용암동굴

요약 굳은 용암류( 熔岩流 lava flow) 표면 아래에 생긴 동굴을 말하며, 이는 용암의 표면이 굳은 뒤에 내부 용암이 빠져나가 만들어진 것이다.

만장굴 (용암동굴)

화산 동굴은 화산 활동에 의하여 형성된 동굴로 용암 동굴, 화도 동굴, 리프트 동굴 등으로 분류된다. 이 중에서 용암 동굴은 화산이 폭발하여 용암이 지표면을 흘러내릴 때 그 용암류 속에서 형성된 동굴로, 오늘날 화산 동굴의 주종을 이루고 있다. 분화구인 화도 속에 분출되지 않은 화산탄, 화산력 등이 가득차 있으며, 한쪽으로 화도 구멍만 남아 있는 굴을 리프트 동굴이라 한다. 또 화도 속에 이와 같은 분출물들이 남아 있지 않고 화도가 수직 구멍 그대로 남아 있는 동굴을 화도 동굴이라고 한다.

용암 동굴이 만들어지려면 몇가지 물리적 조건이 만족되어야 한다. 즉 용암의 양이 많고 고온이며 점성도가 작아야 한다. 그래서 약간 경사진 지면에서도 흐를 수 있어야 한다. 또한 용암이 분출하여 흐르기 전에 기반이 어느 정도 평면 또는 용암이 모일 수 있는 긴 평면의 계곡을 이루고 있어야 한다.

우리나라 화산 동굴에서 발견되는 대표적이고 특이한 지형에는 용암 종유(lava stalactite), 용암 석순(Lava stalagmite), 용암 석주(lava column), 용암구(lava ball), 용암교(Lava bridge)등이 있다.

용암 종유란 용암이 흘러 내려갈 때 지표면의 공기와 접하는 표면부터 냉각 고결되기 시작하여 동굴이 형성되는데, 이때 동굴 속의 온도는 아직도 높기 때문에 동굴 천장이나 동굴 벽면에 용암 방울이 맺혀 굳은 형태를 말한다.

용암 석순은 동굴 속에서 용암류가 흘러내릴 때 동굴의 천장에서 동굴 바닥으로 용암 방울이한 방울씩 떨어져 석순으로 자란 것을 가리킨다.

용암 석주는 화산 동굴속에서 천정의 용암 종유가 동굴 바닥까지 연장되어 바닥의 용암 석순에 연결된 화산 동굴의 지형물로 일단 용암 동굴 속의 기온이 냉각되면 그 성장이 정지되므로 용암주의 규모는 매우 작은 것이 보통이다. 제주도 만장굴속의 용암 석주는 높이 7.6m, 밑둘레 8m이며, 세계에서 제일 큰 용암 석주주로 알려져 있다.

용암구(Lava ball)는 용암류가 흘러내릴 때 그 동굴이나 동굴 벽면에서 떨어진 용암 덩어리나 용암 선반이 함께 하류 방향으로 유동하면서 냉각 고결된 것이다. 세계 제일의 크기를 자랑하는 용암구는 제주도의 빌레못굴에서 발견되었는데, 높이 2.5m, 길이 7.2m, 폭 5.2m에 달한다. 특히 만장굴 속에서는 총 21개의 용암구가 발견되어 가장 많이 분포하는 세계 기록을 가지고 있다.

용암교는 용암이 바닥을 타고 흐를 때 원래의 용암 바닥이 그대로 냉각되어 남게 되는데 이때의 용암바닥은 계속 침하되어 원래 이 바닥이 천연교 모양으로 남게 된 것이다.

용암 동굴은 많은 학술적 가치를 갖는다. 선사시대의 주거지로서의 동굴, 지표면으로부터의 침식 작용이나 풍화작용을 받지 않은 지각과 지층의 원래 모습을 그대로 관찰할 수 잇는 자연 관찰의 현장, 기온의 변화가 적고 암흑의 세계이므로 생물의 진화 속도가 느린 까닭에 특이한 지하수 생물의 형태를 그대로 관찰할 수 있는 대상지등으로서의 많은 학술적 연구 가치를 지니고 있다.

우리나라 제주도에서 발견되는 대표적인 용암 동굴을 살펴보면 다음과 같다.

만장굴
만장굴은 일명 표선리 현무암이 분출하여 흐르다가 그 표면부가 고화된 후에 아래의 미고결 액체 용암이 빠져나가면서 이루어진 화산 동굴이다. 제주도는 우리나라의 다른 어떤 지역보다 동굴이 발달해 있을 뿐 아니라, 세계적으로도 드문 동굴 지대이다. 지금까지 발견된 동굴은 모두 81개로 이 가운데 대표적 관광 동굴로 개발된 곳은 구좌읍의 만장굴과 한림읍의 협재굴 두 곳이다.

특히, 천연기념물 제98호로 지정된 만장굴은 전체길이 1만 3,422m의 세계적인 규모이다. 동백나무, 팽나무 등이 우거진 동굴 어귀에서 층계를 내려서면 천장높이 15m, 너비 10m의 웅장한 굴이 시작된다. 동굴에 들어서면 느낌부터가 뭍에서 보던 석회암 동굴과는 전혀 다르다. 석회 동굴은 굴의 크기나 모양이 아기자기하고 종유석, 석순 등 다양한 지형이 발달한 반면, 만장굴은 웅장하고 남성적일 뿐 아니라 내부 구조가 비교적 단순하다. 그것은 만장굴이 만들어진 원인이나 과정이 석회 동굴과는 전혀 다른 용암 동굴이기 때문이다.

석회 동굴은 단층이나 절리 등 석회암층의 틈으로 빗물이 스며들면서 석회암의 주성분인 탄산칼슘을 녹여 만들어진 것으로 지하수의 유로를 따라 동굴이 만들어진다. 반면 용암 동굴은 화산 활동으로 분출한 용암에 의해 만들어진 것으로 우리나라에서는 제주도에서만 볼 수 있다.

용암이 지표로 흘러나올 때의 온도는 일반적으로 1,000~1,500℃이며, 이렇게 높은 온도의 용암이 지표면을 덮을 경우 공기중에 노출된 표면은 대기와 온도차에 의해 쉽게 식어 굳는다. 그러나 내부의 용암은 식는 속도가 늦어 표면이 굳은 이후에도 지반이 낮은 곳으로 계속 흘러 내려가게 된다. 이때 용암이 흘러가면서 생긴 빈 자국이 바로 용암 동굴인 것이다.

제주도에 용암 동굴이 발달한 이유는 제주도가 화산섬 가운데서도 유동성이 크고 점성이 적은 현무암질로 이루어진 섬이기 때문이다. 용암 동굴은 용암 속에 포함돼 있던 탄산가스나 수증기 등 고온의 가스 압력 때문에 천장이 무지개(아치) 모양을 이루는 것이 보통이며, 뜨거운 가스와 유동성을 갖는 용암이 용암동굴 특유의 지형을 만들기도 한다. 색깔이 검어 석회 동굴의 종유석이나 석순처럼 아름답거나 영롱하지는 않지만 천장이나 벽에 용암이 고드름처럼 맺힌 용암종유나 동굴바닥에 용암이 떨어져 쌓인 용암석순 등이 용암 동굴 특유의 지형이다.

또 용암 동굴은 가스의 압력 때문에 천장 두께가 얇아 쉽게 무너져 내려 앉으며 동굴 천장이 폭발한 곳이 많다. 이것들이 대개 용암 동굴의 입구가 된다. 관광객이 드나드는 만장굴 들머리도 천장이 무너져 내린 곳이다. 따라서 만장굴의 층계에서는 둥그런 아치 모양을 띠는 용암동굴 천정의 수직단면을 잘 관찰할 수 있다.

가장 먼저 눈에 띄는 것이 동굴 양쪽 벽에 수평으로 새겨진 줄무늬와 홈이다. 펄펄 끓는 용암이 흘러내려 가며 남긴 자국이다. 홈을 이루며 튀어나온 것을 용암선반이라고 부르는데, 이것은 용암이 굴 속을 흐를 때 양쪽 가장자리가 식어들어가면서 흐르지 못하고 남은 것이다.

동굴 천장의 일부가 떨어져 내린 현무암 낙반들이 흩어져 있는 것을 보며 250m쯤 들어가면 오른쪽 벽, 바닥에서 50cm 쯤 위에 마치 손가락처럼 생긴 형태를 볼 수 있다. `원숭이손'이라는 이름이 붙은 이 돌은 뜨거운 액체 상태의 용암이 흘러가며 벽에 묻어 있다 벽을 따라 흘러내려 손가락 모양을 띠게 된 것이다. 페인트칠이나 도배를 할 때 채 마르지 않은 페인트나 풀이 벽면을 따라 흘러내리는 것과 같은 이치다.

동굴의 무늬와 조명으로 인해 그리스 신전의 복도를 연상시키는 통로를 따라 6백m쯤 들어가면 동굴 바닥에 `거북바위'가 엎드려 있다. 제주도의 모양을 축소해놓은 것 같기도 한 길이 3m의 이 바위는 현무암 덩어리이면서도 겉이 맨질맨질해 신비한 느낌을 준다. 조사 결과  이 바위는 만장굴이 일단 만들어진 뒤 천장이나 벽에서 떨어진 용암덩어리가 만장굴의 무너진 천장으로 흘러 들어온 용암에 실려 내려오다 용암의 양이 줄거나 속도가 느려지자 그대로 식어 굳어진 것이다.

표면이 반질반질한 것은 당시 동굴 안에 차 있던 고온, 고압의 가스 때문으로 증기로 찐 찐빵이나 만두의 표면이 매끈한 것과 마찬가지 이치이다. 이 거북바위는 어귀에서 1km 들어온 일반관람이 가능한 끝부분에 있는 거대한 용암기둥과 함께 만장굴이 여러 차례의 용암이 흘러 만들어진 동굴임을 말해주는 증거다.

높이 7.6m로 세계적으로도 가장 긴 용암기둥으로 알려진 이 돌기둥 역시 만장굴이 만들어진 뒤 무너진 천정 틈으로 흘러내린 용암류가 동굴 바닥으로 떨어지면서 굳은 것이다. 암석 연령 측정 결과 만장굴이 만들어진 것은 30만년쯤 전인 반면 이 돌기둥은 2만년 전의 현무암으로 밝혀졌다.

일주도로에서 만장굴 못미쳐 왼편에 있는 김녕굴도 애초엔 만장굴과 이어진 굴이었으나 천장이 붕괴되면서 나눠진 것으로 밝혀졌다. 밭굴, 절굴 등 만장굴의 북쪽 연장선상에 있는 굴들까지 모두 합칠 경우 애초 만들어 질 당시의 만장굴은 13km가 넘는 긴 동굴이었을 것으로 추정된다.

만장굴 외에도 제주도를 대표할 만한 용암 동굴은 단일 동굴의 길이가 11km가 넘는 미로굴인 빌레못굴과 용암 동굴이 만들어진 뒤 굴 속으로 스며 든 지표상의 석회암 성분 때문에 석회암동굴의 특징까지 갖추고 있는 길이 3km의 소천굴이나 황금굴 등이 있으나 이들 동굴은 동굴 생태계의 보호와 붕괴 위험 등 때문에 일반에 공개되지 않고 있다. 만장굴에는 동물이 6목 7종, 식물로는 양치식물 5과 14속 18종이 서식하고 있다.

협재굴 동굴계
이 동굴 지대는 총길이 1만 7,174m로, 오늘날 세계 제일의 화산 동굴계로 알려져 있다. 협재굴은 약 300m 이상의 길이에 동굴 높이 약 2m 정도이다. 하부와 상부는 모두 현무암으로 구성되며 석회질 성분을 가진 퇴적층이 지하수의 유동에 의해 용식되어 형성된 동굴이다.

제주도의 북사면에 해당하는 해안지대에 있기 때문에 바다에서 밀려온 모래가 동굴 천정으로 나오면 석회질종유석이 성장하고, 그 밑으로 석회질 석순같은 2차생성물이 자라게 된다. 화산 동굴 속에서 2차적인 생성물이 성장한다는 것은 세계 어느 곳에서도 볼 수 없는 현상이다.