석회 동굴 안에 종류석과 석순이 자라나는 화학적 원리는 무엇인가요?

Question

수만 년의 세월 동안 석회암 동굴 안에는 천장에서 고드름처럼 매달린 종유석과 바닥에서 솟아오른 석순이 신비롭게 자라납니다. 석회 동굴 안에 종류석과 석순이 자라나는 화학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

석회 동굴 내부에서 종유석과 석순이 자라나는 화학적 원리는 탄산칼슘의 용해 및 침전 반응 때문입니다. 쉽게 말해, 빗물이 이산화탄소를 흡수해 약산성이 되면 석회암을 녹였다가, 동굴 안에서 이산화탄소가 다시 빠져나가면서 녹았던 석회 성분이 고체로 굳어지는 원리입니다.

지하수가 동굴 내부로 흘러들어 가면 공기 중으로 이산화탄소가 빠져나가고, 이에 따라 화학 평형이 이동하는 역반응이 일어나며 물에 녹았던 칼슘 성분이 다시 녹지 않는 고체 탄산칼슘 결정으로 굳어집니다.

물방울이 천장에 매달려 있는 동안 이산화탄소가 빠져나가며 매달린 물방울 가장자리에 탄산칼슘이 도넛 모양으로 정착해 밑으로 자라 종유석이 되고, 천장에서 떨어진 물방울이 바닥에 부딪힐 때 남은 이산화탄소가 한 번 더 빠져나가며, 바닥에서부터 탄산칼슘이 위로 쌓여 자라면 석순이 됩니다. 참고로 오랜 세월 동안 종유석과 석순이 계속 자라 마침내 하나로 만난 돌기둥을 석주라고 합니다.