По словам Фергюсона, подземным водам на глубине в несколько сотен метров и более могут быть сотни миллионов лет, и их часто считают застойными и изолированными от атмосферы и круговорота воды. .
«Но там все гораздо динамичнее, чем мы думали», — сказал Фергюсон, профессор гражданской, геологической и экологической инженерии в Инженерном колледже США и соавтор статьи в журнале Geophysical Research Letters .
В документе описываются удивительные открытия в бассейне Парадокс, расположенном на юго-востоке штата Юта и юго-западе Колорадо, где исследовательская группа обнаружила неожиданно молодые грунтовые воды на глубине, где обычно находятся гораздо более старые водоносные горизонты.
«Вот что было таким захватывающим в этом исследовании», — сказала соавтор д-р Дженнифер Макинтош (доктор философии), заслуженный научный сотрудник Университета Аризоны (Университет А) на факультете гидрологии и атмосферных наук и адъюнкт-профессор. СШАпросить.
«Мы ожидали, что по мере углубления подземные воды будут стареть», — сказал Макинтош. «Вместо этого мы обнаружили подземные воды возрастом миллион лет, которые относительно молоды, примерно в трех километрах под поверхностью в отложениях, которым сотни миллионов лет».
Макинтош возглавил группу, в которой Фергюсон руководил физической гидрологией. Доктор Джихён Ким (доктор философии), ныне аспирант Университета Калгари и бывший доктор философии U of A. кандидат, которым совместно руководили Макинтош и Фергюсон, был первым автором.
Это исследование является одним из первых, в котором используется относительно новый метод криптона-81 для датирования глубоких подземных вод. В отличие от углерода-14, который ученые используют для определения возраста материалов до 40 000 лет, более длительный период распада радиоактивного криптона-81 можно использовать для расчета возраста воды до 1,2 миллиона лет.
Результаты исследования связаны с быстрыми геологическими изменениями за последние 3-10 миллионов лет на плато Колорадо, где начался резкий разрез (врезание или эрозия под руслом) большой реки Колорадо, сформировавшей Гранд-Каньон. вымывание древних грунтовых вод.
По словам Фергюсона, до разреза реки Колорадо плато Колорадо было относительно плоским, а морская вода палеозойской эры (от 500 до 250 миллионов лет назад) находилась в отложениях на сотни миллионов лет.
«По сути, то, что делал разрез, заключалось в создании стоков, которые позволяли воде с поверхности проникать и смывать древние сильно соленые воды в водоносных горизонтах как выше, так и ниже солевых отложений в центре глубокой системы подземных вод ».
Это исследование показывает, что эволюция ландшафта может привести к резкому изменению подземной среды за несколько миллионов лет — короткий период геологического времени , сказал Макинтош. Исследование полезно, потому что те же самые методы могут быть применены для характеристики мест в других местах, чтобы узнать, как они связаны с атмосферой и поверхностью, сказала она.
Недавно профинансированный проект на плато Колорадо под руководством Макинтоша также более подробно изучает взаимосвязь между подповерхностной гидрологией и жизнью, проверяя гипотезу о том, что глубокая циркуляция воды с поверхности могла повторно привить микробную жизнь в отложения, которые были глубоко погребены и стерилизованы высокими температурами в геологическом прошлом.
Команда планирует распространить эту работу на другие регионы, включая канадские прерии, где, по словам Фергюсона, произошли геологические события, такие как подъем Скалистых гор 80–50 миллионов лет назад и оледенение, охватившее большую часть Северной Америки, начавшееся примерно 2,8 миллиона лет назад. вызвало бы массовые гидрологические изменения.
«Особенно с точки зрения Саскачевана, мы думаем о различных способах использования недр, будь то хранение жидкостей из нефти и газа или связывание углерода, у нас будет это наследие в будущем», — сказал он. «Я не думаю, что мы действительно исследовали эти системы так, как могли бы или должны были».