블루홀
1. 개요
블루홀은 과거 빙하기 동안 해수면이 낮아졌을 때 형성된, 석회암 지형에 있는 수직 동굴 형태이다. 블루홀은 카르스트 과정을 통해 형성되며, 담수와 해수가 공존하는 경우가 많다. 벨리즈의 그레이트 블루홀, 중국 남중국해의 블루홀 등이 대표적이며, 다양한 생물과 퇴적층을 포함하고 있어 과학적 연구 가치가 높다. 블루홀은 탐험 과정에서 위험이 따르기도 한다.
| 유형 | 해양 동굴 또는 싱크홀 |
|---|---|
| 형성 | 탄산염 기반암 |
| 특징 | 수직으로 뚫린 큰 구멍 수면 아래에 위치 동굴 입구 또는 싱크홀 입구에서 시작 |
| 관련 현상 | 카르스트 지형 |
| 모양 | 원형에 가까운 형태 |
|---|---|
| 깊이 | 깊이가 매우 깊음 (수십 미터에서 수백 미터) |
| 너비 | 수십 미터에서 수백 미터에 이름 |
| 서식지 | 다양한 해양 생물 서식 |
|---|---|
| 특징 | 독특한 환경 조건 (산소 부족, 특이한 해류) |
| 생물 | 해양 식물, 어류, 갑각류, 무척추동물 |
| 유명 블루홀 | 딘스 블루홀 (바하마) 그레이트 블루홀 (벨리즈) 다합 블루홀 (이집트) 용의 구멍 (남중국해) 고우 블루홀 (몰타) 산타 마리아 블루홀 (브라질) 와이 블루홀 (괌) |
|---|
| 다이버 위험 | 급격한 수심 변화 강한 해류 질소 마취 위험 어두운 환경 방향 감각 상실 위험 |
|---|---|
| 기타 위험 | 수압, 장비 고장 |
| 특징 | 수중 동굴 시스템과 연결되는 경우 많음 |
|---|---|
| 연구 가치 | 고생물학 및 지질학 연구에 중요 |
| 관광 | 인기있는 다이빙 및 스노클링 장소 |
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해식동 -
그레이트 블루홀
벨리즈 해안의 거대한 해저 싱크홀인 그레이트 블루홀은 해수면 상승으로 침수된 카르스트 지형으로 형성되었으며, 자크 쿠스토에 의해 다이빙 명소로 알려져 탐사와 연구가 활발히 진행되고 있다. -
해식동 -
푸른 동굴 (카프리)
이탈리아 카프리 섬에 위치한 푸른 동굴은 좁은 입구로 들어오는 햇빛이 동굴 내부를 밝은 파란색으로 물들이는 독특한 자연 경관으로 유명하며, 로마 시대에는 황제의 수영장이나 해양 사원으로 사용되다가 1826년 재발견된 후 카프리 섬의 대표적인 관광 명소가 되었다. -
해양지질학 -
부니
부니는 해양 무산소 환경에서 유기물이 풍부하게 퇴적되어 형성되는 퇴적물로, 원유 기원암을 형성하며 비료나 에너지 자원으로 활용될 잠재력을 지닌다. -
해양지질학 -
배호분지
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싱크홀 -
돌리네
돌리네는 지하 암석 붕괴로 지표면에 생긴 큰 구멍으로, 자연적 또는 인위적 요인으로 발생하며 카르스트 지형에서 흔히 나타나 크기와 형태가 다양하고 갑작스러운 붕괴로 피해를 유발할 수 있어 지반 조사와 예방 대책이 중요하며, 최근 인위적 요인으로 인한 발생 증가가 사회적 문제로 인식되고 있다. -
싱크홀 -
그레이트 블루홀
벨리즈 해안의 거대한 해저 싱크홀인 그레이트 블루홀은 해수면 상승으로 침수된 카르스트 지형으로 형성되었으며, 자크 쿠스토에 의해 다이빙 명소로 알려져 탐사와 연구가 활발히 진행되고 있다.
2. 형성 과정
블루홀은 과거 빙하기 동안 해수면이 현재보다 100m 낮았을 때 형성되었다. 이 기간 동안, 이러한 지형들은 석회암이 풍부한 모든 지형에서 일반적으로 나타나는 빗물 침식과 화학적 풍화작용을 받았다. 빙하기가 끝나고 해수면이 상승하면서 이 과정은 종료되었다.
대부분의 블루홀에는 담수와 해수가 모두 포함되어 있다. 할로클라인은 이러한 블루홀에서 담수와 해수 사이의 경계면으로, 암석을 침식하는 부식 반응이 일어나는 곳이다. 시간이 지남에 따라 이것은 수직 동굴에서 뻗어나가는 측면 통로 또는 수평 "팔"을 만들 수 있다. 이러한 측면 통로는 상당히 길 수 있는데, 예를 들어 바하마의 소밀 싱크의 경우 600m가 넘는다.
블루홀은 카르스트 과정을 통해 형성되며 특정한 지형을 필요로 한다. 석회암, 석고, 대리석과 같은 암석은 용해성이 있으며, 용해 작용은 지하에 통로와 동굴 시스템을 만든다. 이 과정은 돌리네 형성과 결합하여 블루홀이 형성될 수 있도록 한다. 돌리네 형성은 한때 표층 암석의 용해 또는 지하 공동으로의 함몰에 의해 형성된 폐쇄된 저지였다.
대부분의 블루홀은 이러한 과정을 통해 형성되지만, 일부는 카르스트와 돌리네 과정에서 일반적으로 예상되는 통로나 동굴 시스템의 징후를 보이지 않는다. 이것은 일부 블루홀이 수직 암초 발달과 같은 다른 과정에 의해 발생할 수 있음을 시사한다.
일부 블루홀은 형성 과정에서 카르스트나 돌리네 과정을 경험하지 않는다. 이러한 블루홀은 기반암 용해와 붕괴를 통해 형성되며, 일반적으로 조석력, 탄산염 용해, 해수면 변동 또는 다이아제네시스의 영향을 받는 초기 탄산염(eogenetic carbonates)의 존재에 의해 영향을 받는다.
3. 종류 및 분포
중앙아메리카 벨리즈에는 세계에서 두 번째로 넓은 산호초가 있으며, 벨리즈 산호초 보호지역으로 유네스코 세계유산에 등록되어 있다. 이 중 Lighthouse Reef영어라고 불리는 산호초에는 직경 313m의 거대한 블루홀이 있으며, 그레이트 블루홀이라고도 불린다. 이 블루홀에는 지구의 눈이라는 별명이 붙어 있다.
남태평양 바누아투 공화국에서 가장 큰 섬인 에스피리투산토섬의 동쪽 해안 근처에는 6개의 블루홀이 있다. 루간빌 도시에서 약 20km 정도 떨어진 가장 가까운 블루홀은 가장 작기도 하며, 그 이름은 스란다(Suranda) 블루홀이다. CIRAD 농업 연구소 내부에 있는 자브리(Jabree) 블루홀, 리리(Riri) 블루홀, 마테블루(Matevulu) 블루홀, 잭키스(Jackie's) 블루홀, 그리고 샨판 해변보다 더 북쪽에 있는 블루러군(Blue lagoon)이 있으며, 이들은 각기 다른 푸른빛을 띈다.
세계 각지의 블루홀은 다음과 같다.
| 국가 및 위치 | 이름 | 깊이 | 기타 |
|---|---|---|---|
| 벨리즈 | 그레이트 블루홀 | 약 130m | 벨리즈 산호초 보호지역으로 유네스코 세계유산 등재. 직경 313m. |
| 바누아투 에스피리투산토섬 | 스란다(Suranda) 블루홀, 자브리(Jabree) 블루홀, 리리(Riri) 블루홀, 마테블루(Matevulu) 블루홀, 잭키스(Jackie's) 블루홀, 블루러군(Blue lagoon) | 6개의 블루홀이 존재하며, 각기 다른 푸른빛을 띔. | |
| 이집트 시나이반도 다합 | 블루홀(Blue Hole) | 약 130m | 직경 60m. |
| 중국 남중국해 파라셀 군도 | "三沙永樂竜洞"(Sansha Yongle Blue Hole) | 300m | 2016년 당시 세계에서 가장 깊은 블루홀. "南海之眼"(남중국해의 눈) 또는 "龙洞"(용의 구멍)이라고도 불림. |
| 미국 북마리아나 제도 로타섬 | '로타 블루' |
4. 생물 다양성
블루홀에는 다양한 미생물이 서식한다. 이들은 생지화학적 경로를 통해 블루홀 내에 독특하고 다양한 환경을 조성한다. 표면층에서는 시아노박테리아가 호흡하기 위해 산소, 용존 유기 탄소(DOC), 입자 유기 물질(POC) 및 엽록소의 농도가 낮아야 한다. 깊이가 증가함에 따라 다양한 종류의 미생물이 해당 깊이의 화학 및 영양소 가용성에 따라 특정한 생태적 지위를 형성한다.
유공충, 저서성 소형동물, 그리고 선충류를 포함한 미생물도 이러한 조직 패턴을 따르며, 자신들이 의존하는 영양소가 가장 풍부한 수심 지역에 서식한다. 주로 비선택적인 쇄설물 먹이 생물인 선충류는 블루홀 바닥의 무산소 조건을 견딜 수 있어 다른 종이 생존할 수 없는 곳에서도 생존할 수 있다. 이들은 침전된 유기물이 풍부하기 때문에 블루홀의 가장 깊은 곳에서 번성한다. 마찬가지로, 유공충은 깊은 곳에 서식하며, 깊이에 따라 다양성이 증가하기도 한다. 저서성 소형동물은 깊은 곳에서 발견되는 높은 황화물 농도를 견딜 수 없어 블루홀의 표면층에 남아 있다.
일반적으로 모든 생명체의 다양성은 연안 및 심해저 환경을 포함한 다른 다양한 해양 지역보다 블루홀에서 2~3배 더 높다. 미생물의 다양성이 클수록 더 큰 유기체와 그 다양성의 비례적인 증가가 예상된다.
지금까지 발견된 다양한 화석들은 블루홀에 존재했던 생명체의 종류를 보여준다. 해양 생물 및 해양 화석 외에도 악어와 거북 화석이 블루홀에서 발견되었다. 또한, 중요한 종류의 박테리아 군집도 발견되었는데, 이들은 대부분의 유기체에게 유독한 황화수소와 같은 황 화합물을 이용하여 생존한다. 이러한 특수한 박테리아는 미생물 생명의 화학 및 생물학에 대한 많은 통찰력을 제공한다.
중국의 경우, 남중국해의 파라셀 군도에 있는 블루홀의 상층부에서는 20종 이상의 어류가 발견되었지만, 일반적으로 해양은 수심 100미터를 넘으면 산소가 거의 없어지기 때문에 구멍 심부에는 생물이 없을 것으로 보인다.
5. 퇴적 작용
푸른 구멍에서 퇴적물의 축적은 독특하며, 퇴적 작용은 가장자리가 아닌 구멍의 중앙에서 발생한다. 다양한 종류의 퇴적물이 화석과 기후 기록을 보존하는 데 도움이 된다. 푸른 구멍에서 층을 형성하는 주요 퇴적물은 사프로펠(sapropel영어, 썩은 유기물), 부식질 이탄, 그리고 호성(lacustrine) 마르(marl, 이회토)이다. 이러한 층에서 미세 화석을 발견할 수 있다.
바하마에 있는 세 개의 푸른 구멍에서 채취한 퇴적물 코어를 분석한 결과, 깊이가 깊어질수록 사프로펠, 부식질 및 담수 이탄, 그리고 호성 마르가 더 많이 발견되었다. 약 150cm 깊이의 퇴적물 코어에서는 나무, 차라과, 그리고 히드로비이데아(Hydrobiidae)의 미세 화석이 발견되었다.
6. 화학적 특성
블루홀은 대략 원형이며 가파른 벽을 가진 함몰지로, 깊은 곳의 짙푸른 심해와 주변 얕은 곳의 밝은 파란색 물이 극명한 대비를 이루기 때문에 이러한 이름이 붙었다. 물 순환이 잘 되지 않아 특정 깊이 아래에서는 일반적으로 무산소성 환경이 되는데, 이는 대부분의 해양 생물에게는 불리하지만, 많은 수의 세균이 살아가게 한다. 짙푸른 색은 물의 높은 투명도와 밝은 흰색 탄산염 모래 때문이다. 청색광은 스펙트럼에서 가장 오래 지속되는 부분이다. 스펙트럼의 다른 부분들(적색, 황색, 그리고 마지막으로 녹색)은 물을 통과하는 동안 흡수되지만, 청색광은 흰색 모래에 도달하여 반사되어 돌아온다.
블루홀의 화학적 특징은 형성 과정에 따라 크게 달라진다. 모든 블루홀은 표면에 담수층이 있고 깊이가 깊어짐에 따라 염분이 더 높은 물이 존재한다. 많은 블루홀은 해양과 유사하게 밀도약층과 염분약층을 보인다. 많은 블루홀은 훌륭한 퇴적물 함정 역할을 하며, 최후 빙기 최대기까지 거슬러 올라가는 기후 및 화석 기록을 보존할 수 있다. 블루홀이 이러한 기록을 보존할 수 있는 이유는 대부분의 블루홀에 무산소성 저층수가 존재하기 때문이다. 안정적인 수소 및 산소 동위원소를 사용하여 블루홀 내부의 물이 어디에서 유래했는지 확인하는 데 도움을 줄 수 있다. 과학자들은 많은 블루홀에 대기성 또는 해양성 염수가 존재한다는 것을 발견했다. 이러한 수주(水柱)에서 물의 기원을 확인할 수 있으면 과학자들은 조석의 영향을 얼마나 받는지 알 수 있다. 대부분의 블루홀은 담수에서 과염호수에 이르는 염분 범위를 갖는다. 통로와 통행로를 통해 기수가 유입될 수도 있다. 블루홀과 주변 해양에서 동일한 주요 이온의 동위원소가 발견되면 이러한 블루홀이 조석의 영향을 받고 해양 수원(水原)을 가지고 있다고 결론지을 수 있지만, 동위원소가 대기성 렌즈에서 발견되는 것과 유사하다면 그 기원은 대기성이다.
7. 탐사
2009년, 과학자 팀은 바하마에 있는 7개의 푸른 구멍을 연구하기 위해 150회가 넘는 잠수를 진행했다. 이들은 무산소 환경에서 생존하는 박테리아를 조사했는데, 이는 산소나 햇빛 없이도 번성하는 유기체가 존재하는 우주생물학과 같은 분야와 연결될 수 있었다.
2018년에는 또 다른 과학자 그룹이 최신 기술의 잠수정 두 대를 사용하여 벨리즈의 그레이트 블루 홀을 탐험했다. 이 탐험을 통해 내부의 첫 번째 3차원 지도를 만들었으며, 종유석, 황화수소층 등 육안으로 보기 힘든 세부 사항들을 포착했다.
2019년 5월과 9월에는 플로리다주 사라소타 해안에서 30마일 떨어진 곳에 위치한 "앰버잭 홀"이라는 푸른 구멍을 탐험했다. 모트 해양 연구소, 플로리다 애틀랜틱 대학교, 조지아 공과대학교, 미국 지질조사국, NOAA 해양 탐사 사무소의 사람들이 참여하여 구멍 주변과 내부의 생명체, 해수 구성, 바닥 퇴적물에 대한 정보를 수집했다. 2020년 8월에는 "그린 바나나"라는 더 깊은 푸른 구멍에 대한 후속 탐험이 계획되어 있다.
이러한 성공적인 탐험과는 대조적으로, 많은 탐험가들이 푸른 구멍 바닥에 도달하려는 시도에서 사망했다. 이집트에 있는 홍해 블루홀은 "다이버들의 묘지"라는 별명을 가지고 있는데, 적어도 40명의 다이버가 사망한 것으로 알려져 있다.
중국의 연구기관은 남중국해의 파라셀 군도(시사군도)에 있는 크레센트 군도(永樂環礁중국어) 동부의 산호초 안에 있는 블루홀을 해중 탐사 로봇을 이용하여 조사하여 수심이 300미터에 달한다고 발표했다. 이는 2016년 당시 세계에서 가장 깊은 블루홀로 여겨졌다. 중국에서는 이 구멍이 이전부터 현지 주민과 어민들에게 "南海之眼"(남중국해의 눈)이나 "龙洞"(용의 구멍)이라고 불렸다고 보도되고 있으며, 삼사시 정부는 2016년7월 24일 이 블루홀을 "三沙永樂竜洞"(Sansha Yongle Blue Hole)으로 명명했다. 구멍 상층부에서는 20종 이상의 어류가 발견되었지만, 수심 100미터를 넘으면 산소가 거의 없어 구멍 심부에는 생물이 없을 것으로 보인다.