Locating Zones and Quantify the Submarine Groundwater Discharge into the Eastern Shores of the Dead Sea-Jordan

Ziel der vorliegenden Studie war es, die Grundwasser-Austrittszonen entlang des östlichen Randes des Toten Meeres zu lokalisieren und die austretenden Mengen zu bestimmen. Die Studie basiert auf der Anwendung verschiedener Techniken: erstens der Temperatur- und Tiefen-Abhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit; zweitens Verfolgung eines natürlichen chemischen Tracers (Radon 222); drittens thermische Abbildung durch Infrarot-Aufnahmen und letztens der elektromagnetischen Strahlungsmessung. Zusätzlich wurden schematische geologische und hydrogeologische Modelle des Untersuchungsgebietes berücksichtigt.Der Wasserkörper des Toten Meeres teilt sich in zwei Schichten entsprechend der elektrischen Leitfähigkeit (EC) und dem Temperatur-Verlauf mit der Tiefe. Die obere Schicht wird unterteilt in zwei Glieder. Das obere erstreckt sich von der Wasseroberfläche bis in eine Tiefe von 15 bis 25 m. Das untere Glied reicht von dieser Grenze bis in eine Tiefe von 40 m ; es is charakterisiert durch hohen TDS -Gehalt und niedrige EC. Die untere Schicht wurde von 40 m Tiefe bis zur Endtiefe der Beprobung (ca 100 m) beobachtet. Laborexperimente wurden ausgeführt, um die Beziehung zwischen EC bei gegebener Temperatur und den ungewöhnlich hohen TDS -Gehalten des Toten Meeres zu bestimmen. Die Experimente zeigen, daß die EC ihren Maximalwert von 202 mS/cm bei einer Salinität von etwa 267 g/l erreicht, von wo aus die EC mit weiter steigendem TDS wieder sinkt und bei 404 g/l etwa 175 mS/cm beträgt. Der niedrigste EC - Wert von 156 mS/cm wurde bei einem TDS von etwa 460 g/l beobachtet.Im Suweimah - Gebiet strömt das Grundwasser in den oberen 16 m des Toten Meeres ein. Im Zarka Ma'in - Gebiet geschieht das in den obersten 25 m, und im Mujeb-Gebiet in den oberen 18 m. Als Grund für den höchsten TDS-Gehalt im unteren Schichtglied der oberen Wasserschicht wird die sehr hohe Evaporation durch sehr hohe Sommer-Temperaturen am Toten Meer angesehen. Dadurch steigt die Dichte der obersten Wasserschicht über die der darunterliegenden. Darauf sinkt Wasser dieser dichtesten obersten Zone unter die Zone, die auf Grund des einströmenden Grundwassers leichter ist und daher zum Aufsteigen tendiert.Die Messung des natürlichen Tracers Radon 222 zeigt, daß die höchsten Radon-Konzentrationen in Gebieten nahe der Küste vorliegen. Das bedeutet, daß der größte Grundwasserzustrom nahe der Küstenlinie stattfindet. Weiterhin wurden die höchsten Radon-222-Konzentrationen in Zarqa Ma'in in einer Tiefe von 7 m gefunden, in den übrigen 3 Stationen wurden sie in einer Tiefe von 12 m beobachtet. Auch das zeigt, daß die Grundwasser-Eintritte in den oberen 20 m des Toten Meeres liegen in Übereinstimmung mit den EC- und Temperatur-Befunden. Die Menge des eindringenden Grundwassers wurde mit Hilfe des Radon-222 -tracers zu 135,7 million m3/Jahr für das Suweimah-Gebiet, zu etwa 128,5 Millionen m3/Jahr für das Zarqa Ma'in-Gebiet, zu etwa 33,7 Million m3/Jahr für das Zara -Gebiet und zu etwa 90,3 Million m3/Jahr für das Mujeb-Gebiet geschätzt. Die Gesamtmenge des über dei östliche Küstenlinie des Toten Meeres eintretenden Grundwassers beträgt damit 388,2 Millionen m3/Jahr. Zusaetzlich wurde der submarine Grundwasser-Zustrom zu 181 MCM/jahr abgeschaetzt, basierend auf der mischung der TDS- Gehatter, und mittels Darcy s Gesetz ist 57 MCM/jahr. Zusammenfassend liegt der submarine Grundwasser- Zustrom wohl zwischen 200 und 300 MCM/jahr.Thermische Infrarot-Abbildung (TIR) wurde benutzt, um thermische Anomalien entlang der Ostküste zu identifizieren und so die exakten Grundwassereintritte zu lokalisieren. Das Verfahren zeigt auch die landseitig benachbarten Quellen. Eine Vielzahl von untermeerischen Grundwasseraustrittten wurde identifiziert, wobei die hauptsächlichen Zonen die Zarqa Ma'in - Zara - und Mujeg -Gebiete sind. Die höchsten Temperatur-Differenzen zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser des Toten Meeres wurde in Zarqa Ma'in und Zara Gebieten gefunden, da dort heiße Quellwässer in das Tote Meer fließen. Die TIR-Abbildungen zeigen, daß der Grundwassereintritt bis zu zwischen 350 und 750 m von der Küstenlinie entfernt liegt.Die elektromagnetische Strahlung (EMR) identifiziert durch Energie-Anomalien aktive Störungen und Brüche und auch Lösungshohlräume (Erdfälle) landseitig entlang der Ostküste. Diese Elemente werden als Schwächezonen für die subaquatischen Grundwasserzutritte betrachtet. Die höchste EMR wurde in dem Suweimah- Gebiet beobachtet, wo viele größere Störungen und nicht- durchgebrochene Lösungshohlräume identifiziert wurden. Das unterstützt die Befunde mittels des chemischen Tracers, die die höchsten Grundwasserzutritte in diesem Gebiet anzeigen. Aber auch in den Zara-, Zarqa- und Mujeb-Gebieten wurden einige größere Störungen und nicht- durchgebrochene Lösungshohlräume beobachtet.Die geologischen und hydrogelogischen Modelle zeigen, daß die Hauptfließrichtung des Grundwassers westwärts und nordwestwärts in Richtung Totes Meer verläuft

Microbial and Chemical Characterization of Underwater Fresh Water Springs in the Dead Sea

Due to its extreme salinity and high Mg concentration the Dead Sea is characterized by a very low density of cells most of which are Archaea. We discovered several underwater fresh to brackish water springs in the Dead Sea harboring dense microbial communities. We provide the first characterization of these communities, discuss their possible origin, hydrochemical environment, energetic resources and the putative biogeochemical pathways they are mediating. Pyrosequencing of the 16S rRNA gene and community fingerprinting methods showed that the spring community originates from the Dead Sea sediments and not from the aquifer. Furthermore, it suggested that there is a dense Archaeal community in the shoreline pore water of the lake. Sequences of bacterial sulfate reducers, nitrifiers iron oxidizers and iron reducers were identified as well. Analysis of white and green biofilms suggested that sulfide oxidation through chemolitotrophy and phototrophy is highly significant. Hyperspectral analysis showed a tight association between abundant green sulfur bacteria and cyanobacteria in the green biofilms. Together, our findings show that the Dead Sea floor harbors diverse microbial communities, part of which is not known from other hypersaline environments. Analysis of the water’s chemistry shows evidence of microbial activity along the path and suggests that the springs supply nitrogen, phosphorus and organic matter to the microbial communities in the Dead Sea. The underwater springs are a newly recognized water source for the Dead Sea. Their input of microorganisms and nutrients needs to be considered in the assessment of possible impact of dilution events of the lake surface waters, such as those that will occur in the future due to the intended establishment of the Red Sea−Dead Sea water conduit

Seismic Surface-wave Prospecting Methods for Sinkhole Hazard Assessment along the Dead Sea Shoreline

International audienceThe Dead Sea (DS) coastal areas have been dramatically hit by sinkhole occurrences since around 1990. It has been shown that the sinkholes along both Israeli and Jordanian shorelines are linked to evaporate karst cavities that are formed by slow salt dissolution. Both the timing and location of sinkholes suggest that: 1) the salt weakens as the result of unsaturated water circulation, thus enhancing the karstification process; and 2) sinkholes appear to be related to the decompaction of the sediments above karstified zones. The location, depth, thickness and weakening of salt layers along the DS shorelines, as well as the thickness and mechanical properties of the upper sedimentary deposits, are thus considered as controlling factors of this on-going process. The knowledge of shear-wave velocities (Vs) should add valuable insights on mechanical properties of both the salt and its overburden. We have suggested Vs estimation using surface-wave prospecting methods, based on surface-wave dispersion measurements and inversion. Two approaches have been used. Along the Israeli shoreline, Vs mapping has been performed to discriminate weak and hard zones within salt layers, after calibration of inverted Vs near boreholes. It has been shown that there is a Vs increase in the DS direction. Initially examined weak zones, located near the salt edge, associated with karstified salt, are characterized by Vs values of 760–1,050 m/s, and extend 60–100 m from the salt edge in the DS direction. Hard salt zones with velocity Vs values greater than 1,500 m/s are located at distances of more than 100–220 m from the salt edge. Finally, transition zones (1,050 < Vs < 1,500 m/s) have a 40–160 m spread. On a Jordanian site, roll-along acquisition and dispersion stacking has been performed to achieve multi-modal dispersion measurements along linear profiles. Inverted pseudo-2-D Vs sections present low Vs anomalies in the vicinity of existing sinkholes and made it possible to detect decompacted sediments associated with potential sinkhole occurrences. Moreover, Vs profiles showed a high velocity unit at 40–50 m depth that can be interpreted as a salt layer

Annual effective dose of radon in groundwater samples for different age groups in Obuasi and Offinso in the Ashanti Region, Ghana

n/