Au cours des 8 000 dernières années, le grand lac salé de l'Utah a été sensible aux changements dans le climat et les entrées d'eau. Maintenant, les nouvelles données sur les isotopes des sédiments indiquent que l'activité humaine au cours des 200 dernières années a poussé le lac dans un état biogéochimique que non depuis 2 000 ans.
Une géoscientifique de l'Université de l'Utah a appliqué une analyse isotopique aux sédiments récupérés du lit du lac pour caractériser les modifications du lac et de son bassin versant environnant à l'époque où le lac a pris sa forme actuelle du vaste lac d'eau douce Bonneville qui couvrait autrefois une grande partie du nord de l'Utah.
« Les lacs sont de grands intégrateurs. Ils sont un point de mise au point pour l'eau, pour les sédiments, et aussi pour le carbone et les nutriments », a déclaré Gabriel Bowen, professeur et président du Département de géologie et de géophysique. « Nous pouvons aller dans des lacs comme celui-ci et regarder leurs sédiments et ils nous en disent beaucoup sur le paysage environnant. »
Les dossiers sédimentaires fournissent un contexte pour les changements continus dans les lacs de solution saline terminaux, qui soutiennent les écosystèmes fragiles mais vitaux, et peuvent aider à définir les objectifs de leur gestion, selon la nouvelle étude de Bowen, publiée le mois dernier dans Lettres de recherche géophysique.
Cette recherche aide à combler les lacunes critiques dans les dossiers géologiques et hydrologiques du lac, à un moment où le niveau appauvri par la sécheresse du corps terminal plane près de son creux historique.
« Nous avons toutes ces grandes observations, tellement de surveillance, tellement d'informations et d'intérêt pour ce qui se passe aujourd'hui. Nous avons également un héritage de personnes qui regardent les énormes changements dans le lac qui se sont produits sur des dizaines de milliers et des centaines de milliers d'années », a déclaré Bowen. « Ce qui nous manque, c'est l'échelle au milieu. »
C'est le temps couvrant la première arrivée de colons blancs dans l'Utah, mais après le lac Bonneville, il a reculé pour devenir un grand lac Salt.
En analysant l'oxygène et les isotopes de carbone préservés dans les sédiments du lac, l'étude reconstruit les budgets de l'eau et du carbone du lac dans le temps. Deux décalages distincts et dirigés par l'homme se distinguent:
- Milieu du XIXe siècle—Coïncide avec une colonie mormone en 1847, l'irrigation a rapidement percé le paysage autour du lac, augmentant le flux de matière organique dans le lac et modifiant son cycle de carbone.
- Milieu du 20e siècle– La construction de la chaussée ferroviaire en 1959 a perturbé le débit d'eau entre les bras nord et sud du lac, qui a transformé la baie de Gilbert d'un lac terminal à un lac ouvert qui s'est en partie évanoui dans la baie de Gunnison, modifiant la salinité et l'équilibre de l'eau à des valeurs rarement vues en milliers d'années.
La nouvelle étude examine deux ensembles de noyaux de sédiments extraits du lit du Grand Salt Lake, chacun représentant différentes échelles de temps. Les 10 premiers mètres du premier noyau, foré en 2000 au sud de l'île de Fremont, contient des sédiments lavés dans le lac il y a 8 000 ans.
Les autres échantillons, récupérés par l'US Geological Survey, ne représentent que les 30 centimètres supérieurs des sédiments, déposés au cours des dernières centaines d'années.
« Le premier nous donne un aperçu de ce qui se passait pendant les 8 000 années avant que les colons ne se présentent ici », a déclaré Bowen. « Les seconds sont ces noyaux moins profonds qui nous permettent de voir comment le lac a changé après l'arrivée des colons. »
Bowen a soumis ces sédiments de lit du lac à des profondeurs variables à une analyse qui détermine les rapports isotopiques du carbone et de l'oxygène, en lumière sur le paysage entourant le lac et l'eau du lac à différents points dans le passé.
« Le carbone nous raconte la biogéochimie, sur la façon dont le carbone se déroule à travers le lac, et qui est affecté par des choses comme l'altération des roches qui apportent du carbone au lac et la végétation dans le bassin versant, ce qui contribue également au carbone qui se dissout dans l'eau et s'écoule au lac », a-t-il déclaré.
L'analyse de Bowen a documenté un bon changement de carbone, indiquant des changements profonds qui ont coïncidé avec l'arrivée des pionniers mormons dans la vallée du lac Salt, où ils ont introduit l'agriculture irriguée pour soutenir une communauté en croissance rapide.
« Nous voyons un grand changement dans les isotopes du carbone, et il se déplace des valeurs qui sont plus révélatrices de l'altération des rochers, du carbone entrant dans le lac de la dissolution du calcaire, vers des sources plus organiques, plus de sources de végétation », a déclaré Bowen.
Le nouveau solde carbone après règlement a été sans précédent au cours des 8 000 années de dossier à la suite de la disparition du lac Bonneville.
Ensuite, l'analyse des isotopes de l'oxygène de Bowen a reconstruit l'équilibre hydrique du lac au fil du temps.
« Essentiellement, il nous raconte l'équilibre entre l'évaporation et les entrées d'eau dans le lac. Au fur et à mesure que le lac se développe, le rapport isotopique d'oxygène tombe en panne. Au fur et à mesure que le lac se rétrécit, il augmente, nous disant essentiellement du taux de changement du volume du lac. Nous voyons peu de fluctuations, mais rien de majeur jusqu'à ce que nous arrivions à 1959. »
C'est l'année où Union Pacific a construit une chaussée de 20 miles pour remplacer un chevalet historique, divisant le bras nord du lac, qui n'a pas de tributaires, de son bras sud, également connu sous le nom de Gilbert Bay, qui reçoit des entrées de trois rivières. L'eau traverse un écart dans la chaussée dans le bras nord, ce qui rend désormais le bras sud un système ouvert.
« Nous avons fondamentalement changé l'hydrologie du lac et lui avons donné une sortie. Nous le voyons très clairement dans les isotopes de l'oxygène, qui commencent à se comporter d'une manière différente », a-t-il déclaré. Contre-intuitivement, l'impact de ce changement a été de rendre les eaux de Gilbert Bay plus fraîches qu'elles ne l'auraient été autrement, d'acheter du temps pour faire face à la baisse des niveaux du lac et à l'augmentation de la salinité en raison d'autres causes.
« Si nous regardons l'échelle de temps plus longue, 8 000 ans, le lac a été principalement épinglé à un état d'évaporation élevé. Il a été essentiellement dans un état de rétrécissement et consolidant tout au long de cette période. Et cela ne s'est inversé que lorsque nous avons mis la chaussée. »
