안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
고수동굴 같은 석회동굴의 종유석과 석순은 이산화탄소가 포함된 빗물이 석회암을 녹인 뒤, 동굴 내부에서 이산화탄소가 빠져나가며 탄산칼슘이 다시 앙금으로 침전되는 과정을 통해 형성됩니다. 그 과정을 설명해 드릴게요.
공기 중과 토양 속의 이산화탄소를 흡수한 빗물은 약한 산성을 띠게 되며 이 빗물이 석회암 지대를 통과할 때, 석회암의 주성분인 탄산칼슘을 녹여 탄산수소칼슘 형태로 바뀝니다. 석회 성분이 많이 포함된 물방울이 암석의 미세한 틈을 따라 동굴 천장으로 배어 나오면 기압 변화로 인해 물속에 녹아 있던 이산화탄소가 동굴 공기 중으로 빠져나가게 되고, 이로 인해 화학 평형이 깨지면서 녹아 있던 탄산칼슘이 다시 단단한 고체 결정으로 돌아갑니다.
물방울이 천장에 맺혀 있는 동안 이산화탄소가 날아가고 남은 탄산칼슘 앙금이 천장에서 조금씩 남아 굳어지는 과정이 수천, 수만 년 동안 반복되면서 마치 고드름처럼 아래를 향해 길게 자라나는 것이 종유석입니다. 또한, 천장에서 떨어진 물방울이 동굴 바닥에 부딪힐 때도 남아 있던 이산화탄소가 추가로 빠져나가 바닥에 떨어진 탄산칼슘 결정이 차곡차곡 위로 쌓이며 마치 죽순처럼 아래에서 위로 자라나는데, 이것이 바로 석순입니다.