풍화작용과 풍화에 의한 지형발달

풍화작용과 풍화에 의한 지형발달

 

1. 풍화작용

 

기존 지형의 변화나 새로운 지형이 발달하는 데 가장 기본이 되는 작용이 풍화작용입니다. 풍화작용이란 암석과 광물이 다양한 환경적 요인에 노출되어 시간이 지남에 따라 분해되거나 용해되는 과정으로, 기계적 및 화학적 풍화는 지구 표면을 변화시키는 두 가지 주요 메커니즘입니다. 기계적 풍화작용은 화학적 구성을 변경하지 않고 물리적 힘을 통해 암석을 분해하는 것을 포함합니다. 이 과정은 서리 작용, 열팽창 및 수축, 박리 및 마모와 같은 다양한 메커니즘을 포함합니다. 기계적 풍화작용의 대표적인 예로는 하중의 제거에 따른 차별적 팽창에 의한 현상, 암석의 틈에 이질 결정체가 성장함에 의해 나타나는 현상 등이 대표적입니다. 화학적 풍화는 화학적 반응을 일으키는 매개물이 암석의 조직에 침투하여 암석의 구성광물들을 호학적으로 변화시켜서 암석을 붕괴시키는 작용입니다. 물리적 풍화작용은 암석의 물리적인 측면, 예를 들면 형태, 부피, 중량, 비중 등을 변화시키지만 암석 본래의 성질, 즉 화학적 성질이 변화시키지 않습니다. 그러나 산화작용, 용해작용, 가수분해작용, 수화작용과 같은 화학적 풍화작용은 물리적인 측면은 물론이고, 암석 본래의 성질까지도 변화시켜서 기존의 암석고는 전혀 다른 풍화산물을 만들어 냅니다. 화학적 풍화작용은 음식물이 부패하는 것과 유사한 원리입니다. 따라서 적당한 수분과 온도의 유지가 필요합니다. 물론 수분이 풍부하고 항상 고온의 기온이 유지되는 열대습윤지역에서 보다 활발하게 나타나게 됩니다. 도한 화학적 풍화작용과 기계적 풍화작용은 서로 보완 관계를 맺고 있습니다.

 

2. 풍화에 의한 지형발달

지형은 다양한 자연적 과정에 의해 끊임없이 진화하고 있으며, 풍화는 지구 표면의 형성에 있어서 근본적인 역할을 합니다. 기계적이고 화학적인 풍화 과정은 지구의 표면을 계속해서 변화시키고, 지형발달에 큰 영향을 줍니다. 대표적으로 입상붕괴에 의한 지형이 있습니다. 규산염광물 결정체인 화강암 계통의 암석은 가수분해작용과 수화작용을 통해서 암석의 입상붕괴 현상이 잘 나타나 지표에 풍호산물이 쌓입니다. 산지의 절개면 등에서 관찰할 수 있는 풍화산물 층은 손으로 만져도 무너질 정도로 결속력이 거의 없는 상태이며, 이러한 풍화산물을 새프롤라이트 라고 합니다. 기반암의 풍화는 지표에서만 진행되는 것은 아닙니다. 기반암에 절리가 많이 발달해 있으면, 절리를 따라서 물이 지하로 침투하여 지하에서도 가수분해, 수화작용이 진행됩니다. 그 결과 새프롤라이트 층이 두껍게 형성되는 곳도 있는데 특히 고온다습한 열대습윤기후 지역에서 잘 나타납니다. 암반에 발달하는 풍화혈은 주로 노출된 기반암의 상부 평탄면상에, 또는 암석의 하상면에 발달합니다. 암석 하상을 제외한 암반 위에 수직방향으로 형성된 풍화혈을 Gnamma라고 합니다. 이는 형태적인 특징을 나타내는 용어이며, 화학적 풍화작용이 진행된 결과 형성되었다는 의미로서 성인적 용어로는 solution pans 라고 합니다. 평면 형태는 원형이나 타원형을 이루며 직경에 비해 깊이가 얕습니다. 암반 상부면에 주로 절리와 같은 소규모의 요지에 물이 고이면서 화학적 풍화작용 결과 형성되는 것으로 알려졌습니다. 또는 지표에 노출된 기반암의 주변에 기계적 풍화작용 결과 모암에서 떨어져 나온 암설들이 쌓여서 이루어진 지형으로는 애추, 암괴원, 암괴류와 같이 주로 경사면에 일정한 범위에 걸쳐서 발달한 지형이 있습니다. 동결-해빙 사이클 및 박리와 같은 기계적인 풍화는 암석을 더 작은 입자로 분해합니다. 화학적인 풍화는 물 및 다른 물질과의 반응을 통해 광물 구조를 용해 및 변경합니다. 시간이 지남에 따라 이러한 풍화 과정은 산봉우리의 둥글게 하고 토양을 생성하는 것뿐만 아니라 동굴, 아치 및 기둥과 같은 다양한 지형의 형성에 기여합니다. 지표에 노출된 기반암의 표면에 평행하게 박리면이 형성되고, 그곳으로부터 판상의 암편이 분리되어 나오는 현상을 박리작용이라고 합니다. 마치 양파의 껍질이 벗겨지듯이 판상으로 암편이 분리되며, 암괴에 여러 개의 동심원상의 절리가 발달해 있는 경우 그 단면을 보면, 양파와 같이 박리면이 여러 겹 형성되어 있는 것이 관찰됩니다. 박리면 사이의 간격은 다양하며, 거대한 암체에서 이러한 현상이 일어나 암편이 제거되면 박리돔이 형성되기도 합니다. 박리현상이 일어나는 원인으로는 마그마로부터 암석이 될 때 형성된 유리구조의 흔적이거나, 마그마가 냉각, 수축될 때 형성된 절리를 따라서 일어나는 현상, 지표부근의 암층이 제거되고 지하의 암층이 노출될 때 내리누르던 하중의 제거로 인한 절리의 형성에 따른 현상, 지표에 노출된 암체가 낮과 밤의 기온의 차이에 의해 팽창과 수축을 반복하여 형성된 절리의 형성에 따른 현상 등이 있습니다.