В междисциплинарном исследовательском проекте, координируемом Центром Гельмгольца по исследованию окружающей среды (UFZ), исследователи обнаружили метровые дымоходы на дне Мертвого моря. Они образуются в результате спонтанной кристаллизации минералов из грунтовых вод с чрезвычайно высоким содержанием соли, вытекающих со дна озера, сообщают ученые в журнале Science of the Total Environment.
Впервые обнаруженные, эти жерла являются важным ранним индикатором предупреждения о провалах. Эти кратеры проседания образуются в районе вокруг Мертвого моря и представляют значительную опасность для населения.
Мертвое море — это высокодинамичная система: его уровень падает примерно на один метр в год уже более 50 лет, поскольку оно отрезано от основных притоков и теряет большое количество воды из-за испарения из-за засухи и жары. Таким образом, поверхность опустилась примерно на 438 метров ниже уровня моря.
Это снижение уровня озера, граничащего с Израилем, Иорданией и Западным берегом под палестинской администрацией, имеет значительные последствия, особенно для грунтовых вод. Уровень грунтовых вод падает, что делает все более трудным для соседних стран доступ к ресурсам грунтовых вод.
Гидрогеолог UFZ Кристиан Зиберт в течение многих лет исследовал, как меняется динамика системы грунтовых вод в этом регионе и как водоносные горизонты находят новые пути в пластах горных пород как на суше, так и под Мертвым морем. Команда водолазов, которую он направил, обнаружила на дне озера отверстия в форме дымохода, из которых выбрасывается мерцающая жидкость.
«Они поразительно похожи на черных курильщиков в глубоком море, но система совершенно другая», — говорит исследователь UFZ. Ученые из областей минералогии, геохимии, геологии, гидрологии, дистанционного зондирования, микробиологии и изотопной химии из десяти научно-исследовательских институтов были вовлечены в исследование и анализ этого явления.
В то время как черные курильщики вдоль срединно-океанического хребта выбрасывают горячую воду, содержащую сульфиды, на глубину в несколько тысяч метров, исследователи Мертвого моря обнаружили, что через трубы на дне озера вытекают сильносоленые грунтовые воды.
Но откуда берется соль? Объяснение: грунтовые воды из окружающих водоносных горизонтов проникают в соленые отложения озера, вымывая чрезвычайно старые и толстые слои породы, состоящие в основном из минерала галита. Затем они впадают в озеро в виде рассола.
«Поскольку плотность этого рассола несколько ниже, чем у воды в Мертвом море, он поднимается вверх, как струя. Он похож на дым, но это соленая жидкость», — объясняет Зиберт.
Контакт с озерной водой приводит к тому, что растворенные соли, особенно галит, спонтанно кристаллизуются после выхода из дна озера, где они образуют впервые наблюдаемые в мире жерла. Они могут вырасти на несколько сантиметров в течение одного дня. Многие из тонких дымоходов были высотой от одного до двух метров, но среди них есть и гиганты высотой более семи метров и диаметром более 2–3 метров.
Небольшие следы 36 Cl, радиоизотопа из космоса, и генетическая проверка пресноводных микробов в воде из дымоходов показали, что белые курильщики берут свое начало в водоносных слоях в окрестностях. Таким образом, соли не были поглощены до последних нескольких метров перед тем, как вода попала в Мертвое море.
Эти белые курильщики особенно важны, поскольку они могут служить ранним индикатором предупреждения о провалах. Это кратеры проседания грунта шириной до 100 метров и глубиной до 20 метров, тысячи которых образовались вдоль Мертвого моря за последние десятилетия.
Они образуются в результате карстификации недр, то есть растворения массивных слоев соли. Это приводит к образованию гигантских полостей, над которыми в любой момент может обрушиться земля.
«На сегодняшний день никто не может предсказать, где появятся следующие провалы. Они также опасны для жизни и представляют угрозу для сельского хозяйства и инфраструктуры», — говорит Зиберт.
Исследовательской группе удалось показать, что дымоходы образовались там, где впоследствии произошло обрушение поверхности земли на большой площади, а процесс карстификации, по-видимому, был особенно эффективным.
«Это делает белых курильщиков выдающимся инструментом прогнозирования для определения зон, которым грозит обрушение в ближайшем будущем», — говорит он.
Автономные водные суда, оснащенные многолучевыми эхолотами или гидролокаторами бокового обзора, могут использоваться для картирования дымоходов с высокой степенью точности. «Это был бы единственный на сегодняшний день и очень эффективный метод для определения регионов, подверженных риску неминуемого обрушения», — объясняет Сиберт.
