토양화작용과 이에 따른 토양의 특성

토양화작용과 이에 따른 토양의 특성

는데, 아마도 이것은 화석을 이루는 탄산염 광물의 조성과 관계가 있는 것으로 여겨지고 있다. 처음 생성되는 방해석은 가장 불안정한 화석, 즉 아라고나이트와 고마그네슘 방해석으로 이루어진 화석의 용해로부터 공급되어 침전하는 것이고 후기에 생성되는 방해석은 좀더 안정된 마고네 방해석으로 이루어진 화석의 용해로부터 공급되어 침전하는 것으로 해석된다. 이러한 설명은 실제 결핵체를 가지는 사암의 연구로 확인된다. 즉, 결핵체를 가지는 충준에서 방해석으로 교염 노들이 생성되기도 한다(그림 5.64).

토양화작용과 이에 따른 토양의 특성은 기후 조건과 밀접한 관계가 있다. 기후의 요인 중 토양의 특성을 주로 결정짓는 것은 수분(moisture)과 온도가 있다. 토양의 수분은 토양에 영향을 미치는 물리적, 화학적 그리고 생화학적 작용을 조절하고 화학적, 생화학적 활동의 정도는 온도에 달려 있다. 토양에서의 탄산염 단과(들)는 대체로 건조 내지 아습윤 기후하에서 연간 강수량이 1000 mm 이하이며 계절적으로 건기와 우기가 반작용이 일어나지 않는 부분은 상대적으로 안정한 방해석인 저마그네슘 방해석으로 이루어진 화을 함유하고 있으나 원래 아라고나이트로 이루어진 화석은 관찰되지 않는다는 점이다. 반면에 이라고나이트로 이루어진 화석은 결핵체의 내부에서는 관찰이 가능하다 (Fursich, 1982). 사암이나 세일에서 결핵체의 모양은 좌 ·우, 상·하가 대칭을 이루거나 대체로 장축이 층리면에 평행한 디스크 모양에 이르기까지 다양하다. 이러한 결핵체 모양의 다양성은 퇴적물 내에 투수율의 이방성 (permeability anisotropy)에 따른 결핵의 성장률이 방향에 따라 다르기 때문이라고 해석되어 왔다. 이 설명에 의하면 퇴적물에서 납작한 모양을 가지는 결핵체는 수직 방향의 투수율이 수평 방향의 투수율에 비해 낮기 때문에 형성되는 것이며, 이 두 방향의 투수율의 차가 크면 클수록 그 모양은 더 납작해지는 것으로 해석할 수 있다. 그러나 공극간 연결통로 (pore throat)가 수백 A 이하보다 작지 않는 경우는 퇴적물 내의 이온들의 확산은 투수율과는 거의 무관하며 공극 연결통로의 굴곡의 정도(tortuosity)의 제곱에 비례한다. 사암의 경우는 대체로 구형의 모래 입자로 이루어져 있으며, 생교란작용으로 균질화되어 입자가 배열되어 있으므로 공극통로의 굴곡의 정도는 어느 방향으로나 비슷하기 때문에 이러한 투수의 이방성으로 설명하기는 곤란하다. 사암에서 결핵체의 납작한 정도는 아마도 퇴적물 내에 불균질하게 분포를 하는 탄산염 광물로 이루어진 화석의 분포에 기인한 것으로 설명을 할 수 있다. 즉, 사암에서 결핵체의 발달이 탄산염 광물로 이루어진 화석이 암게 수평으로 발달한 충준에서 시작하였다면 방해석의 성장에 필요한 이온들은 수평 방향에서 많이 공급될 것이며 이로 인해 수평 층리면을 따라 확산에 의해 성장을 하는 결핵체의 발달이 빠르게 일어나도록 유도를 하여 납작한 모양을 만들 것이다. 만약 사암의 퇴적물 내에 이들 화석이 균질하게 분포한다면 결핵제의 성장은 탄산염 이온의 공급이 모든 방향에서 같이 일어나므로 수평이나 수직방향 모두 성장률이 같아서 구행의 결핵체가 형성될 것이다.

그러나 투수율의 이방성은 세일에 형성된 결해체의 납작한 모양을 어느 정도 설명할 수 있다. 즉, 세일에는 관상의 점토광물이 층리면에 평행하게 배일되어 있어 투수율의 이방성은 어느 정도 예상할 수가 있다.복하여 발달할 때 생성된다. 건조와 아습을 기후에서는 우기에 비가 오더라도 그 양이 충분하지가 않기 때문에 상층 퇴적물(토양) 표층부에서 Ca를 함유한 광물(장석, 인회석, 각섬석 등)과 바람에 실려 온 탄산염 광물 분진으로부터 Ca를 용탈시켜 아래로 스며들다 건조해지면 토양수로부터 방해석으로 침전한다. 이렇게 하여 생성된 방해석 단괴(노들)를 칼크리트(calerate) 또는 칼리치 (Caliche)라 하며, 대부분의 경우에는 붉은 색을 띠는 이암층(고토양, paloosol)에 발달한다. 방해석 단괴는 대개 선택적으로 식물의 뿌리 주위를 둘러싸며 발달하기도 한다. 이러한 토양기원 단괴 (노들)가 성장하여 인접 단괴와 합체가 되면 석회암층을 이루기도 한다. 우리나라 경상남 · 북도에 분포하는 백악기 경상누층군에는 토양기원의 석회암 단괴(노들)들이 잘 발달해 있다(그림 5.65).토양층에서 탄산염 광물의 생성은 토양수가 알칼리성을 나타내며 증발산율그림 5.65 경상분지 백악기 하산동중에 발달한 토양기원 석회이 연평균 강수량보다 더 많아야 일어난 암 단과(경상남도 사다고 한다. 만약 그렇지 않다면 Caco, 의 용탈이 일어나 이 성분은 지하수로 빠져 나간다. 토양의 수분은 토양의 표면으로부터 탄산염과 이의 구성 이온들을 녹여 토양층 내로 이동을 시킬 만큼의 양을 이루어야 한다. 그렇지만 그 양이 넘쳐서 토양으로부터 이들 성분을 매내가서는 안 된다. 매우 건조한 상태에서는 이러한 토양 탄산염이 생성되지 않거나 아주 얇게 토양의 얕은 표층 부분

결제는 일반적으로 해양 환경에 쌓인 퇴적물에 잘 나타난다. 앞에서 살펴본 바와 같이 방해석을 침전시키는 이온들은 퇴적물 내에 포함되어 있는 화석의 용해로부터 대체로 공급된다고 여겨진다. 해양 환경에 쌓인 퇴적물과는 달리 육상 환경에 쌓인 퇴적물에도 비슷한 형태의 탄산염 단(노들)가 생성된다. 육상 환경에서는 퇴적작용이 불연속적으로 일어나기 때문에 하천 주위의 법람원 환경에 쌓인 되적물은 큰 홍수가 일어나 하천을 범람하여 퇴적물이 공급되기 전에는 지표면에 장기간 노출되기도 한다. 이렇게 노출되는 동안 퇴적물은 식생 등의 영향을 받아 토양화작용

터 공급된 특정한 선상지 퇴적물로 구별하였다. 이들 광물군들은 점차 퇴적 분지 쪽으로도 연장되어 나타나는 것이 밝혀져서 이들을 도면에 표시해 본 결과 동일한 광물군의 공간적 연장은 퇴적물이 이동하는 경로를 나타낸다는 것을 알아냈다. 분지의 남서쪽인 알프스 산맥으로부터 공급된 광물들은 석류석(gamer), 십자석(staurolite), 인회석(apatie), 저어콘과 녹염석(epidote)들이지만, 북쪽에서는 앞 중광물들과는 전혀 다른 전기석(tourmaline), 저어콘과 금홍석(nutile)으로 이루어져 있어서 또 다른 퇴적물 기원지가 있었음을 알아냈다. Fuchbauer는 또한 퇴적물의 조성이 시간에 따라 다르다는 것도 알아냈다. 즉, 초기의 퇴적물은 석회암과 백운암의 퇴적물로부터 유래된 것이었으나 후기에는 결정질 암석으로부터 주로 공급되었다는 것이다. 이와 같이 사암의 광물 조성과서 자료를 이용한 Fuchitbauer의 연구 결과는 퇴적 분지가 어떻게 채워지고 어떠한 고지리를 이루고있었는가를 알아내는 좋은 예가 되고 있다.쇄설성 입자들의 배열은 퇴적작용이 일어나는 동안에 작용한 수력학적인 작용에 의해 특정한 방성을 띠게 된다. 이러한 방향성은 고수류의 방향을 해석하는 데 주로 이용되고 있다. 역암의 고주 방향은 역들의 인편 (비늘

구조(imbrication, 그림 5,69)를 이용하여 측정한다. 역은 삼차원을- 입자로서 장축(a)과 중간축(b) 및 단축(c)을 측정하여 형태를 구분하는데(그림 4.12).수류의 방향은 대체로 편평한 모양의 역에서 가장 긴 축인 축의 배열 방향을 이용하여 알아낼05장 퇴적 구조 149수 있다. 일반적으로 하천의 역층에서는 역의 장축 방향이 유수의 방향에 직각으로 중간축이 상류 쪽을 향한 경사를 보이며 배일되어 있다.반면에 해저 선상지의 재퇴적된 역층에서는 역의 장축이 유수의 방향으로 평행하게 나타나며, 중간축이상류 쪽으로 경사진 상태로 배열되어 있다고 한다(Walker, 1975). 그러나 역의 장축이 유수의 방향에 수직으로 배열되어 재퇴적된 역암층의 보고도 있다.이와 같은 역의 장축 배열이 퇴적작용과 어떤 관계를 갖는가를 살펴보자, 암설류(debris fow), 입자류(gain Gow), 저탁류와 같은 되적물 중력류(scdimmentary gravity hows)는 해저 선상지에서 많이 일어나는 뵈적물 운반작용의 기작이다. 이들 흐름에서는 퇴적물들이 중력에 의해 직접 운반되며 조립질 퇴적물은 세립질 물질 내에서 부유 상태로 이동되기 때문에 바닥으로 가라앉는 것이 방해받는다. 이러한 경우에 역은 부유 상태로 세립질 퇴적물 내에 떠서 이동하는데 역의 장축 방향이 중력류 흐름에 저항이 가장 적은 방향으로, 즉 중력류가 흐르는 방향으로 평행하게 배열을 할 것이다. 이와 같은 중력류의 흐름은 하천이나 조수하천 등에서 일어나는 저면류(traction cument)와는 다른 유수의 흐름 기작을 보이게 될것이다. 그러나 Lowe(1979. 1982)는 많은 퇴적물 중력류가 부유와 저면류의 다양한 운반 기작을나타낸다는 것을 밝혀냈다. 따라서 부유 짐과 저면류 짐의 구별만으로는 이들이 해저 선상지에서중력류에 의해 쌓인 것인지, 해저 선상지 수로 환경에서 저면류에 의해 쌓인 것인지를 엄격히 구별하기는 어려워진다. Yagishita(1989)도 캐나다에 있는 해저 선상지에 재퇴적된 상부 백악기 역암에서 역들의 방향성을 측정해 본 결과 역의 장축이 고수류의 방향으로 평행한 것에서부터 수직인 것까지 다양한 분포를 나타내는 것으로 보고하고 고수류와 역의 장축과의 관계가 퇴적 환경의 정확한 지시자가 될 수는 없다고 주장하였다.

퇴적물 입자의 크기 변화를 이용하여 퇴적물의 운반 방향을 알아보기도 한다. 특히 역질 퇴적물에서 이 방법이 유용하게 이용된다. 야외에서 역의 최대 크기의 변화를 측정하여 도면에 표시하면퇴적물의 이동 양상과 유수가 흐른 방향을 알아볼 수 있다. 한 지역에서 역이나 역암의 평균 크기를 결정하기란 매우 어렵다. 그러나 역의 최대 크기는 대체로 평균 크기와 어느 정도 상관관계를가지므로 가장 조립질의 역암은 가장 두껍게 나타나며, 노두에서도 잘 나타나게 된다. 한 지점에서가장 큰 역 10개를 측정하여 이의 평균 크기를 도면에 표시하는 방법을 이용하여 고수류를 해석한좋은 예가 그림 5,70에 나타나 있다.