작성일 : 13-10-22 15:15
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how limestone caves are formed
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글쓴이 :
mooni (115.♡.136.202)
 조회 : 2,362  추천 : 0
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http://www.youtube.com/watch?v=PpbxFpAZmSQ -3D 영상
[석회동굴 limestone caves]
여름이 다가오면서 많은 사람이 더위를 피해 산이나 계곡, 바닷가로 향합니다. 그러나 이들 못지않은 피서지가 있는데 바로 천연동굴인데요. 천연동굴은 내부 온도가 바깥 온도보다 20도 이상 낮은 섭씨 14~16도를 항상 유지합니다. 그냥 진기한 관광명소라고만 생각했던 석회동굴에 놀라운 과학적 비밀이 숨어있다고 하는데요.
고수동굴은 고생대의 석회암층에서 만들어진 석회동굴입니다. 고수동굴의 진가는 덜 훼손된 동굴 내부의 화려한 경관에서 나오는데요. 고수동굴은 본디 경관이 눈부신 데다 훼손이 적어 태고의 신비를 대부분 간직하고 있습니다. 고수동굴 내에는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 등 다양한 동굴 생성물이 전 구간에 걸쳐 발달해 있습니다. 동굴 생성물의 발달 밀도가 가장 높은 동굴 중 하나로, 동굴 내 가장 안쪽의 통로 형태와 벽면과 천장에 용식 또는 침식지형이 매우 발달해 있습니다. 게다가 고수동굴의 미공개 구간은 훼손되지 않은 다양한 동굴 생성물들이 원형 그대로 보존돼 있습니다.
단양 고수동굴은 누가 발견했는지 정확히 알려지지 않고 있습니다. 다만 고수동굴은 오래전부터 사람들의 출입이 있었으며 6.25 때는 피난처로도 이용됐다고 하는데요. 이 동굴이 세상에 널리 알려진 것은 1973년 10월 한국동굴학회 조사단에 의해서입니다. 고수동굴이란 이름이 붙여진 것은 임진왜란(1592년) 이후로 고수동굴이란 명칭은 ‘고수리’란 지명에서 유래됐습니다. 구전으로 전해지는 설화에는 임진왜란 때 한양에서 충북지역으로 피난 온 밀양 박씨 형제가 있었다고 하는데요. 아우는 청주에 정착했고 형은 안식처를 찾아 계속 산간벽지를 배회하던 중 경치가 아름다워서 이곳(고수리)에 머물렀다고 합니다. 형이 이곳에 머문 또 다른 이유도 전해집니다. 타고 가던 말의 발에 병이 나서 이곳에 머물렀다는 설도 있는데요. 키가 큰 풀(갈대)이 우거진 이곳에 정착해 살았다고 해 ‘고수리’라 했다는 설도 있습니다. 이후 시간이 지나면서 ‘옛 고(古)’ 자로 바뀌어 불리면서 현재에 이르게 됐으며, 고수동굴은 이런 연유로 ‘고숲굴’, ‘고수굴’ 등 여러 이름으로 불렸으나 현재는 고수동굴로 고정됐다고 하는데요. 박쥐가 많이 살았다고 해서 ‘박쥐굴’이라 불리기도 했습니다.
[생성되는 원리는 무엇인가요?]
석회동굴은 흔히 ‘카르스트 지형’, 혹은 ‘카르스트 작용’에 의한 산물이라고 일컫는데, 여기서 ‘카르스트’는 용식 지형을 총칭하여 이르는 말입니다. 석회동굴은 석회암 지대에서 만들어지는 동굴로서, 석회암을 이루고 있는 광물이 산성을 띄는 물에 쉽게 녹는 성질 때문에 형성되는데, 이를 용식작용이라고 합니다. 용식은 이산화탄소가 녹아있는 약산성의 물에 의하여 석회암과 같은 용해성 암석들의 표면이 용해되어 침식되는 현상을 말하는데요. 흔히 산성비에 대리석 유적들이 손상되고 있다는 뉴스를 접할 수 있습니다. 그게 다 이 용식작용에 의한 현상인데요. 그래서 석회동굴은 지하수면 근처에서 특히 잘 만들어집니다
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[어떻게 형성되나요?]
석회동굴이 형성되는 과정을 살펴보면, 지표에서 스며드는 빗물이나 지하를 흐르는 지하수와 공기 중의 이산화탄소를 만나 탄산을 이루게 되고, 이것이 석회암과 만나면 석회암이 녹으면서 동굴이 형성되기 시작합니다. 석회암이 계속 녹으면서 동굴은 점차 확장되고 종유석, 석순, 석주와 같은 동굴이 만들어지는데요. 시간이 지나고 지하수면이 낮아지면서, 지하수는 석회암 내 갈라진 틈을 따라 흐르게 되어 다양한 모양의 동굴을 형성하게 되는 것입니다.
[보충설명]
석회동굴은 석회암 속에 만들어지는 동굴이다. 석회암은 탄산칼슘 성분의 방해석이라는 광물로 이루어져 있으며, 이 방해석은 산성을 띠는 물에 쉽게 녹는 성질이 있다. 따라서 석회동굴은 약한 산성을 띤 빗물과 지하수에 잘 녹는 화학적 특성 때문에 만들어진다고 할 수 있다.
석회동굴이 형성되는 과정을 보면, 우선 하늘에서 내리는 비가 공기중에 포함된 이산화탄소와 반응하여 탄산이되고, 석회암의 표면에 떨어지면서 석회암을 조금씩 녹이게 된다. 그런데 석회암을 녹일 수 있는 산성의 물은 공기중에서만 만들어지는 것이 아니라 식물이 자라는 토양에서도 형성된다. 즉 식물이 죽어서 쌓이고 썩으면 유기산이 발생하는데, 이 때 지표에 떨어지는 빗물과 지하수가 땅 속을 지나면서 산성을 띠게 되는 것이다.
석회동굴의 형성을 중요한 영향을 미치는 것으로 ‘지하수면’을 빼놓을 수 없다. 지하에 모든 암석의 작은 틈 사이는 모두 물로 채워져 있는데, 이 지하수의 맨 윗면이 바로 지하수면이다. 우리가 시골의 우물에 가 보면 항상 우물 속에 물이 고여있는 것을 볼 수 있는데 이 물의 표며이 바로 지하수면이며, 우물 아래의 모든 암석의 틈은 물로 채워져 있다는 얘기가 된다. 비가 많이 내리면 우물의 물이 올라가고, 가뭄이 들면 우물의 물이 내려가는 것처럼 지하수면도 하늘에서 내리는 비의 양에 따라 올라가거나 내려간다.
일반적으로 지하수면은 점차 낮아지기 때문에 수직 방향으로 여러 층의 동굴이 발달하고, 과거 지하수면에서 만들어진 동굴은 현 지하수면의 위에 남게 됩니다. 동굴 속에 흐르던 물이 아래에 있는 동굴로 빠져나가기 때문에 위에 있는 동굴은 물이 줄어들어 전체적으로 성장이 멈추게 되는데요. 이는 우리나라와 같이 산 중턱에 동굴이 발달하는 경우 흔히 볼 수 있는 전형적인 과정입니다. 석회동굴이 빗물과 지하수를 만나 처음 만들어져서 용식에 의해 계속 성장하고, 암석의 약한 부분을 따라 계속 흐르면서 동굴이 복잡해지는데요. 부분적으로는 천장이나 벽이 무너져서 규모가 커지거나 형태가 변하기도 합니다. 그리고 동굴의 천정이 완전히 무너져서 지표로 노출되기도 하며, 이때 동굴이 처음 발견되기도 하고 입구의 기능을 하게 됩니다.
[석주와 석순, 종유석]
석회동굴 안을 통과하는 탄산칼슘이 풍부한 물 중 일부는 천장에서부터 천천히 떨어지며 녹아있던 탄산칼슘이 쌓여 고드름 모양의 석회암인 종유석을 만들게 됩니다. 물방울이 떨어지는 바닥에서도 비슷한 현상으로 탄산칼슘의 침전이 일어나 죽순이 자라듯 석순을 만드는데요. 오랫동안 이것이 자라면서 결국 서로 맞닿아 기둥을 형성하게 되는데, 이것을 석주라고 부릅니다. 종유석과 석순이 붙어 기둥을 이룬 후에도 성장이 멈추는 것이 아니라 물이 기둥 표면을 따라 흐른다면 탄산칼슘의 침전은 계속되어 단면의 모양을 동심원으로 만들면서 계속 자라는데요. 석순과 종유석은 반드시 쌍을 이루며 성장하는 것은 아닙니다. 적절한 양의 물이 떨어지는 것과 적절한 속도, 그리고 동굴의 습도 등 다양한 변수에 따라 종유석 혹은 석순이 생기기도 하고 생기지 않기도 합니다.
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