토양생성과 발달(1)

토양이란?

모재가 되는 각종 모암이 여러 자연 작용에 의해 제자리에서 또는 옮겨져 쌓인다. 그 후 표면에 유기물질들이 혼합되며 여러 가지 토양생성인자의 영향을 받아 생성된 지표면의 얇고 부드러운 층이다. 토양생성인자인 환경과 평형을 이루려고 끊임없이 변화되고 있는 자연체이다.

토양의 모재가 되는 암석

여러 가지 암석을 모암이라고 하고 지표를 구성하는 암석은 크게 화성암, 변성암, 퇴적암으로 구분한다.
화성암은 마그마가 화산으로 분출되거나 지중에서 천천히 냉각되어 만들어진다. 구성 광물과 규산 함량에 따라 산성암, 중성암 및 염기성암으로 세분한다. 산성암은 규산 함량이 많아 밝은색을 띠고 염기성암은 유색 광물의 함량이 많아 검은색을 띠며 무겁다. 우리나라 중부지방에서 가장 흔히 볼 수 있는 화강암은 대표적인 화성암이고 화강암이 변성작용을 받아 암맥과 절리가 발달한 것이 변성암인 화강편마암이다. 어두운 색깔의 광물들은 철과 마그네슘의 함량이 많으며 밝은 색깔의 광물들에 비해 풍화되기 쉽다. 즉 어두운 색을 띠는 광물들의 조성 비율이 높은 현무암이나 반려암과 같은 암석들은 밝은색을 띠는 화강암이나 유문암보다 색이 어둡고 풍화 과정을 거쳐 부스러지기도 쉽다. 퇴적암은 퇴적 흔적인 층리가 있어 성층암 또는 침전암이라 한다. 무게로는 암석권의 약 5%에 불과하지만 지표면의 약 75%를 덮고 있으며 우리나라에서는 중생대에 속하는 경상계 지층인 경상분지에 넓게 분포되어 있다. 물에 의해 퇴적된 것이 대부분이므로 수성암이라고도 했으나 화산재 등이 바람에 날아가 퇴적된 것도 포함해 퇴적암이라고 부른다. 입자의 지름이나 구성성분에 따라 나눠 사암, 역암, 혈암, 석회암, 응회암 등으로 구분한다. 변성암은 기존의 화성암과 퇴적암이 화산작용이나 지각 변동 시 고압과 고열을 받아 변성작용으로 인해 생성된다. 변성작용을 받으면 대부분 탈수 환원되므로 광물의 조성과 구조 등이 변해 편상, 판상, 주상 등이 되거나 석영이 녹아 흰 띠를 갖기도 한다. 원래의 암석보다 조직이 치밀하고 비중이 무거워서 풍화에 잘 견딘다.

 

암석의 풍화와 풍화산물의 이동

암석이 오랜 기간 대기 중에 노출되거나 흙 속에 묻혀 있으면 조직이 변화되고 기계적인 붕괴와 화학적인 분해를 받는다. 이 과정을 통틀어 풍화라고 하고 이 풍화로 인해 토양 모재가 생성된다. 풍화작용은 물리적, 화학적, 생물적 풍화작용으로 구분할 수 있지만 각각 독립적으로 일어나는 것이 아니고 동시에 병행하여 작용한다. 예를 들어 커다란 바위는 풍화작용을 받아 물리적으로 더 작은 돌조각이 되고 바위를 구성하고 있던 각각의 조성 광물 입자로 분리된다. 토양 중 모래 입자들은 대부분 암석에서 분리된 각각의 광물입자들이다. 암석조각들과 그 속의 광물 입자들은 물리적 붕괴 과정과 동시에 화학적 작용에 의해 변하는데 새로운 광물로 변한다. 화학적 변화는 계속된 입자 크기의 감소와 함께 광물의 결정 속에 있던 용해성 물질들을 녹아 나오게 하고 이 용해성 물질들은 물과 함께 이동하거나 새로운 광물의 합성에 이용되기도 한다. 최종적으로 토양 속에는 규산염 점토광물, 풍화가 극도로 진행돼 매우 안정된 철과 알루미늄 산화물 등 점토광물, 석영과 같이 풍화에 대한 안정성이 매우 큰 1차 광물 등 3개 집단의 광물들이 남는다. 토양생성의 시작은 암석의 물리적인 붕괴를 통한 파쇄 과정이다. 암석의 팽창과 수축, 결빙에 의한 물의 부피 변화, 암석 내부와 외부의 온도 차이에 의한 박리, 물 바람 빙하 등에 의한 침식, 식물과 동물의 영향에 의한 암석의 파쇄 등이 물리적인 붕괴를 유도한다. 입상 붕괴는 결정형 광물들이 팽창 수축계수의 차이 등에 의해 입자상으로 분리되는 것이며 박리는 화강암 등이 양파와 같이 한 겹씩 벗겨지는 현상이다. 절리면 분리는 기반암에 생긴 평행 절리에 따라 분리되는 것이고 파쇄는 단단한 암석이 불규칙한 암편으로 부서지는 현상이다. 바위의 조성 광물들은 온도의 변화에 따른 팽창과 수축의 정도가 서로 다르기 때문에 팽창, 수축이 반복되면 암석에 틈이 생겨 붕괴가 일어난다. 또한 바위의 열전도율이 느려서 볕을 받은 바위의 표면은 내부에 비해 온도가 높아진다. 내외부의 온도 차이에 의해 팽창수축의 차이가 생기고 이로 인해 바위의 표면 껍질이 양파처럼 벗겨져 나가는데 이를 박리현상이라고 한다.