waarnam. Water en gas roerden zich op het oppervlak in een cirkel die ongeveer twee keer zo groot was als de luchtboot, wat suggereert dat grondwater onder druk naar het meer stroomde op die plek.

Johnson liet een dieptemeter van 30 voet in de draaikolk zakken, maar deze raakte de bodem van het ondiepe meer niet. “Ik heb me altijd afgevraagd wat dat was, omdat het leek alsof grondwater met een enorme snelheid het systeem binnenkwam,” zei hij. Later merkte hij en anderen op dat er heuvels verschenen op Google Earth-afbeeldingen van de Farmington Bay playa.

Waar komt het grondwater vandaan?

Voorheen werd gedacht dat directe grondwaterafvoer slechts 3% van de waterbegroting van het meer uitmaakte, maar onlangs verzamelde gegevens met behulp van chemische massabalansmethoden wijzen erop dat dit misschien wel 12% kan zijn en er komen nieuwe inzichten naar voren.

Johnson’s team heeft ontdekt dat er vers water op diepten in verschillende plekken ver van de kust aanwezig is. “We verwachtten dat vers water het systeem aan de rand binnenkwam, verder weg van het meer,” zei hij, “en toch is daar, helemaal onder de oever in de Farmington Bay.” Johnson’s team heeft bijna overal waar ze keken vers water gevonden in dichte sedimenten op 30 voet onder het oppervlak. De nieuwe geofysische gegevens geven aan dat deze sedimenten tot 10.000 voet diep zijn.

“We weten niet of het zoetwater op die diepte is, maar het zal zeker op grote diepte vers zijn, en het zou de hele diepte vers kunnen zijn,” zei Johnson. “Het laatste wat ik wil doen is dit als een waterbron hypen, maar het is heel duidelijk, en het is onder druk. En in mijn gedachten kan het helpen om stofvorming op de blootgestelde playa te verminderen.”

De focus van Johnsons onderzoek richt zich op een van minstens 18 heuvels die zijn gedetecteerd aan de zuidoostelijke oever van het meer, de meesten ervan verstopt met dichte bossen van phragmites, het water-houdende invasieve riet dat de oever van het meer vervuilt.

Een uitgestrekt ondergronds leidingsysteem

Op Round Spot 9 in de Farmington Bay heeft Johnson’s team drie sets van vier piezometers geïnstalleerd op verschillende afstanden van de rand van het eiland met een diameter van 250 voet. De vier instrumenten zijn geplaatst op verschillende diepten, 7, 11, 30 en 60 voet, verbonden met het oppervlak via witte PVC-pijpen.

Vergezeld door afstudeerstudenten zoals Adomako-Mensah, heeft Johnson dit jaar regelmatig de locatie bezocht met een mountainbike of luchtboot om gegevens te verzamelen die al een interessant verhaal vertellen. Het water nabij het oppervlak is het puurste dat gemeten is in het midden van de heuvel en wordt steeds zouter naarmate je dichter bij de rand komt, terwijl diep water op alle locaties zoet is. Met andere woorden, het grondwater komt niet naar de oppervlakte aan de rand van het eiland, maar voornamelijk in het midden. Waarom?

“Deze gegevens tonen aan dat het zoetwater in het midden onder druk staat naarmate je dieper gaat; het heeft meer hydraulische druk. Het wil echt omhoog komen,” zei Johnson. “En dat geldt ook voor de rand, maar daar is het zoetwater op diepte. Het komt niet omhoog omdat het afgedekt is.”

Johnson gelooft dat er honderden van deze door grondwater gevoede oases verspreid liggen over de blootgestelde playa van het Great Salt Lake, wat wijst op de aanwezigheid van een uitgestrekt ondergronds reservoir dat met het oppervlak is verbonden door een leidingsysteem dat nu pas grondig wordt bestudeerd, deels dankzij de achteruitgang van het meer.

Met de hulp van zijn collega’s hoopt de geoloog te ontdekken waar het water vandaan komt, wanneer het als sneeuw viel en, het belangrijkste, hoeveel er is. “Het laatste wat we willen is dat dit wordt gekarakteriseerd als een waterbron die we zouden moeten benutten,” zei hij. “Het is veel fragieler dan dat, en we moeten het beter begrijpen.”