せっかいがんという 岩が ある。大むかしの サンゴや 貝の からが、うみの そこに つもって できた 岩だ［1］。

雨水は、空気中の 二さんかたんそを すいこんで、じつは ほんの少し すっぱい 水に なって いる。この 水が せっかいがんに ふれると、岩を 少しずつ とかして いく［1］。かくざとうを 水に つけて おくと、だんだん とけて 小さく なる。あれと にた ことが、せっかいがんの 岩でも おきて いる。ただし ほんとうは、岩は かくざとうより ずっと かたいので、とける ための 時間は くらべものに ならないほど 長い。1年に とける りょうは、ほんの わずか。でも それが 何万年も つづくと、岩は おおきく けずられ、ふしぎな 形の 山や たにが できあがる［1］。

石灰岩という岩がある。大昔のサンゴや貝の殻が、海の底に積もってできた岩だ［1］。

雨水は、空気中の二酸化炭素を吸いこんで、実はほんの少しすっぱい水になっている。この水が石灰岩にふれると、岩を少しずつ溶かしていく［1］。1年に溶ける量は、ほんのわずか。でもそれが何万年も続くと、岩は大きく削られ、不思議な形の山や谷ができあがる［1］。

石灰岩は、サンゴや貝殻などの炭酸カルシウムが海底に堆積してできた岩石である［1］。この石灰岩が雨水によって溶かされてできる地形を「カルスト地形」と呼ぶ。

雨水は大気中や土壌中の二酸化炭素を取りこみ、弱い酸性の炭酸(H₂CO₃)を含んだ水になる。この水が石灰岩の主成分である炭酸カルシウム(CaCO₃)に触れると化学反応を起こし、水に溶けるカルシウムイオンと炭酸水素イオンに変えて、岩を少しずつ溶かしていく［1］。この反応がごく長い年月にわたって積み重なることで、世界各地に見られるような、大きく削られた地形ができあがる。

中国の けいりんには、ぼこぼこ とがった 山が ならぶ けしきが ある［2］。ベトナムの ハロンわんには、海の 上に 小さな 岩の 島が たくさん うかぶ［2］。「カルスト」と いう ことば じたいは、この 地形が 学問として しらべられた、東ヨーロッパの スロベニアの 「クラス」と いう 土地の 名まえから きて いる［2］。

日本にも ある。山口県の あきよしだいは、日本さいだいの せっかいがんの 台地だ［3］。もとは 3おく5千万年ほど前、あたたかい 海の サンゴしょうだった ものが、長い 時間を かけて せっかいがんに かわり、雨水に とかされて いまの すがたに なった［3］。

中国の桂林には、ぼこぼこ尖った山が並ぶ景色がある［2］。ベトナムのハロン湾には、海の上に小さな岩の島がたくさん浮かぶ［2］。「カルスト」ということば自体は、この地形が学問として調べられた、東ヨーロッパのスロベニアの「クラス」という土地の名前からきている［2］。

日本にもある。山口県の秋吉台は、日本最大の石灰岩の台地だ［3］。もとは3億5千万年ほど前、暖かい海のサンゴ礁だったものが、長い時間をかけて石灰岩に変わり、雨水に溶かされて今の姿になった［3］。

カルスト地形は世界各地に分布している。中国広西チワン族自治区の桂林や雲南省の石林(UNESCO世界遺産「南中国カルスト」)には、円錐状の山が林立する景観が広がり、ベトナムのハロン湾には海面から切り立つ石灰岩の島々が点在する［2］。「カルスト(Karst)」という名称自体、この地形が地質学的に研究された、スロベニアのクラス(Kras)高原の地名に由来する［2］。

日本では、山口県美祢市の秋吉台が日本最大の石灰岩台地として知られる。約3億5千万年前、南方の暖かい海でサンゴ礁として形成された地層が、プレートの移動によって運ばれ、長い年月をかけて石灰岩へと変化した後、雨水による溶食を受けて現在のカルスト台地となった［3］。日本三大カルストには、秋吉台のほか福岡県の平尾台、高知県・愛媛県にまたがる四国カルストが数えられる［3］。

せっかいがんの 地下には、水に とかされて できた あなや トンネルが、たくさん かくれて いる。ふだんは 上の 土が ふたを して いるので、気づかない。でも、その ふたが やぶれると、地面が とつぜん おちる ことが ある［4］。

1981年、アメリカの フロリダ州では、一ばんの うちに、はば およそ90m、見える 深さ およそ24mの 大きな あなが 町の 一かくに あいた［4］。家 1けんと、プールの 一ぶ、そして 車の しゅうりやで とめて あった スポーツカー 5だいと トラック 1だいが、あなに のみこまれた［4］。さいわい けが人は 出なかった。

石灰岩の地下には、水に溶かされてできた穴やトンネルが、たくさん隠れている。ふだんは上の土がふたをしているので気づかない。でも、そのふたが破れると、地面が突然落ちることがある［4］。

1981年、アメリカのフロリダ州では、一晩のうちに、幅およそ90m、見える深さおよそ24mの大きな穴が町の一角に開いた［4］。家1軒と、プールの一部、そして車の修理屋に止めてあったスポーツカー5台とトラック1台が、穴に飲みこまれた［4］。幸いけが人は出なかった。

石灰岩の地下には、溶食によって形成された空洞やトンネルが網目状に広がっている。地表を覆う土壌層がその天井の役割を果たしているが、この天井が支えを失うと、地表が突然陥没する「シンクホール」が発生する［4］。

1981年5月8日の夜、アメリカ・フロリダ州ウィンターパークでシンクホールが生じ、米国地質調査所(USGS)の記録によれば、直径およそ300フィート(約90m)、地表から見える深さがおよそ80フィート(約24m)に達した(この数値はUSGSが撮影・記録した時点のものであり、陥没が最終的に到達した最大寸法とは限らない)［4］。USGSは、陥没の原因を地下深くのフロリダ帯水層における崩落の可能性が高いとしている［4］。この陥没で住宅1軒、自動車修理店に停められていたスポーツカー5台とトラック1台、市営プールの一部、複数の商店が失われ、被害総額は400万ドルにのぼったが、人的被害は報告されていない［4］。

せっかいがんの 地形の 下には、雨水が 何百年も かけて けずった、地下の 川や どうくつが かくれて いる［5］。あきよしだいの 地下には、日本ゆうすうの 大きな どうくつ「しゅうほうどう」が あり、おくゆき 何kmにも わたって 通路が つづいて いる［3］。

石灰岩の地形の下には、雨水が何百年もかけて削った、地下の川や洞窟が隠れている［5］。秋吉台の地下には、日本屈指の大きな洞窟「秋芳洞」があり、奥行き何kmにもわたって通路が続いている［3］。

カルスト地形の地下では、雨水が石灰岩の割れ目に沿って浸透し、長い年月をかけて空洞を拡大させることで、地下河川や鍾乳洞が形成される［5］。フィリピンのプエルト・プリンセサ地下河川のように、地下水系がそのまま川として流れ続ける例もある［5］。秋吉台の地下には、開口部の高さ約20m・幅8mに達する大鍾乳洞「秋芳洞」が広がり、内部には幅80m・奥行き175mに及ぶ「千畳敷」と呼ばれる広間もある［3］。

せっかいがんの 地下に たまった 水を、のみ水として 使って いる 地いきは 多い。世界中で 使われて いる のみ水の うち、およそ 4分の1が、この カルストの 地下水だと いわれて いる［6］。アメリカでは、国土の やく2わりが カルスト地形で、のみ水に 使う 地下水の やく4わりが、この カルストの 地下水だと いう［7］。

石灰岩の地下にたまった水を、飲み水として使っている地域は多い。世界中で使われている飲み水のうち、およそ4分の1が、このカルストの地下水だといわれている［6］。アメリカでは、国土の約2割がカルスト地形で、飲み水に使う地下水の約4割が、このカルストの地下水だという［7］。

石灰岩の地下水(カルスト帯水層)は、2007年時点で世界の飲料水需要の約25%を賄っているとされる［6］。アメリカ地質調査所(USGS)によれば、米国内では国土の約20%がカルスト地形に分類され、飲料水として使われる地下水の約40%がカルスト帯水層由来である［7］。フロリダ州の帯水層だけでも、約1,000万人の主要な飲料水源となっている［7］。

カルスト帯水層は生産性が高い一方、地表の水がろ過されずに直接流れこみやすく、汚染に対して非常に脆弱だとされる［7］。

たまごの からを、コップに 入れた おすに しずめて みよう。しばらく すると、あわが 出て、少しずつ とけて いく。これは、せっかいがんが 雨水に とかされる ことと、とても にた へんかだ。（チョークで ためす ときは、石こう（せっこう）で できた チョークでは あわが 出ないので、注意しよう。）

たまごの殻を、コップに入れたお酢に沈めてみよう。しばらくすると、あわが出て、少しずつ溶けていく。これは、石灰岩が雨水に溶かされることと、とてもよく似た変化だ。（チョークで試すときは、石膏でできたチョークでは泡が出ないので注意しよう。）

卵の殻(主成分は炭酸カルシウム)を酢(酢酸を含む)に浸すと、気泡(二酸化炭素)を発生させながら少しずつ溶けていく。これは酢酸と炭酸カルシウムの反応である。同じ実験をチョークで試す場合は、成分が炭酸カルシウムのものを選ぶこと。石膏(硫酸カルシウム)でできたチョークは酢と反応せず、気泡は発生しない。自然界で雨水が石灰岩を溶かすときの主役は、酢酸よりずっと弱い炭酸(二酸化炭素が水に溶けたもの)であり、酸の強さも反応の速さもこの実験とは大きく異なるが、「酸が炭酸カルシウムを溶かす」という反応そのものは共通している。数時間から一晩置いて、殻やチョークの表面がどう変化するか観察してみよう。