Горы Каскадного хребта в Орегоне могут не содержать золото, но они в изобилии хранят в себе другой драгоценный ресурс — воду.
Ученые из Университета Орегона и их партнеры составили карту объема воды, хранящейся под вулканическими породами на вершине центрального Каскадного хребта Орегона, и обнаружили, что водоносный слой там намного больше, чем ранее предполагали — как минимум 81 кубический километр.
Это почти в три раза больше максимальной емкости озера Мид, которое расположено вдоль реки Колорадо, обеспечивающей водой Калифорнию, Аризону и Неваду, и больше половины объема озера Тахо.
Это открытие имеет значение для того, как ученые и политики рассматривают воду в этом регионе — вопрос, становящийся все более актуальным по мере того, как изменение климата сокращает снежный покров, усиливает засуху и усиливает давление на ограниченные ресурсы.
Оно также формирует наше понимание вулканических опасностей в этом районе. Взаимодействие магмы с большим количеством воды часто приводит к взрывным извержениям, выбрасывающим пепел и газ в воздух, вместо извержений с медленно текущей лавой.
«Это озеро континентального масштаба, хранящееся в породах на вершине гор, как большой водонапорный бак», — говорит Лейф Карлстром, ученый-геолог из Университета Орегона, который возглавил исследование вместе с коллегами из университета штата Орегон, Колледжа Форт-Льюиса, Университета Дьюка, Университета Висконсина, Службы лесного хозяйства США и Геологической службы США.
«То, что существуют аналогичные крупные вулканические водоносные горизонты к северу от каньона Колумбия и рядом с горой Шаста, вероятно, делает Каскадный хребет самым большим водоносным слоем такого типа в мире.»
Команда представила свои выводы в статье, опубликованной в журнале Труды Национальной академии наук.
Большинство жителей Орегона полагаются на воду, которая берет свое начало в Каскадном хребте. Например, река Маккензи, которая обеспечивает большую часть питьевой воды города Юджин, начинается высоко в горах, в озере с родниковым источником. Но открытие подземного водоносного слоя такого объема стало неожиданностью.
«Изначально мы стремились лучше понять, как ландшафт Каскадного хребта эволюционировал со временем и как вода движется сквозь него», — говорит соавтор исследования Гордон Грант, геолог из Службы лесного хозяйства. «Но в ходе этого базового исследования мы обнаружили важные вещи, которые интересуют людей: невероятный объем воды в активном хранении в Каскадном хребте и также то, как движение воды и представляемая вулканами опасность связаны друг с другом.»
Западные Каскады характеризуются крутыми склонами и глубокими долинами, вырезанными реками. В то время как восточные Каскады более ровные, усеянные озерами и вулканической топографией, такой как потоки лавы. Каскадный хребет формировался в течение миллионов лет вулканической активности, что делает открытые породы в восточных Каскадах гораздо моложе тех, что находятся на западе Каскадов.
В результате зона перехода между западными Каскадами и восточными Каскадами вокруг перевала Сантиам является естественной лабораторией для понимания того, как вулканы формировали ландшафт Орегона.
«Что мотивирует нашу работу, так это то, что дело не только в том, как эти пейзажи выглядят по-разному топографически. Дело в том, что вода движется сквозь них совершенно по-разному», — сказал Карлстром.
Чтобы лучше понять, как вода течет через разные вулканические зоны, команда воспользовалась проектами, начатыми в 1980-х и 90-х годах. Прошлые ученые бурили глубокие скважины и измеряли температуры на разных глубинах в рамках поиска геотермальных энергетических ресурсов, связанных с многочисленными горячими источниками, которые подсыпаны в ландшафт Каскадов.
Обычно породы нагреваются по мере углубления в Землю. Но вода, просачивающаяся вниз, нарушает температурный градиент, делая породы на километр глубже той же температуры, что и породы на поверхности.
Анализируя, где температура снова начинает повышаться в этих глубоких скважинах, Карлстром и его коллеги смогли сделать вывод о том, насколько глубоко подземная вода проникает через трещины в вулканических породах. Это позволило им нанести на карту объем водоносного слоя.
Предыдущие оценки водообеспечения в Каскадах исходили из фактического измерения источников, измеряя сброс рек и ручьев. Вместо этого Карлстром и его коллеги пошли глубже — в буквальном смысле. Но поскольку эти скважины изначально не бурились с целью картирования подземных вод, они не охватывают каждую область, где можно было бы собрать такие данные. Поэтому новая оценка размера водоносного слоя является нижней границей, и фактический объем может быть еще больше.
Хотя это обнадеживающая новость, что водоносный слой настолько больше, чем предполагали ранее, Карлстром предупреждает, что это все же ограниченный ресурс, которым необходимо осторожно управлять и который требует дальнейшего изучения.
«Это большой активный резервуар подземных вод сейчас, но его долговечность и устойчивость к изменениям определяется доступностью вод для пополнения», — сказал он.
Водоносный слой в значительной степени пополняется снегом, и предполагается, что снежный покров в высоких Каскадах быстро уменьшится в ближайшие десятилетия. Ожидается, что больше осадков будет падать в виде дождя, что может повлиять на объем пополнения, питающего водоносный слой восточных Каскадов. И хотя, вероятно, он устойчив к небольшим колебаниям от года к году, многие годы подряд с низкими осадками или отсутствием снежного покрова, вероятно, станут совсем другой историей.
