아는 만큼 재미있는 동굴다이빙, 장동립[2021 03/04, 195호]
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아는 만큼 재미있는 동굴다이빙, 장동립[2021 03/04, 195호]
  • 수중세계
  • 승인 2021.04.08 10:49
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석회동굴은 어떻게 생성이 될까?

글, 사진 _ 장동립
CMAS 트레이너
現한국체육대학교 특임교수로 제직 중
사단법인 대한동굴협회 회장

∷∷∷ 석회암 지역에 발달된 지형을 총칭하여 카르스트(karst) 지형이라고 한다. 카르스트 지형은 전 세계 여러 곳에 분포한다. 기본적으로 카르스트 지형 발달에 영향을 주는 요인은 물(지하수), 기후(특히 기온), 암석, 탄산가스 등이며, 특히, 카르스트 지형이 잘 발달되려면 탄산칼슘(CaCO3)의 성분이 높아야 하고 경사가 완만하고 양호한 강우현상, 암석의 절리 등이 잘 발달되어 있어야 한다. 또한, 카르스트지형은 강수량이 풍부한 습윤기후에서 잘 발달한다. 같은 지역이라도 물의 온도가 높을수록 잘 발달한다. 따라서 카르스트지형은 기후적으로 보면 습윤한 열대 및 아열대 지방에서 전형적으로 발달한다.

카르스트지형이 잘 발달하는 암석은 물에 잘 녹는 석회암이다. 석회암의 종류는 다양하지만 보통 방해석 형태로 존재하는 탄산염 광물이 최소한 50% 이상인 암석을 말한다. 방해석은 순수한 물에도 잘 녹지만 물에 용해된 탄산 가스량은 카르스트지형 발달에 매우 중요한 역할을 한다. 석회동굴은 석회암 지대에서 만들어지는 동굴로서, 석회암의 주된 성분인 방해석(CaCO3)이 산성을 띠는 물에 쉽게 녹는 성질 때문에 형성되는데, 이를 용식 작용이라고 한다.

유석
유석

 

∷∷∷ 석회동굴은 지하수면 근처에서 특히 잘 만들어진다. 이것은 지하로 흐르는 물과 빗물들이 섞여서 물의 산도가 더 높아지기 때문이다. 석회동굴은 물의 흐름과 연관되어 수평과 수직, 경사진 면을 따라서 다양하게 만들어진다. 규모가 큰 동굴에서는 내부에 폭포, 하천, 호수 등이 형성되기도 하며 물의 공급이 끊어지면 성장이나 발달이 멈추게 된다.

카르스트지형 발달은 석회암이 용식 되는 것만이 아니라 반대로 물속에 녹았던 탄산칼슘 성분이 침전되는 현상도 포함된다. 즉 카르스트지형은 용식 지형과 침전 지형으로 크게 구분된다. 용식이 먼저 일어나고 후에 침전이 일어나기 때문에 용식 지형을 1차 지형, 침전 지형을 2차 지형이라고 한다. 용식 작용에 의해 지표에 발달하는 대표적인 지형이 돌리네이며 땅속에서 발달하는 것이 석회동굴이다. 지하 석회동굴이 발달할 경우 동굴로 스며든 지하수는 2차적인 탄산칼슘의 침전 작용에 의해 다양한 종유석, 석순, 석주 등을 만들게 된다. 내부에 다양한
종유석, 석순, 석주 등이 발달한 석회동굴은 그 경관이 매우 신기하고 희귀하여 많은 동굴이 천연기념물로 지정되었으며 일부는 일반인들에게 개방하여 훌륭한 관광자원으로 이용되고 있다. 삼척의 환선굴과 대금굴, 단양의 고수 굴과 온달동굴 영월의 고씨굴, 울진의 성류굴 등이 대표적인 예이다.

 

 

종유석(Tubular stalactite)
일반적으로 종유석은 관상 종유석(tubular stalactite, soda straw)으로 점적 수로 만들어진 동굴 퇴적물의 가장 기본이 되는 개념이다. 관상 종유석이 아래 방향으로 성장이 방해되면 측면으로 성장하면서 다양한 형태로 성장한다.

 

 

석순(Stalagmite)
석회암 동굴에서 종유석 다음으로 많이 형성된 지형이 석순(Stalagmite)이다. 석순은 중력에 의해 낙하된 점적 수가 퇴적되어 다양한 지형을 만들어 놓은 것을 의미한다.

석순
석순
석순
석순
석순
석순
석순
석순

 

 

석주(Stalactic column)
종유석과 석순이 성장하면 하나의 기둥이 되는데 이것을 석주(stalactic column)라 한다.

석주
석주
석주
석주
석주
석주

 

 

곡석(Helictite)
곡석(helictite)은 중력과 관계없이 옆, 위로 뒤 틀린 모양으로 성장하는 것으로 공기흐름이 나쁜 습한 환경에서 잘 성장한다. 동굴 내 기류가 거의 없는 정체된 환경에서 수증기나 안갯속의 녹아있는 중탄산칼슘이 중력과 상관없이 2차 생성물 표면에 부착되어 상하 또는 좌우로 침적되는 복잡한 지형을 만든다. 이와 같은 비틀어지고 뒤틀린 2차 퇴적지형을 총칭하여 곡석(helictite)이라고 한다.

곡석
곡석
곡석
곡석
곡석
곡석
곡석
곡석

 

 

유석(flowstone)
유석(flowstone)은 동굴 벽면과 동굴 바닥을 포상으로 흘러내리는 포상류(sheet flow)에 의해 형성되는 것으로 동굴 바닥에는 논둑 모양을 한 림스톤(rimstone), 림스톤 폰드(rimstone pond), 석회화단구(石灰華段丘, travertine terrace) 등이 형성된다.

유석
유석
유석
유석

 

 

동굴산호(coralloids) 
해양저에 성장하는 산호와 유사하다고 하여 동굴산호(coralloids)라 칭하는데 일부에서는 동굴팝콘(cave popcorn)이라고도 부른다. 동굴산호의 주성분은 탄산칼슘이며 물의 직접적인 영향이 없는 곳에서 성장한다.

동굴산호
동굴산호
동굴산호
동굴산호

 

 

월유성 세립물질(moonmilk)
월유(moonmilk)는 석회암 동굴 내부에서 발견되는 흰색의 크림 같은 물질로 일반적으로 방해석, 아라고나이트, 하이드로마그네사이트, 모노하이드로칼사이트와 같은 탄산염으로 만들어진 다양한 조성의 미세결정응집체를 포함하는 석회암의 침전물이다.

월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질
월유성 세립물질

 

용식 작용에 의해 석회암이 분해되면 테라로사(terra rossa)라고 하는 특이한 적색토가 발달하며 이러한 토양 사이로는 끝까지 용식 되지 않고 남아있는 암석들이 돌출되어 있게 되는데 이러한 암석 기둥을 카렌(karren)이라고 한다. 강원도 동해시의 경우 카렌이 해안가에서도 관찰되는데 그중 ‘촛대바위’는 유명한 관광지가 되었다.

한반도의 석회암은 보통 조선 누층군이라고 부른다. 조선 누층군은 고생대 초에 평안 분지에 쌓인 해성 퇴적층으로서 평안남도와 황해도에 가장 넓게 분포하며 남한에서는 옥천 조산대에 속한 강원도 남동부(삼척, 동해, 영월, 평창)와 이에 인접한 충청북도(단양, 영천, 매포), 경상북도 (문경, 점촌, 울진) 지역을 중심으로 넓게 분포한다. 따라서 우리나라의 카르스트지형도 이들 석회암 분포 지역을 따라 발달해 있다.

 

 

2018년 6월 태국 북부 맨 끝 치앙라이 탐 루앙 동굴에서실종된 13인의 소년들과 코치를 구조하기 위해 전 세계의 이목이 집중되었던 것을 기억할 것이다. 얼마 전 실화를 바탕으로 ‘THE CAVE’라는 영화로 제작이 되었다고 하니 어떻게 만들었는지 정말 궁금하다. 태국의 소년
들이 실종되어 고립된 동굴도 석회동굴이다. 석회동굴은 비가 오면 물이 동굴 내부로 스며들어 갑자기 물이 불어나게 된다. 우리나라의 석회동굴도 비가 내리고 난 후에는 물이 급작스럽게 불어나는 것을 경험할 수 있다.

 

예전에 한 방송 프로그램에 출연하여 석회동굴이 어디에 잘 발달하냐는 질문에 시멘트 회사가 위치한 지역은 대부분 석회동굴이 존재한다고 대답하였던 기억이 있다. 우리가 알고 있는 모든 시멘트 채굴장은 석회암 지역에 있기 때문이다.

 

 

용암동굴은 어떻게 생겨날까?
용암 동굴은 굳은 용암의 표면 아래에 형성된 동굴을 말한다. 용암이 흘러내리면서 표면은 차가운 공기에 의해 굳어지고, 내부 용암은 그대로 흘러나가면서 만들어지게 된다. 화산섬인 제주도의 김녕굴과 만장굴은 유네스코 세계 자연유산으로 등재된 대표적인 화산 동굴이다. 한편 제주도에서는 화산 동굴은 아니지만 길이 200m에 이르는 수중동굴이 서귀포에서 발견되기도 하였다(이태훈 제주 수중 핀 수영협회장, 2020). 숨을 쉴 수 있는 에어포켓도 동굴 곳곳에 형성이 되었다고 하니 많은 다이버들의 관심이 쏠리고 있다.

지금까지 간략하게 석회동굴과 화산 동굴에 대해 간략히 알아보았다. 그럼 수중동굴에 진입하기 위해서는 어떠한 교육을 받아야 하는지 알아보자.

동굴 다이빙 교육에는 다음과 같은 내용이 포함되어야 한다. 

1. 동굴 잠수에 적합한 사전 계획을 수립한다.
2. 장비의 점검과 안전줄 사용 훈련 매 다이빙마다 습관처럼 실시한다.
3. 전등이 꺼진 상태에서 눈을 감고 공기를 나누어 마시며 일렬로 수영하여 좁은 공간을 통과하는 훈련을 최소한 한 번 이상 실시한다.
4. 강한 추진력의 핀킥 기술을 시범 보여야 한다.
5. 줄과 줄을 연결하고 복잡한 라인을 찾아서 동굴 밖으로 나갈 수 있는 능력을 시범 보여야 한다.
6. 귀환 능력의 시범을 보여야 한다.
7. 침전물이 일어나지 않도록 하기 위해 불필요한 추진력이 발생하지 않도록 조용히 이동하는 핀킥을 시범 보여야 한다.
8. 스트레스를 정확히 분석하는 능력을 기른다.
9. 비상 대책 계획 능력을 갖춘다.
10. 교육생들은 강사의 지도 아래 자신들의 다이빙 스킬을 평가한다.

지면을 통해 다이빙 스킬을 소개하는 것에는 한계가 있으니 동굴 다이빙을 좀 더 알고 싶다면 동굴 다이빙 전문가를 찾아가 보길 권장한다.

얼마 전 수중세계 이선명 발행인을 만나 소한샘굴 탐사에 대한 이야기를 나눈 적이 있다. 소한샘굴은 초당굴과 연결된 수중동굴이다. 꼭 소한샘굴이 아니더라도 우리나라에는 공개되지 않은 수중동굴이 많이 분포되어 있다.

기회가 된다면 본 지를 통해서 미공개 수중동굴에 대한 소개를 하겠다는 약속을 드리며 이것으로 3회에 걸친 수중동굴 칼럼을 마치려고 한다. 많은 다이버가 쉽고 안전하게 동굴 다이빙을 경험할 수 있는 여건이 조성될 수 있도록 할 수 있는 일을 지속적으로 추진하겠다.

 

 



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