Синие дыры: морские пещеры и провалы в карбонатном основании.

Введение

Морская пещера или карстовая воронка, открытая к поверхности, в карбонатном основании.

Голубая дыра – это крупная морская пещера или карстовая воронка, открытая к поверхности и образовавшаяся в берегу или на острове, сложенном карбонатными породами (известняком или коралловым рифом). Голубые дыры обычно содержат воду, подверженную влиянию приливов, с пресной, морской или смешанной химией. Они простираются ниже уровня моря на большую часть своей глубины и могут обеспечивать доступ к подводным пещерным проходам. Хорошо известные примеры – «Драконья дыра» (в Южно-Китайском море) и, в Карибском бассейне, «Большая голубая дыра» и «Голубая дыра Дина». Голубые дыры отличаются от ценотов тем, что последние представляют собой внутренние пустоты, обычно заполненные пресными грунтовыми водами, а не морской водой.

Описание

Голубые дыры – это приблизительно круглые, крутостенные углубления, получившие своё название из-за резкого контраста между тёмно-синими, глубокими водами их глубин и более светлыми голубыми мелководьями вокруг них. Циркуляция воды в них слабая, и они обычно аноксичны ниже определённой глубины; эта среда неблагоприятна для большинства морских обитателей, но, тем не менее, может поддерживать большое количество бактерий. Глубокий синий цвет обусловлен высокой прозрачностью воды и ярко-белым карбонатным песком. Синий свет – наиболее устойчивая часть спектра; другие его части – красный, жёлтый и, наконец, зелёный – поглощаются при прохождении через воду, но синий свет достигает белого песка и возвращается при отражении. Самая глубокая голубая дыра в мире – Таам Джа' в заливе Четумал, глубина которой была установлена в 2024 году. Вторая по глубине – Драконья дыра, или Лонгдонг, в Южно-Китайском море, а третья по глубине голубая дыра в мире – Голубая дыра Дина, расположенная в бухте к западу от города Клэрэнс-Таун на острове Лонг-Айленд, Багамские острова. Другие голубые дыры достигают примерно половины этой глубины – около . Диаметр верхнего отверстия обычно варьируется от (Голубая дыра Дина) до (Большая голубая дыра в Белизе). Самая большая голубая дыра в целом (с учётом глубины и ширины) находится в 100 километрах от побережья Белиза. Большая голубая дыра имеет ширину 300 метров и глубину 125 метров.

Формирование

Голубые дыры образовались в прошлые ледниковые периоды, когда уровень моря был ниже, чем в настоящее время. В это время эти образования подвергались той же эрозии от дождей и химическому выветриванию, что характерно для всех территорий, богатых известняком. Этот процесс завершился с повышением уровня моря в конце ледникового периода. Большинство голубых дыр содержат как пресную, так и соленую воду. Галоклин – это граница между пресной и соленой водой в этих голубых дырах, где происходит коррозионная реакция, разрушающая породу. Со временем это может приводить к образованию боковых проходов или горизонтальных "ветвей", отходящих от вертикальной пещеры. Эти боковые проходы могут быть весьма протяженными; например, более в случае с Саумил-Синком на Багамах. Голубые дыры формируются в результате карстовых процессов и требуют определенного типа топографии. Горные породы, такие как известняк, гипс и мрамор, растворимы, и их растворение создает подземные проходы и пещерные системы. Этот процесс в сочетании с образованием долин позволяет формироваться голубым дырам. Долинные образования – это бывшие закрытые впадины, образованные растворением поверхностных пород или обрушением в подземную полость. Большинство голубых дыр формируются в результате этих процессов, хотя некоторые не демонстрируют признаков проходов или пещерных систем, которые обычно ожидаются от карстовых и долинных процессов. Это позволяет предположить, что некоторые голубые дыры могут быть вызваны другими процессами, такими как развитие вертикальных рифов. Некоторые голубые дыры не подвергаются карстовым или долинным процессам в процессе своего формирования. Они образуются в результате растворения и обрушения коренных пород, обычно под влиянием приливных сил, растворения карбонатов, колебаний уровня моря или наличия эогенетических карбонатов. Например, были обнаружены в голубых дырах. Важные типы бактериальных колоний также были найдены в голубых дырах. Из-за условий в голубой дыре они вынуждены существовать за счет серных соединений, таких как сероводород, которые токсичны для большинства организмов. С увеличением глубины многочисленные ветви и подветви микробов создают специфические ниши, основанные на химии и доступности питательных веществ на данной глубине. Различные виды осадочных пород помогают сохранять окаменелости и климатические записи. Основными осадочными породами, накапливающимися и образующими слои в голубых дырах, являются сапропель, детритный торф и лакустриновые морфы. В этих слоях можно обнаружить микроокаменелости. Анализ кернов из трех голубых дыр на Багамах показал, что с глубиной содержание сапропеля, детрита, пресноводного торфа и лакустриновых морфов увеличивается. На глубине около 150 см в кернах были найдены микроокаменелости древесины, харофитов и гидробиид.

Blue holes formed during past ice ages, when the sea level was lower than at present. During these times, the formations were exposed to the same erosion from rain and chemical weathering that is common to all limestone rich terrains. The process ended once the sea level rose at the end of the ice age. Most blue holes contain both freshwater and saltwater. The halocline is the boundary surface between the freshwater and the saltwater in these blue holes where a corrosive reaction takes place that eats away at the rock. Over time this can create side passages, or horizontal "arms", that extend from the vertical cave. These side passages can be quite long; e. g., over in the case of the Sawmill Sink in the Bahamas. Blue holes are formed through Karst processes and require a specific type of topography. Rocks such as limestone, gypsum and marble are soluble and dissolution creates passages and cave systems underground. This process in combination with doline formation permits blue holes to be formed. Doline formations were once closed depressions formed by solution of superficial rock or subsidence collapse into an underground void. Most blue holes are formed through these processes although some do not show any sign of passages or cave systems as would be normally expected from karst and doline processes. This suggests that some blue holes may be caused by other processes such as vertical reef development. Some blue holes do not experience karst or doline processes during their formation. They form through bedrock dissolution and collapse, usually influenced by tidal forcing, carbonate dissolution, sea level fluctuations, or the presence of eogenetic carbonates. for instance, have been found in blue holes. Important types of bacterial colonies have also been found in blue holes. Due to the conditions of a blue hole, they are forced to live off sulfur compounds like hydrogen sulfide, which are toxic to most organisms. As depth increases, many branches and sub branches of microbes create specific niches based on the chemistry and nutrient availability of that depth. Many different kinds of sediment help preserve fossils and climate records. The main sediments that build up and create layers in blue holes are sapropel, detrital peat, and lacustrine marls. Within these layers, microfossils can be found. Sediment cores taken from three blue holes in the Bahamas showed that with depth, more sapropel, detrital and freshwater peat, and lacustrine marls were found. At about 150 cm of sediment core, microfossils of wood, Charophytes and Hydrobiidae were found.

Химия

Химия голубых дыр значительно различается в зависимости от способа их образования. Все голубые дыры имеют слой пресной воды на поверхности и более соленую воду с увеличением глубины. Многие из них характеризуются пикноклинами и галоклинами, демонстрирующими эти зоны, подобно окружающему их океану. Многие голубые дыры являются отличными накопителями осадочных пород и могут сохранять климатические и палеонтологические данные, датируемые последним ледниковым максимумом. В ходе более чем 150 погружений ученые под руководством Кита Тинкера изучали бактерии, способные выживать в аноксических условиях. В отличие от многочисленных успешных экспедиций, многие исследователи погибли, пытаясь достичь дна голубой дыры. Голубая дыра Красного моря в Египте получила прозвище "Кладбище дайверов", поскольку там погибло по меньшей мере 40 дайверов.

Риски погружения

Несмотря на красоту и притягательность голубых дыр, они одни из самых опасных мест для дайвинга. Азотный наркоз начинает проявляться на глубине ниже 21,34 м, вызывая дезориентацию и изменение сознания. Дайверы, испытывающие азотный наркоз, могут настолько запутаться, что не смогут вернуться в более мелкие воды, и некоторые так и не возвращаются на поверхность. Прозрачность воды и освещенность значительно снижаются с глубиной, усиливая дезориентацию дайверов. Кроме того, дайверам необходимо помнить о животных, которые могут встретиться в этих дырах. В голубых дырах наблюдались виды акул, включая бычьих акул, рифовых акул и акул-молот, и иногда они нападают на людей.