학문

빗물에 녹아든 이산화탄소가 석회암을 용해시키면서 동굴이 만들어지는 과정을 설명해 주세요.

석회암 동굴은 지하수의 화학적 작용으로 형성됩니다. 빗물에 녹아든 이산화탄소가 석회암을 용해시키면서 동굴이 만들어지는 과정을 설명해 주세요.

2개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

    석회암 동굴은 빗물이나 지하수의 화학적 침식 작용으로 형성됩니다. 우리나라는 대뾰적으로 단양에 있는 고수동굴, 강원도에 환선굴, 고씨굴 등이 있어요.

    석회암 동굴은 비가 내릴 때 대기 중이나 토양 속의 이산화탄소가 빗물에 녹아들면 약한 산성을 띤 탄산이 만들어지는데, ​이 산성 지하수가 석회암 지층의 틈새로 스며들면, 석회암의 주성분인 탄산칼슘과 화학 반응을 일으킵니다.

    이 과정에서 탄산칼슘이 물에 잘 녹는 탄산수소칼슘으로 변해 용해되면서 점차 거대한 동굴이 형성됩니다.

    ​이후 동굴 내부에 고인 지하수에서 이산화탄소가 공기 중으로 빠져나가면, 녹았던 탄산칼슘이 다시 침전되면서 천장에는 종유석, 바닥에는 석순, 둘이 만난 석주 같은 독특한 석회암 동굴 지형이 만들어집니다.

    제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.

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    채택된 답변
  • 안녕하세요. 석회암 동굴은 빗물과 이산화탄소가 일으키는 화학적 작용이 오랜 시간 반복되는 과정에서 형성되는 것입니다. 빗물이 대기와 토양을 통과하는 과정에서 이산화탄소를 흡수하면 약한 산성을 띠는 물이 되는데요, 이 물이 땅속으로 스며들어 석회암층에 닿으면, 석회암의 주성분인 탄산칼슘과 화학 반응을 일으켜 물에 잘 녹는 형태의 물질로 바뀌게 됩니다. 결과적으로 석회암이 조금씩 용해되면서 작은 틈과 균열이 점차 넓어집니다.

    이 과정은 수천 년에서 수백만 년에 걸쳐 매우 천천히 진행되는데요, 처음에는 단순히 눈에 띄지 않을 정도로 작은 균열이 생기지만, 빗물과 지하수가 계속해서 같은 경로를 따라 흐르면서 석회암을 지속적으로 녹이기 때문에 균열은 점점 커지고 서로 연결되는 것입니다. 결과적으로 사람이 들어갈 수 있을 정도의 넓은 통로와 거대한 지하 공간이 형성되어 석회암 동굴이 만들어집니다. 또한 동굴 내부에서는 물이 천장에서 떨어지거나 바닥을 따라 흐르면서 녹아 있던 탄산칼슘이 다시 석출되는데요, 이때 천장에는 종유석이, 바닥에는 석순이 자라며, 오랜 시간이 지나면 서로 연결되어 석주가 형성되기도 합니다. 이처럼 석회암 동굴은 빗물에 녹아든 이산화탄소가 석회암을 천천히 용해시키는 화학적 과정과, 이후 탄산칼슘이 다시 석출되는 과정이 반복되어 만들어지는 지형이라고 보시면 되겠습니다. 감사합니다.