鍾乳洞のでき方は？鍾乳石・石筍の違いと水がつくる地下世界の謎

天井から垂れ下がる石のつらら、床から伸びる塔、滝が固まったような壁。鍾乳洞（しょうにゅうどう）の中には、誰かが彫刻したような不思議な景色が広がっています。

鍾乳洞のでき方の鍵は、水が石灰岩を「溶かす」働きと、溶けた成分を「再び結晶にする」働きです。同じ水が空間を広げ、石の飾りも育てます。鍾乳石と石筍の違いも含めて、その仕組みを順番に見ていきましょう。

この記事のポイント

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鍾乳洞とは？洞窟と鍾乳石は別のもの

鍾乳洞は、主に石灰岩が水によって溶かされてでき、その内部に鍾乳石が発達した洞窟です。石灰岩を溶かす作用は「溶食（ようしょく）」と呼ばれます。

ここで区別したいのが、洞窟は「岩の中にできた空間」、鍾乳石は「その空間にできる鉱物の堆積物」ということ。地下の穴が広がる過程と、その中でつらら状の石が育つ過程は同じではありません。

国土地理院も、石灰岩の溶食で生じる石灰洞と、地下水の滴下などで鍾乳石が発達した鍾乳洞を説明し分けています。出典：国土地理院「地質を反映した地形」

地中にしみ込んだ水は、土壌中の二酸化炭素を取り込みます。水に二酸化炭素が溶けると炭酸ができ、水は弱い酸性になります。

激しい薬品で岩を一瞬に溶かすような話ではありません。目では分かりにくい小さな変化が、水の流れと長い時間によって積み重なっていきます。

石灰岩の主な成分は炭酸カルシウムです。二酸化炭素を含む水が割れ目に入り、成分を溶かしながら流れると、小さな水の通り道が少しずつ広がります。

通り道が大きくなると、そこに地下水が集まり、さらに周囲を溶かします。こうして、人が入れるほどの地下空間へと発達していくのが、典型的な鍾乳洞の形成過程です。

洞窟内の地下水位が下がるなどして空気のある空間ができると、天井から水滴が落ちる場所が生まれます。その水が運んでいた成分から、鍾乳石が成長し始めます。

つまり、最初から巨大な空洞と鍾乳石が一緒に現れるわけではありません。洞窟が広がり、水の通り方や地下水位が変わり、その場所に合った形が育っていきます。出典：JST Science Portal「自然がつくった神秘の空間鍾乳洞」

石灰岩の成分を溶かした水が、空気のある洞窟へ出ると、水に含まれていた二酸化炭素が抜けます。すると、水に溶けていた成分から炭酸カルシウムが方解石という鉱物の結晶になって析出します。「析出」は、溶けていたものが固体として現れることです。

炭酸飲料のふたを開けると二酸化炭素が抜けていくのを想像すると、気体が水から離れる様子をつかみやすいでしょう。ただし、洞窟では水と空気の二酸化炭素の濃度差などが関係し、飲料と全く同じ条件ではありません。

洞窟を広げる作用と、石を育てる作用

地中では水が石灰岩の成分を溶かして運びます。洞窟の空間では二酸化炭素が抜け、運ばれた成分が結晶としてたまります。「溶ける場所」と「固体になる場所」の違いが、地下の景色をつくっています。

水滴が来るたびに少しずつ結晶が残るため、形はゆっくり育ちます。単に水が凍ったものでも、乾いた泥が積もったものでもありません。出典：米国国立公園局（NPS）「Speleothems (Cave Formations)」

「鍾乳石」は洞窟内の石の飾りを広く指す場合があります。その中でも、形と育つ位置によって名前が分かれます。天井から下がるものを、ここでは「つらら石」と呼びます。