. 지하수가 지속적으로 흐르면서 석회 동굴이 생성된다고 하는데 그 원리가 어떻게 되나요?

Question

석회암 지대의 지하에서 탄산이 녹아 있는 지하수가 흐르고 있는데요. 지하수가 지속적으로 흐르면서 석회 동굴이 생성된다고 하는데 그 원리가 어떻게 되나요?

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안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

석회 동굴은 물에 녹지 않는 석회암이 이산화탄소가 녹아 있는 약산성의 지하수와 만나 물에 잘 녹는 탄산수소칼슘으로 화학 변화를 일으키며 씻겨 나가는 용식 작용으로 형성되었습니다. 석회암 동굴의 형성 과정을 좀 더 자세히 설명해 드리겠습니다.

먼저, 빗물이 대기 중이나 토양 속 미생물 호흡으로 발생한 이산화탄소를 흡수하면 약산성을 띠는 탄산 수용액 상태가 되고, 약산성 지하수가 석회암의 주성분인 단단한 탄산칼슘과 반응하면, 물에 매우 잘 녹는 이온 형태인 탄산수소칼슘으로 전환되어 액체 속에 녹아듭니다. 지하수가 석회암 지층의 미세한 틈을 따라 수만 년 이상 끊임없이 흐르면서 주변 암석을 녹여 내어, 시간이 흐름에 따라 틈새가 커지면서 거대한 지하 통로와 광장 형태의 석회 동굴이 만들어집니다.

동굴이 형성된 후, 칼슘 이온을 가득 품은 물방울이 동굴 천장에 맺히면 공기 중으로 이산화탄소가 빠져나가면서 역반응이 일어나며, 이때 녹아 있던 탄산칼슘이 다시 고체로 침전되면서 천장에는 종유석이, 바닥에는 석순이 형성됩니다.