The Wooro cave speleothem displays comparatively very less developed characteristics due to its unactive fluviation, less soluable carbonate rocks, 3nd disconnected short voids. The Weoro cave consists of stalactite, stalagmite, flowstone, rimstone, and moonmilk, however, it is not exhibite soda straw, cave pearl, pisolites, curtain, drapery, cave flower, anthodite, cave coral, helictite. heligmite, boxwork, pendent and, cemented shield. The main cause of the underdevelopment speleothem of the Wooro cave probably less peneturated waters or less calcite compostion of the carbonate rocks.
Yangdan Cave displays as a Vadose Cave rathre than a Phreatic Cave due to its fluvial activated ramnants of the cave beds and walls. Geochemistry experiments of the speleothem (stalactite and stalagmite)were generated in order to find out the cave material characteristics using XRD. The results present that the composition of the cave materials consists of Calcite, Dolomite, Quartz, K, K-Feldspar. Plagioclasc, Illite, and Kaolinite. These materials commonly exhibited less mineral composition than other caves. In terms of calcite compostion of the cave the upper cave materials (d=3.049) contain less than lower cave materials (d=3.055). Finally the calcite compostion of the cave materials between stalactite (d=3.055) and stalagmite (d=3.054) displays simillar values.
This Paper is a study on the duality of speleothem that appeared in 'Hyeob Jae Cave' which is designated as the natural monumen. No.236. It is located at Hyeob Jae Ri, Hanrim Eub, Bug Je-ju Gun, Je-judo. The findings are as follows. 1. The distribution range of the shelly sand which has maximum thickness of $10m{\pm}$ and average of $3m{\pm}$ was $3.2m^2$. 2. The desert hollow acted to promote the speleothem deposits in the lava tunnel with lava mound formed by lavapilz and artificial breaksand wall. 3. The main component of the pseudo limestone cavern was carbonate Calcium from shelly sand. And the deposition of speleothem in the Cave was accelerated after the volcanic erupsion of Biyang island in 1002. A.D. 4. The secondary depositions of Calcite recognized as speleothem up to now it can be used for the pseudo karst in general. 5. It seems that the variety of the cave deposits is decided depending upon the geology, land form, climate, vegetations and the structural environmental factors. 6. It seems that the wondering development of accretionary deposits caused by encrusting has a close relation with intermittent seepage of ground water. 7. Finally, we can acknowledge the coexistent duality of speleothem by shelly sand along with the joint and the lava stalactites formed at the same time with the lava tunnel on the ceiling where there was no seepage.
동강 유역에는 이미 알려진 석회암 동굴이 30여기 발달되어 있다. 이들중 학술적 가치와 아울러 관광자원으로서의 개발의 가치가 높은 동굴로는 백용동굴, 화암굴, 절골굴 등이 있으나 이들 중 으뜸은 백용동굴이다. 따라서 필자는 수몰 위기에 놓인 천연기념물 제260호로 지정된 백용동굴의 2차생성물(speieothem)과 동굴 계통을 과학적으로 분석하고 체계화 함으로써 사라질지도 모를 백용동굴의 모습을 후세에 영구히 남기고자 여기에 동굴 퇴적물 및 그 경관을 중심으로 한 동굴현상을 상론하기로 한다. 백용동굴의 휘귀경관으로서는 (1) 위석순(pseudo stalagmite) (2) 석화(anthodites) (3) 기형석순(erratic stalagmites) (4) 동굴방폐(cave shield) (5) 암하(lost river) (6) 규석 (cave flint) (7) 함정 (Pit fall) 등 일곱 가지가 있으나 기타로도 일반적이며 부수적인 관련 사항들도 종합하였다.
성류굴 주변에 분포하고 있는 퇴적암류를 조사한 결과 기존에 알려져 있는 바와 다르게 조선누층군에 대비되는 암석이 나타나고 있다. 특히 조선누층군 중 태백층군과 대비되는 대기층, 화절층 그리고 동점층이 나타난다. 하지만 동점층 상위에 두무골층과 막골층이 나타나는 태백지역과는 달리 이 지역의 암석은 두 층군의 구분이 뚜렷하지 않아 근남층으로 명명하였다. 성류굴은 이 근남층 내에 발달하고 있다. 성류굴은 전체적으로 북동-남서 방향으로 발달하고 있는 수평동굴로서 동굴 내 3개 구간에 규모가 큰 호수가 분포하고 있다. 성류굴의 주굴의 길이는 약 330m, 가지굴의 길이는 약 540m로 총 연장은 약 870m이다. 이 중에서 일반인들에게 개방된 구간이 약 270m이며, 수중조사를 통해 총 약 85m의 수중구간이 발견되었다. 성류굴 내에는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 유석, 휴석, 동굴방패, 동굴산호, 베이컨시트, 커튼과 일부구간에 동굴진주, 석화, 곡석, 부유방해석 등이 분포한다. 동굴 내로 동굴수가 지속적으로 흐르는 구간도 있으나, 대부분의 구간에는 천장으로부터 떨어지는 동굴수가 성류굴 내 동굴수의 대부분을 차지한다. 특히 국내 최초로 성류굴 내부의 수중통로 구간을 발견하였다. 이 구간에는 종유석, 석순, 유석, 석주 등의 동굴생성물이 분포하며 동굴수에 의해 침식되거나 용식된 흔적을 찾을 수 있다.
본 연구의 목적은 동굴환경의 황폐화에 대한 지속가능한 동굴의 연구, 관광 및 보존을 위하여 첨단정보화 기술인 유비쿼터스 정보기술을 활용한 새로운 차원의 동굴시스템을 제시하는데 있다. 이러한 환경문제를 극복할 수 있는 방안으로 첫째, 동굴에 대한 법제도나 조례 등으로 강력한 관리방안이 제시되거나 휴식년제 도입 등으로 행정적인 방안이 있으며, 둘째, 최첨단 정보기술을 적용하여 효율적이고 지속가능한 동굴의 관리로 지하동굴 자원의 청정환경을 도모하는 방법이 있다. 유비쿼터스 동굴의 구축에는 첨단 자동정보시스템 인 감지시스템(USN), 모니터링시스템(RFID/UFID), 무선통신시스템(WiBro/WiFi), 공간정보시스템(GIS), 항공레이저시스템(LiDAR), 저열 조명시스템(ELD) 및 통합관리시스템 등이 적용되었다. 이러한 유비쿼터스 동굴 구현에 필요한 첨단화 정보기술분야의 산업적인 융합에 의한 차세대 동굴살리기 명품솔류션 구현을 통하여 공간정보기반의 유비쿼터스 동굴관리시스템의 모델을 제시하였다. 따라서 u-cave모델은 정책의 적용에 따라 동굴의 자연관리, 생태관리, 시설관리, 관광관리, 문화관리 및 소득창출 등의 시너지 효과를 달성할 수 있는 것으로서 동굴의 자연환경보존 기반의 수단으로서 기여 될 수 있다.
성류굴은 전체적으로 북동-남서방향으로 하부고생대 조선누층군 탄산염암층 내에 발달하고 있는 수평동굴이며, 동굴 내 3개 구간에 규모가 큰 호수가 분포한다. 성류굴의 주굴의 길이는 약 330m, 지굴의 길이는 약 540m로 총 연장은 약 870m이며, 이중에서 수중탐사를 통해 약 85m 정도의 수중구간을 발견하였다. 성류굴 내에는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 유석, 휴석, 동굴방패, 커튼(혹은 베이컨시트)과 일부구간에 동굴진주, 석화, 곡석, 부유방해석 등이 분포한다. 특히 수중구간 내에서도 과거에 성장하였던 동굴생성물이 발견되었으며, 물속에서 분포하는 종유석, 석순, 유석, 석주 등에서는 과거 동굴바닥을 흐르던 동굴수에 의해 침식(혹은 용식)된 흔적이 발견된다. 동굴생성물 중에서 종유석, 석순, 유석, 석주와 같은 동굴생성물은 동굴 내 물 속에서는 자랄 수 없기 때문에, 이들은 과거 동굴 내에 호수가 존재하지 않던 시기에 성장하였다가 호수물의 수위가 높아 지면서 호수 내에 잠긴 것으로 판단된다. 이러한 사실은 성류굴 내 수중구간의 동굴생성물이 과거 해수면이 낮았던 빙하기 동안에 형성되었음을 시사한다. 따라서, 이 동굴생성물에 대한 지속적인 연구는 한반도 주변의 해수면 변동과 고기후 변화를 추정하는데 매우 중요한 자료를 제공할 것으로 판단된다.
제주도에서 기존에 알려진 동굴 이외에 새로운 지하동굴의 존재를 확인하기 위해 제주시 구좌읍 일대에서 지구물리탐사(전기비저항탐사, GPR탐사, ZHF탐사)를 실시하였다. 탐사결과 여러 지점에서 동굴로 추정되는 이상대가 발견되었고, 이상대의 위치와 규모가 일치하는 27개 지점을 선별하여 시추조사를 실시하였다. 그러나 예상과 달리 이상대의 대부분은 용암의 상하부에 형성된 클링커층이거나 용암 사이에 협재된 고토양층이었으며, 5곳에서만 동굴이 발견되었다. 클링커층과 고토양층은 용암과 다른 암석의 물리적 특징으로 인해 이상체로 반응한 것으로 해석된다. 한편 동굴이 확인된 5개 지점 중 2공은 기존에 알려진 용천동굴을 관통하였고, 3공에서 새로운 동굴이 확인되었다. 용천동굴을 관통한 시추공은 시추당시 동굴의 존재가 확인되지 않았던 구간이었으나 용천동굴이 관통됨에 따라 기존 측량도의 오류를 수정하였다. 한편 시추조사로 새롭게 발견된 석회장식 용암동굴은 길이가 약 180 m이며, 상류방향으로 당처물동굴(약 110 m)과 연결되어 있다. 또한 동굴내부에는 용암곡석, 용암제방, 밧줄구조 등이 발달해 있으며, 탄산염 동굴생성물로는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 동굴산호 등이 잘 보존되어 있다. 특히 동굴에서 발견되는 탄산염 동굴생성물은 식물 뿌리를 따라 유입된 지표수에 의해 성장하여 독특한 형태를 띠게 된 것으로 추정된다.
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.
이 연구에서는 국내 석회동굴 내부에서 형성되고 있는 종유관에 대한 기재학적 연구를 통해 처음으로 종유관의 특징을 기술하고 그 원인에 대해 논의하였다. 백룡동굴의 주요 굴로부터 북동방향으로 분기하는 가지 굴인 B굴에서 성장하는 종유관 156개를 대상으로 조사한 결과, 종유관의 평균 길이는 3.05 cm (표준편차 ${\pm}1.7cm$), 평균 직경이 약 6.0 mm이다. 이러한 결과는 종유관의 직경이 기존 문헌에 기록된 것보다 약 20% 넓다는 것을 의미한다. 종유관의 끝부분(tip)으로부터 떨어지는 동굴수의 낙수율(drip rate)은 85.3%의 종유관에서 낙수 1회 당 10분 이상으로 측정되어 매우 느린 동굴수 공급이 이루어지고 있음을 나타내고 있으나, 전체적으로 종유관에서도 낙수가 발생된다는 것을 보여준다. 이번 연구를 통해 국내에서는 처음으로 보고되는 종유관의 성장선은 조사된 종유관 중 85.3%에서 관찰되었다. 따라서 해당 구역의 종유관의 경우, 성장선 형성이 매우 일반적인 종유관의 특징임을 보여준다. 또한, 각 종유관 별로 성장선 형성 부위 및 조직이 매우 다양하다는 점도 확인되었다. 종유관 내부에 형성되는 2차 침전물(secondary precipitation)의 경우 68.6%의 종유관에서 관찰되었다. 성장선과 2차 침전물의 형성 유무 사이에서는 강한 역의 상관관계(전체 종유관 중 70.5%)가 관찰되는데, 이는 동굴수 공급의 계절적 불연속성 또는 2차 침전물에 의한 불투명도 증가에 의한 결과로 해석된다. 각각의 특징을 바탕으로 개별 종유관은 일반적인 종유관 유형과 기형 종유관 유형으로 분류가 가능하며, 이번 백룡동굴 종유관에 대한 조사결과는 향후 다른 동굴의 종유관 기재를 위한 기초자료 및 종유관의 고기후학적 활용을 위한 선행 연구 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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