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전남 화순군 백아산 아천동굴(석회동굴) 동굴생성물을 이용한 생광물화작용 연구 (Carbonate Biomineralization Using Speleothems and Sediments from Baekasan Acheon Cave (Limestone Cave) in Hwasun-gun, Jeollanam-do, South Korea)

  • 김유미;서현희;조경남;정다예;신승원;허민;노열
    • 한국광물학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.113-121
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    • 2018
  • 전라남도 화순군에 위치한 백아산 아천동굴은 전남지역에서 발견된 유일한 석회동굴이다. 이 연구에서는 백아산 아천동굴 내부에서 채취한 동굴생성물(동굴산호, 붕암)과 주변 점토 퇴적물의 광물학적 특성을 확인하고, 생성물 내에 존재하는 호기성 미생물을 농화배양하여 탄산염광물을 형성하는 생광물화작용에 대해 알아보고자 하였다. 연구를 위한 시료는 동굴 내 세 지점에서 점토, 동굴산호, 붕암을 채취하였다. XRD 분석결과, 동굴산호와 붕암은 주로 탄산염광물인 Mg가 풍부한 방해석(Mg-rich calcite)으로 이루어져 있었고, 점토는 석영, 백운모, 질석으로 구성되어 있었다. 탄산염광물 형성 미생물의 농화배양을 위하여 각각 소량의 동굴생성물을 D-1 배지에 넣고 상온의 호기 조건에서 미생물을 배양하였다. 그리고 미생물들의 탄산염광물 형성능을 확인하고자 요소가 포함된 D-1 배지에 칼슘이온(Ca-acetate, Ca-lactate)을 주입한 후 각 시료로부터 농화배양된 미생물 배양액을 1% (v/v)씩 주입하였다. 그 결과 모든 조건에서 흰색의 침전물이 형성되었으며, XRD 분석결과 침전물이 방해석과 바테라이트(vaterite)로 구성된 것을 확인하였다. SEM-EDS 분석 결과 Ca, C, O를 주성분으로 하는 능면체, 구형, 주상형의 탄산칼슘이 관찰되었다. 따라서 백아산 아천동굴 내 영구암대에 분포하는 임의의 동굴생성물로부터 확인된 미생물들은 동굴생성물 형성에 관여하고 탄소와 칼슘의 지화학적 순환에 기여했을 것으로 추정된다.

단양 석회암지역의 식물상에 관한 연구 (A Study on the Flora in Tanyang Limestone Area)

  • 김병우;오영주;김수미
    • 동굴
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    • 제56권
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    • pp.15-38
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    • 1998
  • Biomass and soil properties of plant communites was investigated in the limestone ares, Tanyang, Ch'ungbuk Province in Korea. Plants was classified in calcicoles and calcifuges within plant communities occurring in the limestone area. Biomass of plant populatins in the limestone area was measured that Stellaria aquatica was the lowest(0.58g/plant), Chrysanthemum boreale was the highest(8.87g/plant) and that Pennisetum alopecuroides, Miscanthus sinensis was 6.67g/plant, 5.76g/plant, respectively. Diameter of breast height among the tree layer communities was investigated that Pinus densiflora was the widest(20cm), Juniperus rigida was the narrowest(6cm) and that Quercus aliena, Populus ${\times}$ tomentiglandulosa was 10cm, 12cm, respectively. The high of density in the tree layer was found out Populus ${\times}$ tomentiglandulosa, Juniperus rigida, Quercus aliena, Pinus densiflora in this order. Dominant species in the study area were Pinus densiflora, Quercus aliena, Juniperus rigida, Quercus dentata in the tree layer, Lespedeza bicolor, Buxus microphylla, Rhus chinensis in the shrub layer, Humulus Japonicus, Erigeron canadensis, Xanthium strumarium, Oenothera odorata Persicaria hypropiper on the riverside, Pennisetum alopecuroides, Vicia amoena, Chrysanthemum boreale on the roadside. Soil properties of the limestone area was investigated around the protrusion of rock in the upper region, around the cave and underlayer accumulated by corrosion in the study area. Lime-chlorosis was observed in the upper region, underlayer and around the cave. It was observed that biota of kum-gul and dungbong-gul was Rhinolophus ferrumequinum korai, Epanerchodus kimi, Antrokoreana gracilipes, Diestrammena japonical. Dominant species were Humulus japonicus, Stellaria aquatica, Hydrocotyle maritima, Phragmites communis, Miscanthus sinensis around the inlet of a kum-gul. It was classified that plants in the study area was 34 order, 53 family, 135 species in all. Calcicoles were 11 order, 16 family, 18 species and calcufuges were 6 order, 8 family, 11 species of them all.

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Bullock Creek Caves

  • Emberson, Rowan
    • 동굴
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    • 제7호
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    • pp.37-39
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    • 1998
  • The Bullock Creek Caves are located adjacent to the usually dry river bed of Bullock Creek, which reaches the sea about a kilometer north of Punakaiki. The caves have been comprehensively written up by Rodgers(l972). Under conditions of normal water flow Bullock Creek submerges where the stream meets limestone on the west side of thier Punakaiki syncline. In flood conditions it overflows the first submergence and progressively floods a series of smaller submergences down valley until it comes to the caves shown on the map. All these with the exception of Wazpretti Cave and Dry Valley Cave are probably more or less flooded during and after heavy rain.(omitted)

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석회암 지역에 분포하는 동굴의 내부 온도 변동 특성 (Variation of Air Temperature Inside Carbonate Area Caves)

  • 김련;박영윤;이종희;최재훈;정규성;김중태;김인수
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제53권1호
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    • pp.52-63
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    • 2020
  • 이 연구는 국내 대표적인 석회 동굴인 대금굴, 온달동굴, 성류굴의 내부 온도 변동의 특성과 기온이 동굴 내부 온도에 미치는 영향을 평가하기 위하여 수행되었다. 2019년 4월 13일부터 2019년 6월 25일까지 대금굴, 온달동굴 및 성류굴의 각 세 지점에서 매시간 온도를 측정하였다. 또한, 같은 기간에 동굴 주변의 기온 자료를 기상청에서 수집하였다. 수집된 자료의 기초 통계, 시간에 따른 변동 특성, 시계열 분석을 수행하였다. 대금굴, 온달동굴 및 성류굴에서 동굴 입구, 동굴수 유입 지점, 중간 지점 순으로 온도 변화가 크게 나타났다. 연구 기간 동안에 동굴 온도는 점차 증가하는 경향을 보였다. 대금굴은 외부로부터 약 150m에 위치한 모노레일 정류장에서 온도 변화가 크게 나타났고, 중간 지점 이후부터는 거의 일정하게 유지되었다. 정류장에서는 관람객의 영향으로 인해 기온의 영향이 크게 나타나지는 않았지만, 동굴 입구에서 내부로 갈수록 기온의 영향이 점차 감소하였다. 온달동굴은 입구에서 기온의 영향으로 온도가 넓은 범위를 보였지만 내부는 거의 일정하게 유지되었다. 그러나 동굴 내 관람 구간 가장 안쪽의 동굴수가 유입되는 지점에서는 유입되는 동굴수의 수온이 동굴 온도에 영향을 주었다. 성류굴은 입구와 중간 지점에서 뚜렷한 온도 변화를 보이고 내부는 거의 일정하게 유지되었다. 입구는 기온의 영향으로 온도 변화가 나타났지만, 중간지점은 기온보다는 호수의 수온에 영향을 더 많이 받은 것으로 추정되었다. 그러나 이번 연구에서는 이를 명확하게 설명하지 못하였다. 시계열 분석 결과 모든 동굴에서 기온이 약 1시간이 지난 후에 동굴 내부 온도에 영향을 주는 것으로 평가되었다. 동굴의 규모, 내부 구조, 동굴수, 동굴 입구의 크기와 형태, 공기의 흐름, 관람객 등이 동굴의 온도에 영향을 줄 수 있으므로 동굴 온도 변동 특성을 명확하게 이해하기 위해서는 이러한 요소들도 함께 고려되어야 한다.

석회암과 석회동굴의 상관성 연구 (A Study on the Interrelationship with Limestone and Limestone - Cave)

  • 홍시환
    • 동굴
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    • 제48호
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    • pp.9-16
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    • 1996
  • 석회동굴은 유구한 지구 표면 지층의 역사를 되새겨 주는 석회암 층에서 형성되는 지하동굴이다. 바다 속에서 퇴적되어 형성된 석회암 층이 융기 작용으로 지표면에 상승되어 이른 바 석회암 지표 층을 이루고 있는 곳에서는 빗물에 의한 화학작용으로 땅 표면에서 카르스트 윤회과정의 갖가지 지형지물이 발달되는데, 이 때에 지하에 스며든 지하수의 물리 작용으로 곧 지하수류가 흘러 지나간 공동이 생기게 되고, 나아가서는 낙반 및 확장 등으로 지하동굴이 확장되는데, 2차적인 지하수 침투작용으로 석회질 용해수에 의한 2차 생성물이 형성되어 이른 바 화려한 석회동굴이 이루어진다. 그 석회암의 화학 성분 여하에 따라, 그리고 지하수의 지하 투수량에 따라 석회동굴의 양상은 달리 나타나게 된다.

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성류굴(천연기념물 제155호)의 과학적 중요성 (Scientific Significances of the Seongryu Cave (Natural Monument No. 155))

  • 김련;우경식;김봉현;박재석;박헌영;정혜정;이종희
    • 헤리티지:역사와 과학
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    • 제43권1호
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    • pp.236-259
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    • 2010
  • 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.

가중치를 이용한 국내 석회동굴 발달 방향성 해석법 개발에 관한 연구 (Weighted Analysis Method for Estimating the Orientation of Limestone Caves in Korea)

  • 이상균;박형동
    • 지질공학
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    • 제24권1호
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    • pp.39-52
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    • 2014
  • 다양한 원인에 의해 형성된 석회동굴 내 주굴과 가지굴 등은 일정한 방향성을 가지고 발달하게 된다. 이러한 원인은 주변에 분포하고 있는 층리나 절리, 단층 등과 같은 불연속면의 영향을 받고 형성된다고 알려지고 있다. 석회동굴에 발달된 방향성은 구간별로 어떤 불연속면의 영향을 받고 있는지는 확인이 가능하지만, 전체적으로 주된 영향을 준 불연속면과 발달 방향성을 방향을 명확히 파악하기는 어렵다. 본 연구는 이러한 석회동굴의 발달 방향성을 전체적으로 파악하기 위하여 연장성에 가중치를 적용하는 평균 폭 비율법(Average Span Ratio Method)과 개별 발달 비율법(Individual Development Ratio Method)을 새롭게 제안하여 분석하였다. 새로운 분석법을 적용하기 위해 국내 석회동굴 9개를 임의 선정하여 분석하였다. 분석 결과, 발달 방향성 분포만을 해석한 것보다 두 가지 방식을 적용한 해석기법이 동굴 발달 방향성을 더욱 명확하게 해석할 수 있음을 확인하였다. 석회동굴의 주 층리각과 평균 폭의 연관성 분석을 통해 주 층리의 경사각이 저각일수록 석회동굴 폭 확장에 더 많은 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다. 현장자료를 이용하여 RMR 분석을 수행함으로써 각 석회동굴의 지반안정성을 분석하였다.

A Study of Distribution of Cave in South Korea

  • Hong, Shi Hwan
    • 동굴
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    • 제7호
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    • pp.3-8
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    • 1998
  • There are some 1,000 natural caves in Korea. Most caves on the mainland are made of limestone, whereas most of the caves on Cheju Island are volcanic in origin. The caves on Cheju, in particular, are internally renowned for their huge size and scientific value. By contrast, the caves on the mainland are not as big, but their unique shapes and formations still attract the attention of international speleologists.(omitted)

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중국 길림성 남부지역의 석회암동굴 연구 (A Study of Limestone Cave at the Southern Region in Gilimsung, China)

  • 임철호
    • 동굴
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    • 제51호
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    • pp.35-38
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    • 1997
  • 최근 몇년동안 중국북방의 석회암지역에서는 북경의 석화동굴, 요녕의 사가위자동굴, 길림의 압원동굴 등과 같은 대형동굴들을 육속 발견하였다. 이는 중국북방지역에 큰 석회암동굴이 없다는 전통적인 관점을 타파하였으며 북방석회암지대에서의 동굴에 관한 연구를 활발히 진행시키고 있다.(중략)

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카르스트 지형과 석회동굴 소고 (A Study of Karst Topography and Limestone Cave)

  • 강승삼
    • 동굴
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    • 제51호
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    • pp.27-30
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    • 1997
  • 석회암처럼 탄산을 내포하고 물에 용해되는 암석으로 형성된 지방에선 유수가 적은 탓에 골짜기가 잘 발달되지 않고 그 대신 여러 가지 특유한 지형이 발달한다. 이 현상을 총칭하여 카르스트라고 한다. 따라서 그 곳에서 이루어지는 윤회를 카르스트윤회라고 한다. 그 곳에 작용하는 영력은 용해에 의하기 때문에 용식이라고 부른다. 카르스트의 지형은 아드리안해에 인접한 지방에 많이 발달해 있었기에 그 한 지방의 이름인 카르스트를 따서 이 지형의 명칭으로 삼게 된 것이다.(중략)

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