કાળો સમુદ્ર દુનિયામાં સૌથી મોટો મીરોમિક્ટિક તટપ્રદેશ છે જ્યાં ઊંડા પાણી એ પાણીની ઉપરની સપાટીની સાથે ભળતા નથી, જે વાતાવરણમાંથી ઑક્સીજન પ્રાપ્ત કરે છે. પરિણામ સ્વરૂપ, કાળો સમુદ્રની 90% કરતાં વધારે જળરાશિ અનોક્સીક પાણીની છે. પ્રવર્તમાન જળ રસાયણશાસ્ત્રની સાપેક્ષ સ્થિતિ પ્રાથમિક રીતે તટ-પ્રદેશના સ્થાનિક ભૂગોળ અને તેમાં ભળતી નદીઓ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે, જે એક મજબૂત સ્તરીય શિરોબિંદુ માળખામાં પરિણામે છે અને એક સાપેક્ષ જળ સંતુલન બનાવે છે. ઉપરની સપાટીઓ સામાન્યપણે ઠંડી, ઓછી ગાઢ અને ઊંડી જળરાશિ કરતાં ઓછી ખારી હોય છે, કેમ કે તે વિપુલ પ્રમાણમાં નદી વ્યવસ્થા દ્વારા પોષાય છે, જ્યારે ઊંડી જળ રાશિ ભૂ-મધ્યના હુંફાળા, ખારા પાણીમાંથી ઉદભવે છે. ભૂ-મધ્યથી આવતો આ ગાઢ અંતર્પ્રવાહ કાળો સમુદ્રની બહાર નીકળી માર્મરા સમુદ્રમાં જતાં સપાટી પરના તાજા જળ-પ્રવાહ દ્વારા સંતુલિત રહે છે અને તે રીતે સ્તરીકરણ અને ખારાશના સ્તરને જાળવી રાખે છે.

સપાટી પરના પાણીમાં સરેરાશ પ્રતિ હજારે 18 થી 18.5 ભાગની ખારાશ રહેલી હોય છે (મહાસાગરોની 30 થી 40ની તુલનામાં) અને બાયોટીક પ્રવૃત્તિને ટકાવી રાખવા માટે જરૂરી પોષકો તેમજ પ્રાણવાયુ ધરાવે છે. આ જળરાશિ તટ-પ્રદેશના ઉપરવાસમાં જાતે ઉદભવતાં ચક્રવાતની સાથે અવર-જવર કરે છે જેને રીમ પ્રવાહ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જે પાણીને કાળો સમુદ્ર ઘેરાવાની આસપાસ ફેરવતું રહે છે. આ લાક્ષણિકતાની અંદર જ બે નાના ચક્રો ગતિમાન હોય છે, જે તટ-પ્રદેશના પૂર્વી અને પશ્ચિમી વિસ્તારને આવરી લે છે. રીમ પ્રવાહની બહારની બાજુએ, તટીય પટ્ટીની આસપાસ પાણીના ઊંચા ઉઠવાને કારણે અને 'હવાની આંતરિક ગતિ'ને કારણે ઉપરથી સ્થાયી દેખાતાં સંખ્યાબંધ તટીય વમળો બને છે. આ લાક્ષણિકતાઓની આંતર-વાર્ષિક તાકાત મોસમી વાતાવરણ અને નદીઓના જળ-પ્રવાહ દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે. સપાટી પરની જળ-રાશિનું તાપમાન મોસમ પ્રમાણે થી મુજબ અલગ-અલગ હોઈ શકે છે. 

સપાટી પરની જળ-રાશિની બરાબર નીચે વચ્ચે આવનાર એક ઠંડુ થર – કોલ્ડ ઈન્ટરમિડીએટ લેયર (CIL) (સીઆઈએલ) જોવા મળે છે. આ થર ઠંડા, સપાટી પરના ખારા પાણીનું બનેલું હોય છે, જે સ્થાનિક વાતાવરણની ઠંડક અને શિયાળાના મહિનાઓ દરમિયાન ઘટી જતાં નદીના જળ-પ્રવાહનું પરિણામ હોય છે. આ પાણીનું ઉત્પાદન મુખ્ય વમળોના કેન્દ્રમાં અને ઉત્તર –પશ્ચિમ તરફના ટેકરા પર નિર્ભર કરે છે અને કેમ કે પાણી ઊંડી જળ-રાશિમાં પ્રવેશી શકે એટલી ઘનતા ન ધરાવતું હોવાના લીધે, આઈસોપાઈકનલ એડવેકેશન ઊભું થાય છે, જેનાથી સમગ્ર તટીય-પ્રદેશના પાણી અલગ-અલગ દિશામાં ફંટાઈ જાય છે. CIL (સીઆઈએલ)નો આધાર મુખ્ય રૂપે થર્મોક્લાઈન, હેલોક્લાઈન અને પાઈક્નોક્લાઈન દ્વારા પર અંકિત કરવામાં આવે છે અને આ ઘનતાની અસમાનતા જ ઊંડા પાણીના એકલપણા માટેનું મુખ્ય તંત્ર બની રહે છે. 

પાઈક્નોક્લાઈનની નીચે, ખારાશ વધીને 22 થી 22.5 ppt (પીપીટી) અને તાપમાન વધીને ની આસપાસ થઈ જાય છે. જલીય-રસાયણ વાતાવરણ પ્રાણવાયુ ધરાવતી જગ્યાએથી બિન પ્રાણવાયુ ધરાવતી જગ્યા તરફ ગતિ કરે છે, કેમ કે ડુબેલાં બાયોમાસ બેક્ટેરિયાનું વિઘટન બધો જ મુક્ત પ્રાણવાયુ વાપરી કાઢે છે. એક્સ્ટ્રીમોફાઈલ બેક્ટેરિયાની કેટલીક પ્રજાતિઓ કઑર્ગેનિક સામગ્રીના ઑક્સીડેશનમાં સલ્ફેટ(SO)નો ઉપયોગ કરવામાં સક્ષમ હોય છે, જે હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડ(HS) બનાવવા તરફ પ્રેરે છે. તે સલ્ફાઈડને આયર્ન સલ્ફાઈડ્સ પાઈરાઇટ, ગ્રીગાઈટ અને આઈરન મોનોસલ્ફાઈડમાં અવક્ષેપણ થવા માટે સમર્થ કરે છે, તેમજ શંખમાં મળી આવતા કાર્બોનેટ પદાર્થ જેવાં કે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ(CaCO)નું વિલયન કરે છે. ઍંથ્રોપોજેનિક નમૂનાઓ જેમ કે વહાણનું ખોખું જેવા ઑર્ગેનિક પદાર્થ, સારી રીતે સચવાય છે. સપાટી પરના ઉચ્ચ ઉત્પાદકતાના સમયગાળા દરમ્યાન, ટૂંકુ જીવન ધરાવનાર એલગલઓના વિકાસથી એક ઑર્ગેનિક સભર થર બને છે જેને સેપરોપેલ્સ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. વિજ્ઞાનીઓએ વાર્ષિક ફાઈટોપ્લાંક્ટોનના વિકાસની નોંધ કરી છે જે નાસા (NASA) દ્વારા લેવામાં આવેલી આ વિસ્તારની ઘણી બધી તસવીરોમાં જોઈ શકાય છે. આ લાક્ષણિકતાઓના પરિણામે કાળો સમુદ્રએ દરિયાઈ પુરાતત્ત્વવિદોનું ધ્યાન આકર્ષિત થયું છે કેમ કે પ્રાચીન જહાજોના ભંગાર ખૂબ જ સારી રીતે સચવાઈ રહેલા મળી આવ્યા છે, જેમ કે બાઈઝેંટાઈન ભંગાર સિનોપ ડી, જે તૂર્કીના સિનોપના દરિયા કિનારે ઍનોક્ષિક થરમાં સ્થિત છે.

નમૂનાઓ દર્શાવે છે કે ઍસ્ટેરોઈડના અથડામણના બનાવ સમયે હાઈડ્રોજન સલ્ફાઈડના વાદળોથી કાળો સમુદ્રના જીવો પર સ્વાસ્થયનો ખતરો રહેલો છે – કે પછી – જે લોકો કાળો સમુદ્રના તટીય-પ્રદેશોમાં રહે છે તેમના જીવન પર પણ ખતરો રહેલો છે.

જળ વિજ્ઞાન અને જળ-રસાયણશાસ્ત્ર
પુરાતત્ત્વ
ભૂસ્તરશાસ્ત્ર અને બાથાઇમેટ્રી
નામ