동굴생성물 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
[[파일:Die Decke der Tropfsteinhöhle Kents Cavern in Torquay (England).jpg|오른쪽|섬네일|스펠레오뎀]]
'''동굴생성물'''(Speleothem)은 [[동굴]] 내부에 생성된 2차 [[광물]] 침전물(secondary mineral deposit)로, 동굴 내부로 공급된 [[지하수]]가 떨어지거나, 흐르거나, 고여있으면서 생성된다.<ref name=":0">{{서적 인용|url=https://doi.org/10.1016/C2017-0-01162-X|제목=Encyclopedia of Caves|날짜=2019|출판사=Elsevier|doi=10.1016/c2017-0-01162-x|isbn=978-0-12-814124-3}}</ref> 동굴생성물의 영어명칭 "Speleothem"은 그리스 단어 ''spḗlaion''(cave) 과 ''théma (''Deposit)가 합쳐져 만들어진 단어로, 말 그대로 "동굴에 형성된 생성물"을 의미한다.<ref>{{서적 인용|url=https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9212-1_225|제목=Speleothems|성=Aubrecht|이름=Roman|날짜=2011|편집자-성=Reitner|편집자-이름=Joachim|편집자2-성=Thiel|편집자2-이름=Volker|출판사=Springer Netherlands|위치=Dordrecht|쪽=836–840|언어=en|doi=10.1007/978-1-4020-9212-1_225|isbn=978-1-4020-9212-1}}</ref>동굴생성물은 주로 [[방해석]](Calcite) 및 [[아라고나이트]](Aragonite), 또는 [[석고]](Gypsum)로 구성되며 그 외 기타 광물들로 구성되곤 한다.<ref name=":0" />

석회동굴 내부로 유입되면서 모암(Host rock)을 용해시키며 지하수에 포함된 칼슘 이온이 동굴 내부로 유입되어 떨어지거나 벽을 타고 흘러내리게 되는데, 이 과정에서 낙수에 포함된 이산화탄소가 동굴 대기중으로 빠져나가게 되면 방해석이 침전된다.<ref name=":1">{{서적 인용|url=https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781444361094|제목=Speleothem Science: From Process to Past Environments|성=Fairchild|이름=Ian J.|성2=Baker|이름2=Andy|날짜=2012-04-13|판=1|출판사=Wiley|언어=en|doi=10.1002/9781444361094|isbn=978-1-4051-9620-8}}</ref> 이렇게 침전된 방해석은 오랜 기간동안 한 지점에 퇴적되어 다양한 크기의 동굴생성물을 이룬다.

== 동굴생성물의 종류 ==
동굴생성물은 침전을 위한 물의 공급방식에 따라서 구분된다.<ref name=":0" />

=== 낙수에 의해 형성 (Drip water) ===

* 종유관 (Soda straw)
* 종유석 (Stalactite)
* 석순 (Stalagmite)

=== 새어 나오면서 공급 (Seepage water) ===

* 곡석 (Helictite)
* 아라고나이트 석화 (Anthodite)
* 석고 석화 (Gypsum flower)

== 생성과정 ==
동굴생성물이 생성되는데에는 매우 많은 요소들이 작용을 한다. 주로 외부의 환경적 요인(온도 및 강수량, 토양 등)과 동굴 내부 환경(동굴의 온도, 모암, 상대습도, 대기순환 등)에 따라서 동굴생성물의 형성이 조절된다.<ref name=":1" /><ref>{{웹 인용|url=https://www.nps.gov/subjects/caves/growing-speleothems.htm|제목=Growing Speleothems - Caves and Karst (U.S. National Park Service)|언어=en|확인날짜=2024-05-21}}</ref><ref>{{웹 인용|url=https://www.nps.gov/ozar/learn/education/speleothems.htm|제목=How Stalactites and Stalagmites Form - Ozark National Scenic Riverways (U.S. National Park Service)|성=Buren|이름=Mailing Address: P. O. Box 490 Van|성2=Station|이름2=MO 63965 Phone:323-4236 Call323-4236 for Big Spring Entrance|언어=en|확인날짜=2024-05-21|성3=Buren|이름3=located south of Van|성4=Store|이름4=MO Call226-3945 for the Alley Spring General|성5=Eminence|이름5=located west of|성6=Station|이름6=MO Call858-3297 for Round Spring Ranger|성7=Eminence|이름7=located north of|성8=Us|이름8=MO Contact}}</ref> 이처럼, 석회암 지대에 형성되어 있는 동굴은 동굴생성물의 "인큐베이터" 역할을 한다.<ref name=":1" />

=== 방해석(모암)의 용해<ref>{{서적 인용|url=https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-642-83352-6|제목=Processes in Karst Systems|언어=en|doi=10.1007/978-3-642-83352-6}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=The kinetics of calcite dissolution in CO 2 -water systems at 5 degrees to 60 degrees C and 0.0 to 1.0 atm CO 2|저널=American Journal of Science|성=Plummer|이름=L. N.|성2=Wigley|이름2=T. M. L.|url=https://ajsonline.org/article/59968|날짜=1978-02-01|권=278|호=2|쪽=179–216|언어=en|doi=10.2475/ajs.278.2.179|issn=0002-9599|성3=Parkhurst|이름3=D. L.}}</ref><ref>{{저널 인용|제목=The kinetics of calcite dissolution and precipitation in geologically relevant situations of karst areas: 1. Open system|저널=Chemical Geology|성=Buhmann|이름=Dieter|성2=Dreybrodt|이름2=Wolfgang|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0009254185900464|날짜=1985-03-25|권=48|호=1|쪽=189–211|doi=10.1016/0009-2541(85)90046-4|issn=0009-2541}}</ref> ===
이산화탄소 기체가 물에 녹으면서 [[탄산]]을 형성하게 된다.

<chem>{H_2O} + {CO_2^{aq}} ->  {H^+}+HCO_3 ^-</chem>

탄산은 약산이나, 방해석과 같은 탄산염 광물에 대한 반응성이 높아, 석회암이 용해 되면서 [[칼슘]]이온을 내놓는다. 이 반응은 반응물과 생성물의 활동(Activities)에 따라 달라진다. 첫번째 반응은 수소 양이온의 직접적인 [[탄산칼슘]] 반응이다.

<chem>{CaCO_3} + {H^+} <=> {HCO_3^-} + Ca^2+</chem>

두번째 반응은 [[탄산]]과 [[탄산 칼슘|탄산칼슘]]의 직접적인 반응이다.

<chem>{CaCO_3} + {H_2CO_3} <=> {2HCO_3^-} + Ca^2+</chem>

세번째 반응은 [[물]]과 [[탄산칼슘]]의 직접적인 반응으로, [[칼슘]]과 [[탄산염]]이 배출된다.

<chem>{CaCO_3} + {H_2O} <=>{Ca^{2+}} + {CO_3^{2-}} + H_2O <=> {Ca^{2+}} + {HCO_3^-} + OH^-</chem>

위 반응식은 '''<chem>{CO_2}+{CaCO_3}+H_2O <=> {Ca^{2+}} + {2HCO_3^-} + H_2O</chem>'''로 요약될 수 있다.

=== 동굴 유입 및 탈기작용 ===
이 과정에서 획득된 Ca 이온은 반응에 참여한 물에 포함되며, 용액의 [[과포화]] 상태 (Supersaturated)를 이룬다. 과포화된 용액은 동굴로 공급되어 동굴의 대기와 접촉하게 되는데, 지표에 비해 낮은 이산화탄소 분압을 가진 동굴 대기에 의해 동굴로 유입된 낙수의 이산화탄소가 탈기(Degassing) 된다.

<chem>{Ca^{2+}} + {2HCO_3^-} -> {CaCO_3}+{H_2O}+CO2</chem>

만일, 용액이 Ca에 대해 과포화상태가 아닌 불포화 상태라면 침전이 아닌 용해가 발생하게 되어, 동굴생성물의 성장 저해 요인으로 작용하게 된다.

=== 동굴생성물의 성장속도 ===
성장속도(Growth rate)는 용액의 과포화 정도(Supersaturation), 용액의 공급량(Drip rate), 이산화탄소 탈기 속도(Degassing rate) 등에 의해 조절된다.

== 각주 ==
<references />

== 외부 링크 ==
* {{위키공용분류-줄}}

{{토막글|지질학}}

[[분류:석회암 동굴]]
[[분류:동굴지질학]]
[[분류:고기후학]]
[[분류:디나르알프스산맥]]