Un immense réservoir d’eau douce se cache sous le Grand Lac Salé

Des chercheurs de l’Université de l’Utah ont analysé les données et ont découvert que l’eau douce remplissait les sédiments sous la surface très salée du lac, atteignant des profondeurs de 3 à 4 kilomètres, soit environ 10 000 à 13 000 pieds. L’enquête par hélicoptère a été réalisée l’année dernière après que des scientifiques ont observé de l’eau douce émergeant sous pression dans certaines parties du lit du lac exposé dans la baie de Farmington, formant monticules inhabituels couvert de roseaux denses de phragmites.

Selon l’auteur principal Michael Zhdanov, l’étude marque la première fois que la technologie AEM détecte avec succès de l’eau douce sous la fine couche d’eau salée conductrice à la surface du Grand Lac Salé. L’équipe a également cartographié l’étendue de l’eau douce sous la baie de Farmington et estimé la profondeur des sédiments saturés d’eau en identifiant la structure sous-jacente du sous-sol.

« Nous avons pu répondre à la question de savoir quelle est la profondeur de ce réservoir potentiel et quelle est son étendue spatiale sous la marge orientale du lac. Si vous connaissez la profondeur, la largeur et l’espace poreux, vous pouvez calculer le volume potentiel d’eau douce », a déclaré Zhdanov, professeur distingué de géologie et de géophysique et directeur du Consortium pour la modélisation et l’inversion électromagnétiques, ou CEMI.

Recherche financée par l’État sur un aquifère nouvellement découvert

Les résultats ont été publiés dans la revue affiliée à Nature Rapports scientifiques. Ce travail fait partie d’une initiative de recherche plus large dirigée par le Département de géologie et de géophysique de l’Université de l’Utah et financée par le Département des ressources naturelles de l’Utah. L’objectif est de mieux comprendre les eaux souterraines situées sous le Grand Lac Salé, le plus grand lac terminal de l’hémisphère occidental.

Des professeurs chevronnés et des étudiants diplômés ont contribué à cet effort continu, qui a déjà donné lieu à deux études supplémentaires, et d’autres sont attendues.

Les nouveaux résultats indiquent que l’eau douce pourrait se déplacer vers l’intérieur du lac plutôt que de rester près des bords, ce à quoi s’attendent généralement les scientifiques. L’hydrologue Bill Johnson, co-auteur des études sur les eaux souterraines, a souligné à quel point cette tendance est inhabituelle.

« Ce qui était inattendu, ce n’était pas la lentille de sel que nous voyons près de la surface de la plage. C’est que l’eau douce en dessous s’étend si loin vers l’intérieur du lac et peut-être sous tout le lac. Nous ne savons pas », a déclaré Johnson lors d’une récente apparition sur KPCW. Émission de radio scientifique cool. « Ce à quoi nous nous attendrions normalement en tant qu’hydrologues, c’est que cette saumure occupe tout le volume sous ce lac. Elle est plus dense que l’eau douce. On s’attendrait à ce que l’eau douce des montagnes entre quelque part à la périphérie. Mais nous constatons qu’elle entre vers l’intérieur. Et il y a ce qui semble être un volume profond de cette eau douce entrant sous cette lentille saline. « 

L’eau douce pourrait aider à réduire les poussières toxiques

La recherche a été motivée par l’apparition de monticules circulaires sur le lit asséché du lac de la baie de Farmington au cours des dernières années. Ces formations mesurent 50 à 100 mètres de diamètre et sont couvertes de grands roseaux atteignant environ 15 pieds. À mesure que les niveaux d’eau du lac ont baissé, environ 800 milles carrés de lit de lac exposé sont devenus une source croissante de pollution par la poussière affectant les communautés voisines.

Johnson et ses collègues étudient si les eaux souterraines artésiennes pourraient être utilisées en toute sécurité pour réduire la poussière, qui contient des métaux nocifs.

« Il y a des effets bénéfiques de cette eau souterraine que nous devons comprendre avant d’en extraire davantage. Un objectif de premier ordre est de comprendre si nous pouvons utiliser cette eau douce pour mouiller les points chauds de poussière et les arroser de manière significative sans trop perturber le système d’eau douce », a déclaré Johnson. « Pour moi, c’est un objectif primordial car c’est très pratique et il est peu probable que nous puissions remplir suffisamment Farmington Bay et d’autres parties de la plage pour éviter l’apparition de taches de poussière à des altitudes plus élevées. Ce serait un excellent moyen d’y parvenir. »

Johnson, avec ses collègues dont Mike Thorne et Kip Solomon, recherche des fonds pour étendre la recherche afin de couvrir une plus grande partie du lac.

Des levés aéroportés révèlent la structure souterraine

Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé des relevés électromagnétiques aéroportés pour mesurer la résistivité électrique jusqu’à environ 100 mètres, leur permettant ainsi de distinguer l’eau douce de l’eau salée, qui conduit l’électricité plus facilement. Pour effectuer les travaux, Johnson et Zhdanov ont embauché une équipe géophysique canadienne pour faire voler des instruments suspendus sous un hélicoptère en février 2025. L’avion a complété 10 lignes de levé est-ouest à travers la baie de Farmington et la partie nord de l’île Antelope, couvrant un total de 154 milles.

L’équipe de Zhdanov a utilisé les données pour cartographier les endroits où l’eau douce rencontre l’eau salée sous terre. L’un des monticules couverts de roseaux était situé directement au-dessus d’un point où l’eau douce montait à travers une rupture de la couche imperméable sous le lac.

« Le rouge signifie très conducteur, le bleu signifie résistif », a expliqué Jdanov en expliquant la carte. « Vous voyez clairement que près de la surface il y a de l’eau salée, 10 mètres en dessous il y a de l’eau douce résistive. Vous voyez clairement qu’il y en a partout. »

L’imagerie 3D révèle des caractéristiques géologiques profondes

Le groupe de recherche du CEMI a développé une méthode permettant de créer des images 3D détaillées du sous-sol en combinant des données électromagnétiques aéroportées avec des mesures magnétiques. En utilisant cette approche, l’équipe a produit un modèle tomographique s’étendant profondément sous la baie de Farmington, offrant de nouvelles informations sur le cadre géologique et hydrologique de la région.

Leur analyse montre que le sous-sol sous la playa est relativement peu profond, moins de 200 mètres de profondeur, avant de chuter brusquement jusqu’à des profondeurs de 3 à 4 kilomètres. Cette transition abrupte se produit sous l’un des monticules de phragmites et marque une limite structurelle majeure qui mérite une enquête plus approfondie.

« C’est pourquoi nous devons étudier l’ensemble du Grand Lac Salé. Nous connaîtrons alors le haut et le bas », a déclaré Jdanov. « Pour étudier le sommet, nous utilisons des méthodes électromagnétiques aéroportées, qui nous donnent l’épaisseur de la couche saline et l’endroit où l’eau douce commence sous la couche saline. Pour étudier le fond, nous utilisons des données magnétiques. Nous utilisons différentes techniques pour étudier l’étendue verticale de ces sédiments saturés d’eau douce, afin de trouver la profondeur jusqu’au sous-sol. »

Bien que cette étude initiale n’ait couvert qu’une petite partie du lac, Zhdanov estime qu’il est possible d’étendre les levés aéroportés sur toute la superficie du lac, soit 1 500 milles carrés.

Une étude complète pourrait appuyer les décisions régionales en matière de gestion de l’eau et aider à orienter des efforts similaires visant à localiser l’eau douce sous les lacs terminaux du monde entier.