강릉 옥계굴에서 발견되는 석고생성물의 성인에 대한 연구

초록

강원도 지정기념물 제37호로 지정된 옥계굴 내에는 종유관, 종유석, 석순, 석주, 유석, 동굴산호, 석화 등 다양한 동굴생성물이 성장한다. 이들 동굴생성물은 주로 방해석과 아라고나이트로 이루어져 있으나 최근에 석고로 이루어진 동굴석화가 발견되었다. 석고로 이루어진 석화는 국내에서 처음으로 보고되는 동굴생성물이다. X선회절분석 결과 석화는 대부분 석고로 이루어져 있으며, 옥계굴의 일부 구간에서만 관찰된다. 석고생성물은 동굴벽면이나 바닥에 분포하는 낙반의 표면에 주로 성장하지만 낙반 내의 층리면을 따라 쐐기형태로 나타나기도 한다. 옥계굴 주변에 내리는 빗물의 pH와 Eh를 측정한 결과, pH는 6.4～6.8로 약산성을 띠고 Eh는 24～39 mV로 산화전위를 보인다. 하천수와 동굴수의 pH는 7.7～8.1로 중성 내지 약알칼리성을 띠고 Eh는 -66～-43 mV로 환원 전위를 보이며, 이는 탄산염암 주변에 나타는 하천과 지하수의 전형적인 영역을 보여준다. 옥계굴의 동굴수(δ34S=3.5-5.8‰, CDT)와 동굴 주변에 내리는 빗물(δ34S=5.4‰), 그리고 하천수(δ34S=3.9-5.2‰)의 황동위원소 성분은 서로 비슷한 범위를 보이지만, 동굴을 배태하고 있는 석회암 내에 존재하는 황철석의 황동위원소 조성은 δ34S=-13.5～-2.9 ‰로 비교적 결핍된 값을 갖는다. 옥계굴 내부에서 성장하는 석고생성물의 황동위원소 조성은 δ34S=2.6～4.5 ‰로 강수 및 동굴수에 비해 약간 결핍되어 있지만 황철석의 황동위원소보다는 상당히 부화된 조성을 보인다. 이는 석고로 이루어진 동굴생성물의 황동위원소 성분은 주로 빗물에서 공급되었으며, 동굴수의 황동위원소 조성과 SO42-의 농도가 반비례하는 것으로 보아 황의 기원은 주로 빗물인 것으로 사료된다.

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