삼척 관음굴 석순 200년 단위 분석해보니 6번 강수량 급감

석순 성장선-에덴동굴의 석순에는 빙하기와 간빙기가 찾아온흔적이 나타나있다

석회동굴은 이산화탄소를 머금어 약산성을 띠는 빗물과 죽은 식물이 분해돼 생기는 유기산이 녹은 지하수 등이 탄산칼슘 성분의 석회암을 녹여서 형성된다. 석회동굴 안에서 지하수에 녹아있던 이산화탄소가 동굴 공기속으로 빠져나가고 수분이 증발하면, 과포화 상태가 된 칼슘과 탄산염 이온이 방해석이나 아라고나이트 같은 탄산염 광물을 침전시킨다. 이 침전물이 오랜 세월에 걸쳐 만들어낸 것이 석순, 종유석, 종유관 등의 동굴생성물이다.     (이산화탄소가 빠져나가면서 평형 상태가 깨져 왼쪽 방향으로 화학반응이 진행되고, 탄산칼슘이 침전해 동굴생성물을 이룬다.)   충북 단양의 에덴동굴은 우리나라에서 처음으로 동굴생성물을 통해 과거 한반도의 기후변화를 알아본 곳이다.  우 교수팀이 이곳에서 채집한 길이 20㎝, 직경 28㎝인 석순을 방사성동위원소를 이용해 연대측정을 한 결과 53만7천년 전부터 9만6천년 전 사이에 자란 것으로 나타났다. 그러나 이 석순이 약 44만년 동안 쉼 없이 똑똑 떨어진 물방울 속 탄산칼슘이 굳어 만들어진 것은 아니었다. 약 35만년 전 지하수 공급이 완전히 끊겼다. 그 바람에 석순은 11만년 동안이나 성장이 멈췄다. 당시 석순의 표면에는 오돌토돌한 동굴산호가 돋아 있었다.

우 교수는 “이 기간 동안 한반도가 빙하기 영향에 들어갔을 가능성이 높다”고 말했다. 이 석순의 성장선을 자세히 분석한 결과 약 40만년 동안 각각 6차례의 크고 작은 빙하기와 간빙기가 한반도에 닥쳤던 것으로 나타났다. 이는 심해저 퇴적물의 유공충 화석에서 밝혀진 세계적 빙하기 주기와 일치하는 양상이다. 강원 삼척시 관음굴 석순에 대한 연구는 9만년 전부터 2만년 동안 연속적으로 성장한 석순을 200년 단위로 분석했다. 그 결과 이 기간 동안 6번에 걸쳐 강수량이 급감한 시기가 있었던 것으로 드러났다. 여름철 몬순이 약해져 강수량이 줄어드는, 당나라 멸망 직전의 사태가 수천년마다 찾아왔던 것이다.

석화동굴 형성 과정
<이미지 제공 : 우경식 교수>

제주 용천굴 석순 ‘기후 돋보기’ 대보니 역사적 기록과도 일치

우 교수팀은 제주 용천굴에서 ‘기후 돋보기’를 더 바짝 들이댔다. 용천굴은 용암동굴이지만, 동굴 위 조개껍질 등이 쌓인 사구를 지나면서 탄산칼슘 성분을 머금은 빗물이 동굴 안으로 들어와 탄산염 광물로 이뤄진 동굴생성물이 자라는 세계적으로 드문 동굴이다.약 1400년 전 삼국시대의 우리 조상 누군가가 무슨 이유에선지 횃불을 들고 동굴에 들어왔다. 그가 집어던진 횃불 나무토막 위에 탄산칼슘이 든 물방울이 떨어져 석순이 자라기 시작했다.     제주 용천굴. 용암 동굴이지만 동굴위 사구에서 석화성분이 흘러들어 흰 장식을 만들었다. <이미지 제공 : 우경식 교수>   248개의 성장선이 드러나 있는 약 11㎝ 길이의 이 석순에는 놀라운 기록이 들어있다. 16세기 중반부터 약 100년 동안 극심한 건조기가 나타난 것이다. 16세기 중반부터 19세기 중반까지는 세계적으로 소빙기가 찾아왔다. 조선시대에도 이 기간 동안 극심한 가뭄과 홍수, 냉해 등이 빈발했다는 기록이 있다.