우리나라에는 수 많은 석회동굴이 있다. 현재까지 파악된 것만 해도 총 1,000 여개 소에 달하는 것으로 추정되고 있으나 실제로는 이보다 많은 동굴이 있을 것이다. 이들 석회동굴의 용식미형태는 다양하다. 따라서 본 연구에서는 포화수대에서 형성된 동굴 속의 용식작용으로 이루어진 동굴 미지형, 동굴 지물들에 대하여 논하고저 한다. 순환수대에서의 동굴 생성물과 미지형은 단조롭고 뚜렷하다고 하겠지만, 이와 반대로 포화수대 동굴 속의 미지형들은 그 모두가 용식작용으로만 이루어지는 것이다. 이들 미지형은 계속 순환수대 동굴로의 이행 때문에 침식ㆍ삭박작용도 가해지는 경우가 있어 이른바 복합적인 미지형이 남게 되는 것이다. 현재 우리나라에는 수 많은 석회동굴이 있으나 개발되어 공개되고 있는 동굴 중에서는 단양의 고수동굴과 동해시의 천곡동굴에서 이와 같은 용식미지형을 볼 수 있다. 앞으로 이들에 대한 보다 계측적이고 구체적인 학술적 연구가 기대되는 바이다.
카르스트는 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이다. 용식은 카르스트 지형에 있어 가장 우세한 과정이 아니며, 또한 지배적인 과정도 아니지만, 그것은 다른 유형의 지형에서 형성되는 결과보다 용해질 암석에서 더 다양한 역할을 하기 때문이다. 용식의 가장 중요한 역할은 바위의 침투성을 증가시키면서 지하의 공간을 확대시키는 데 있다. 이는 지하수에 의해 지표면의 점진적인 용식적인 변화인 카렌, 석문, 용천, cockpit 및 mogote, sinkholes, hum 등의 카르스트 지형을 창출한다. 수문학의 대표적인 이론인 Darcy's Law가 용식지형에서는 전혀 적용되지 않는다는 검증 결과만 하더라도 카르스트가 얼마나 다양하고 복잡한 수문학적인 형성과정을 가지고 있는가를 알 수 있을 것이다. 특히 Darcy의 법칙은 비등방성과 비균질적인 투수층에는 적용되지 않는다. 왜냐하면 카르스트 지역에서는 1차삼투율(primary transmissivity)의 공극율에 따른 투과율이 적용되는 일반적인 암석에서의 결과보다 2차삼투율(secondly transmissivity인 단층선, 균열, 절리면 등에 의한 투과율이 훤씬 증대되기 때문이다. 따라서 카르스트수문학은 자연수의 용식작용에 의하여 형성되는 지형이지만 투수성, 지하수의 유속, 동공속의 소지류의 구배, 입수율과 배출율 등이 일반적인 수문학과 다른 결과를 나타내고 있다.
백석동굴은 중국 연변지역에서 유일하게 동굴이라 할 수 있는 규모의 동굴이며 위도상으로 보아 중국에서 가장 북쪽에 있는 물의 용식작용으로 형성된 동굴이다. 백석동굴은 50년대 초기 벌써 민간에 의해 발견되였으나 학술적으로 조사 연구한 적은 아직 없는 것으로 알고있다.(중략)
백석동굴은 중국 연변지역에서 유일하게 동굴이라 할 수 있는 규모의 동굴이며 위도상으로 보아 중국에서 가장 북쪽에 있는 물의 용식작용으로 형성된 동굴이다. 백석동굴은 50년대 초기 벌써 민간에 의해 발견되었으나 학술적으로 조사 연구한 적은 아직 없는 것으로 알고있다.(중략)
백석동굴은 중국 연변지역에서 유일하게 동굴이라 할 수 있는 규모의 동굴이며 위도상으로 보아 중국에서 가장 북쪽에 있는 물의 용식작용으로 형성된 동굴이다. 백석동굴은 50년대 초기 벌써 민간에 의해 발견 되였으나 학술적으로 조사 연구한 적은 아직 없는 것으로 알고있다.(중략)
동굴 퇴적물의 형성과정은 1단계 기권 (Atmosphere): 빗방울 (H2O) 이 대기중에서 CO2의 혼합으로 산성비 (H2CO2)가 되어 석회암 (CaCO3)에 떨어져서 최초의 용식작용이 시작된다. 2단계 토양권 (Pedosphere): 산성비와 석회암성분이 합쳐 형성된 가용성 화합물 (Ca(HCO3)2)은 식생부식(植生腐植)에 의한 토양 (Humic acidic soils) 에 의해 기반암의 용식이 촉진 되어 지표에는 Karren과 석문 (석문(石門) Natural Bridge), 와지 (Dolines, Sinkholes) 지형을 형성시키고, 암석의 분순물은 지표에 남겨져서 결국 적색풍화토 (Residuum, Risidual Redish Soils) 를 만든다. 3단계 암권 (Lithosphere): 용식작용에 의해 지상에서 지하 로 확대되어진 모암의 균열을 타고, 지하의 공간이 지하수의 유입과 유출에 의해 점차 확대되어 동공형의 Conduites; Voids; Shaft 이라는 특수지형을 형성시키고,동굴의 천정으로부터 나온 Ca(HCO3)2 는 탄산염의 지속적인 분해 공급에 의해 동굴내에는 종류석, 석순, 유착석 (Speleothem)등의 새로운 동굴지형 (Speleoscape)을 조성하게 된다. 4단계 수권 (Hydrosphere): 동굴의 형성작용을 거친 물은 동굴지하수로 잔여 Calcite를 함유한 채로 유출 (Spring) 된다. 동굴을 떠난 잔여 Calcite는 또다시 하천유역에 침전시켜서 석회화 단구형의 집적지형 (Tufa Formation: Tufa Dam, Tufa Flowstone)을 최종적으로 동굴을 나와 외벽 이나 하천의 바닦에 형성하는 과정을 거치면서 카르스트 지형의 발달과정이 1차적인 순환을 마치게 된다.
본 연구에서는 2005년 6월 지반침하가 발생한 전남 무안군 무안읍 교촌리 일대의 기반암의 분포를 조사하고, 지반침하의 원인인 석회질암의 용식작용과 지반침하 현상을 추적했다. 연구지역의 지표에서는 운모편암과 유문암이 관찰되나, 지하에는 크고 작은 공동을 갖는 석회질암이 분포한다. 또한 지반침하지역 북측의 우회도로를 따라 폭이 최대 300 m이고, 길이가 4 km 이상의 두꺼운 석회암 층이 분포하고 있다. 이러한 석회암의 분포 규명은 이후에 발생할 수 있는 석회공동에 의한 지반침하를 예측하는데 매우 유용한 자료가 될 것이다. 이 지역 석회질암은 심한 전단변형을 받아 소규모의 습곡과 단층으로 교란되어 있다. 석회질암층에 형성된 습곡의 배사 부분에 소규모의 공동들이 자주 발견된다. 이는 습곡작용 시 약화된 석회질이 용해되어 공동이 형성된 것으로 판단된다. 또한 석회질암 내에는 다양한 두께의 편암이 협재되어 있는데, 이 편암은 주로 판상광물(녹니석, 운모)과 석영으로 구성되어 있다. 풍화된 암석 시료의 절단면을 보면 편암의 흑운모가 녹니석으로 변질되고, 이어서 편암 주변부터 방해석이 용식되어가는 현상이 관찰된다. 이는 석회질암에 협재된 판상광물 틈새로 지하수가 침투하여 석회암의 용식이 시작되었음을 시사한다. 즉, 위의 두 가지 메커니즘에 의해 무안지역의 석회질암층에서는 공동이 생성되었을 것으로 보인다. 저수지(불무재)의 매립과 농업용수의 과다 양수와 같은 이유로 공동을 지지하는 지하수가 고갈되거나, 공통퇴적물이 유실되어 지반침하가 일어난 것으로 해석된다.
석회동굴은 카르스트 지형 지역에서 지하 형성물로 나타나는 공동지역으로, 이 공동화된 공간에 2차적으로 석순, 석주, 종유석 등이 침전되어 생긴 동굴이다. 이런 카르스트 지형은 석회암 지층에서 용식작용으로 생겨나는데, 우리나라에서는 북쪽은 평안남도 동반지역과 함경남도의 남부서경지역, 황해도 서남부, 그리고 강원도 남부지역, 추가령 구조곡의 일부들이 해당한다. 그리고 남쪽은 문경 - 단양 - 제천 - 영월 - 평창 - 정선 - 삼척 - 강릉에 걸친 지역들이다. 따라서 우리나라의 석회암동굴들은 그 대부분이 조선계 대석회암통의 막동 석회암 층에 분포되고 있다.(중략)
대금굴은 3년여 동안 암석 틈새를 들춰내며 150m쯤 물길을 찾아 들어가, 다시 18m의 수직동굴로 하강하여 좁은 틈새를 비집고 70m를 들어가는 악전고투의 탐사 끝에 2003년 동굴을 발견했다. 이렇게 3년여 동안 발굴된 대금굴은 또다시 4년여 동안의 모노레일 설치와 동굴내부 관람로 및 조명설치 등의 공사를 거쳐 2097년 6월 5일 일반 공개를 하였다. 총 길이 610m 중 4분의 3정도는 동굴 입구로 향하는 산길이고 나머지는 동굴 안쪽 길이다. 승강장에서 동굴 내부 140m에 설치된 "대금역"까지는 약 7분이 걸린다. 운전석이 없고 자동으로 운행하기 때문에 앞뒤로 동굴 안팎이 잘 보인다. 동굴 내부에 열차를 타고 들어가는 건 분명 이색체험이다. 그러나 모노레일 내부에 울리는 비발디의 "사계"라든지 동굴 벽에 붙여 놓은, 네온 빛에 가까운 퍼런 빛깔의 조명이 조용한 동굴 감상에 역효과가 초래될 수도 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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