퇴적물의 풍화작용으로 생성 Part 2

지난 시간에는 풍화작용의 중요성과 어떻게 만들어지는지를 알아보았습니다.

이번에는 이어서 좀더 깊이 들어가보도록 하겠습니다.

자! 들어가보시죠!.

물리적 풍화작용

물리적 풍화작용

물리적 풍화작용이란 지표에 노출된 암석이 개개의 구성 광물로 분리되거나 분쇄되고 조금 작은 조각으로 깨지는 작용을 가리킵니다. 이 과정에서 부서진 암석의 파편(암편)들은 기원암의 광물학적 그리고 화학적 조성과 크게 다르지 않습니다. 그러나 아주 추운 기후나 건조한 기후를 제외하고는 물리적 풍화작용과 화학적 풍화작용이 서로 함께 일어나기 떄문에 이들의 영향을 따로 떼어 살펴보기는 정말 어려운 점이 있습니다. 물리적 풍화작용으로는 새로운 광물이 생성되지 않습니다. 물리적 풍화작용으로 생성되어 만들어진 쇄설성 퇴적물은 운반 도중 수력학적인 분급작용이 일어난다 하여도 물리적 풍화작용을 받은 기반암의 광물 조성은 이들로부터 유래된 모래질 퇴적물이나 머드 퇴적물에 반영됩니다. 그렇지만 광물에 따라 깨뜨려지는 작용의 정도가 다르기 떄문에 퇴적물이 운반 되는 동안 일어나는 분급작용에 의하여 광물 조성에 차이가 나기도 합니다. 물성이 강한 광물들은 조립질 퇴적물에 더 많이 들어있게 되는 반면, 예를 들면 흑운모와 같이 물성이 약한 광물들은 세립질 퇴적물에 선택적으로 더 많이 들어있게 된다. 물리적 풍화작용에 의하여 생성되는 쇄설성 퇴적물들은 퇴적물의 기원지 연구에 주요 대상이 됩니다.

1. 동결융해작용

암석에 발달한 틈을 채운 물의 얼고 녹는 작용에 의하여 암석이 점점 더 깊이 깨지는 것은 짧은 기간 동안 기온이 0도를 기준으로 오르고 내림이 자주 반복되는 기후대에서 일어나는 중요한 물리적 풍화작용입니다. 물은 얼면 얼음으로 변하면서 부피가 약 9% 정도 증가하기 때문에 암석의 틈새에 들어있는 물이 얼 때 물의 표면에서부터 점차 얼어가면서 부피 팽창에 따른 압력이 틈새 양쪽의 암석에 가해져 더욱 틈을 벌리게 됩니다. 비교해보자면 추운 겨울 밖에 내놓은 뚜껑이 닫힌 맥주병이 얼면서 깨어지는 것과 같은 원리로 볼 수 있습니다. 이렇게 더 벌어진 틈에 얼음이 녹고 다시 얼면 암석의 틈은 암석 내부로 점점 침투하며 발달하게 됩니다.

얼고 녹는 작용이 반복적으로 일어나 암석이 부서지면 크고 각이 진 암석 덩어리로 쪼개집니다. 결정질 광물로 이루어진 화강암과 같은 암석들은 왕모래와 같은 입자들로 분리되기도 하며, 암석 내에 발달한 미세틈이나 다른 미세구조들이 깨진 암석파편의 크기와 모양에 영향을 미칩니다. 물성적으로 약한 셰일이나 층리가 발달한 사암과 같은 삼석들은 물성이 강하고 잘 교결된 암석인 규암이나 결정질 화성암과 같은 암석보다는 얼고 녹는 장용으로 더 쉽게 깨지는 경향을 나타내게 됩니다.

2. 열팽창-수축작용

낮 동안 태양에 의하여 달구어져 팽창한 암석 표면이 해가 진 후 온도가 낮아지면서 식어 수축이 일어나는 일이 반복되어 일어나면 암석 내 입자들 간의 결합을 약화시켜 암석의 겉껍질 부분이 벗겨져 나가거나 광물 입자들이 떨어져 나가기도 합니다. 암석의 내부와 표면 간에는 온도의 차이가 있고 암석의 표면이 더 팽창과 수축을 하면서 응력이 생성됩니다. 이러한 응력이 암석의 표면에 작은 균열을 생성시키고 입자의 떨어짐을 일으킵니다. 일단 이러한 작은 균열이 생기면 이 틈으로 작은 실트나 모래 입자들이 끼어들어 암석이 식을 때 이 균열이 다시 합쳐지는 것을 방해합니다. 이러한 표면의 달굼과 식음이 반복되면, 즉 팽창과 수축이 반복되면 이 틈들은 점차 폭과 길이가 더 커지게 되고 나중에는 암석의 표면이 갈라지게 되어 떨어져 나갑니다. 대체로 열팽창-수축의 풍화작용은 태양의 열로부터 주로 일어나지만, 화재가 일어났을 때에 일어나는 것으로 확인되었습니다. 이러한 열팽창-수축의 풍화작용이 사막지대에서 일어난 것으로 관찰되고있지만, 이를 실험실에서 재현시켜 보려는 실험에서는 이러한 풍화작용을 뒷받침할 만한 결정적인 증거를 정확히 제시하고 있지는 못하고 있습니다. 대신 실험에 사용한 광택 나는 암석 시료의 표면에 약간의 물을 분무시켜 가열과 냉각을 반복한 결과 광택 나는 표면이 투박해지며 약간의 풍화작용이 일어나는 것으로 관찰되었습니다. 따라서 이러한 열팽창-수축의 물리적 풍화작용이 단순한 물리적 풍화작용이기보다는 약간의 화학적 풍화작용이 관여한다고 볼 수 있습니다.

다음파트에서 마지막으로 남은 물리적 풍화작용을 알아보도록 하겠습니다.