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전라남도 시도기념물 제24호 화순 백아산 자연동굴의 동굴지질학적 특징 및 형성과정

Cave geologic characteristics and speleogenesis of Baek-ah-san cave (Provincial monument No. 24) in Hwasun-gun, Jeollanam-do, Republic of Korea
지질학회지 제55권 제1호, 2019.2, 21-36 (16 pages)
DOI :10.14770/jgsk.2019.55.1.21
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초록
이 연구에서는 전남 화순군 시도기념물 제24호 화순 백아산 자연동굴(백아산동굴)의 동굴지질학적 분석을 통해 변성퇴적암류에서의 용해동굴 형성과정 및 요인에 대한 개념적 모델을 제시하였다. 백아산동굴은 전체적으로 장축이 수 미터에서 최대 10여 m에 이르는 작은 동방 3개와 이들을 이어주는 비교적 협소한 통로들로 구성되어 있다. 이 연구의 일환으로 작성된 동굴도면(cave map)과 내부조사 결과를 함께 고려하면 백아산동굴은 최소 3갈래 이상의 가지굴을 포함하는 미성숙 가지형 동굴(rudimentary branchwork cave)로 분류할 수 있다. 백아산동굴 내부에서 관찰되는 통로 횡단면 형태, 동굴미지형(speleogen) 및 퇴적물의 특징과 분포를 토대로 해석한 형성 구간은 전체 조사길이 대비 포화대 5.1%, 포화대 내지 상부포화대 8.2%, 상부포화대 11.2%, 상부포화대 내지 통기대 48.4% 및 통기대 27.0%로 나타났다. 동굴지질학적 분석결과를 통해 추정한 백아산동굴의 형성 단계는 1) 포화대-상부포화대 미소규모 독립 공동 형성단계, 2) 상부포화대 공동 연결 단계, 3) 상부포화대-통기대 최대 확장 단계 4) 통기대 추가 확장 단계, 5) 현재 최심부 연장 단계로 요약된다. 결론적으로, 백아산동굴의 형성은 탄산염암 지층과 이질암층이 교호하는 변성퇴적암류에서 용해 동굴이 형성되는 모델을 제시해주고 있다. 특히, 이번 연구의 결과는 통로의 확장 및 동굴의 진화가 지하수면 하강과 밀접하게 연관되어 있음을 확인시켜주며, 포화대 내에서 소규모의 초기 공동이 발달한 후 통로의 상호 연결에 의해 다양한 유형의 동굴미지형과 동저 퇴적물이 형성되는 일련의 동굴형성과정(speleogenesis)을 제시한다.

This study aims to present a conceptual model for the formation of the solution cave in metasedimentary rocks by analyzing speleological characteristics of Baek-ah-san cave (Provincial monument No. 24) in Hwasun-gun, Jeollanam-do, Korea. Baek-ah-san cave is mainly composed of three cave rooms, which are several meters in length, and interconnecting narrow passages between the rooms. In the plan view, this cave shows a single main passage with several immature branches and can be classified to a rudimentary branchwork cave with at least 3 branching short passages. Based on speleological analyses related to cross sections of the passage, speleogens and cave sediments, we estimated that about 48.4% of total investigated passage length was evolved in epiphreatic to vadose condition. Also, ~5.1, 8.2, 11.2 and 27.0% of total had been developed at phreatic, phreatic to epiphreatic, epiphreatic and vadose settings, respectively. Five stages on the evolution of Baek-ah-san cave have been detected from speleological evidences as follows: 1) the initial stage of non-interconnecting cavities in the phreatic to epiphreatic zone, 2) the interconnecting stage for phreatic to epiphreatic cavities, 3) the maximum enlargement stage in the epiphreatic to vadose zone 4) the additional extension stage at the vadose zone, 5) the stage of extension into the deepest area. In conclusion, our results provide a typical conceptual model for solution caves developed in metasedimentary rocks alternating recrystallized limestone and highly fissile shale beds. The results from Baek-ah-san cave suggest that relatively small-scale initial cavities of this cave had been evolved to an interconnecting cave system with various types of speleogens and cave sediments by the long-term falling of water table and bedrock disintegrations by slate layers.

목차
요약
ABSTRACT
1. 서론
2. 연구지역
3. 연구방법
4. 연구결과
5. 토의
6. 결론
REFERENCES
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