지구과학 고2 지구의 역사와 한반도의 암석

풍화·침식·퇴적

물리적·화학적 풍화 작용과 유수·바람·빙하에 의한 침식·운반·퇴적 과정으로 지형이 변화함을 이해한다.

암석이 제자리에서 부서지고 성분이 바뀌는 것이 풍화, 그 부스러기가 물·바람·빙하에 깎여 나가 실려 가는 것이 침식과 운반, 그것이 다시 가라앉아 쌓이는 것이 퇴적입니다.

풍화는 '재료를 잘게 다지는 일', 침식과 운반은 '재료를 실어 나르는 일', 퇴적은 '재료를 새 자리에 부려 놓는 일'입니다. 세 가지가 이어져야 새 암석의 재료가 만들어집니다.

쉽게 말하면

암석의 순환에서 지표로 나온 암석이 겪는 첫 사건이 풍화입니다. 풍화는 두 갈래로 나뉘는데, 갈라지는 기준은 '성분이 바뀌었는가'입니다.

물리적 풍화는 성분은 그대로 두고 잘게 쪼개기만 합니다. 대표적인 것이 물의 동결 쐐기 작용입니다. 암석의 틈에 스민 물이 얼면 부피가 늘어나 틈을 벌리고, 이것이 얼고 녹기를 반복하면 암석이 쪼개집니다. 그래서 물리적 풍화는 밤낮의 기온 차가 크고 물이 얼었다 녹기를 반복하는 한랭한 지역이나 건조한 지역에서 활발합니다.

화학적 풍화는 아예 광물의 성분을 바꿔 버립니다. 빗물에는 대기 중의 이산화 탄소가 녹아 있어 약한 산성을 띠는데(pH와 수소 이온 농도), 이 물이 석회암의 방해석을 녹여 석회 동굴을 만듭니다. 산·염기의 정의(아레니우스·브뢴스테드)에서 배운 산의 반응이 지형을 깎는 힘으로 작용하는 셈입니다. 장석이 물과 반응해 점토 광물로 바뀌거나, 철을 품은 광물이 산소와 만나 붉게 산화되는 것도 화학적 풍화입니다. 화학 반응은 온도가 높고 물이 많을수록 빨라지므로, 화학적 풍화는 고온 다습한 지역에서 활발합니다.

두 풍화는 서로를 돕습니다. 물리적 풍화가 암석을 잘게 쪼개면 겉넓이가 커지고, 겉넓이가 커지면 물과 닿는 면이 늘어 화학적 풍화가 빨라집니다. 부서진 알갱이는 유수·바람·빙하에 실려 가는데, 물살이 느려지면 무거운 알갱이부터 먼저 가라앉습니다. 그래서 자갈은 상류에, 모래는 중류에, 진흙은 하류나 먼바다에 쌓입니다. 이렇게 쌓인 것이 퇴적암의 재료가 됩니다.

풍화는 생태계의 출발점이기도 합니다. 맨 암석에 이끼와 지의류가 자리를 잡아 풍화를 촉진하고 토양을 만들면 그 위로 풀과 나무가 들어오는데, 이것이 생명과학에서 배우는 천이의 첫 장면입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

석회 동굴과 종유석

이산화 탄소가 녹아 약산성이 된 지하수가 석회암의 방해석을 녹이며 지하에 빈 공간을 만듭니다. 그 물이 동굴 천장에서 떨어지며 다시 방해석을 남기면 종유석과 석순이 자랍니다. 녹이는 것도 다시 쌓는 것도 모두 화학적 풍화와 그 역과정입니다.
예시 2

같은 화강암, 다른 결과

같은 화강암이라도 한랭 건조한 고산 지대에서는 동결 쐐기 작용으로 각진 조각으로 쪼개지고, 고온 다습한 열대에서는 장석이 점토로 변해 푸석푸석하게 무너집니다. 암석이 아니라 기후가 풍화의 방식을 정한다는 것을 보여 줍니다.
예시 3

강 상류의 자갈이 하류에서는 왜 안 보일까

물살이 빠른 상류는 무거운 자갈까지 굴릴 힘이 있지만, 하류로 갈수록 유속이 느려져 무거운 것부터 차례로 내려놓습니다. 그래서 상류에는 자갈, 중류에는 모래, 하류와 바다에는 진흙이 남습니다. 알갱이 크기의 분포 자체가 그 퇴적물이 어디서 쌓였는지를 알려 주는 단서가 됩니다.

물리적 풍화와 화학적 풍화

구분	물리적 풍화	화학적 풍화
무엇이 바뀌나	크기와 모양만 바뀌고 성분은 그대로	광물의 성분 자체가 다른 물질로 바뀜
대표 작용	동결 쐐기 작용, 압력 해방에 의한 절리	용해, 가수 분해, 산화
활발한 기후	한랭하거나 건조한 지역 (기온 변화가 큼)	고온 다습한 지역 (물과 열이 많음)
예	암석이 각진 조각으로 쪼개짐	석회 동굴, 장석이 점토로 변함, 철이 붉게 산화됨

자주 하는 오해

풍화와 침식을 같은 말로 쓰기

이렇게 생각하기 쉬움비바람에 바위가 깎여 나가는 것이 풍화다

실제로는제자리에서 부서지는 것이 풍화, 그 부스러기가 옮겨져 나가는 것이 침식입니다.

풍화는 이동을 포함하지 않습니다. 바위가 그 자리에서 갈라지고 성분이 변하는 데까지가 풍화이고, 갈라진 조각을 물이나 바람이 떼어 내 실어 가는 순간부터 침식·운반입니다. 문제에서 '제자리'인지 '이동'인지만 보면 둘은 헷갈릴 일이 없습니다.

물이 많은 곳일수록 물리적 풍화가 활발하다고 생각하기

이렇게 생각하기 쉬움물이 암석을 부수니까 비가 많이 오는 열대에서 물리적 풍화가 가장 심하다

실제로는물리적 풍화는 한랭하거나 건조한 곳에서, 화학적 풍화가 고온 다습한 곳에서 활발합니다.

물리적 풍화의 핵심 작용인 동결 쐐기는 물이 '얼었다 녹기를 반복'해야 일어납니다. 늘 따뜻한 열대에서는 물이 얼지 않으므로 이 작용이 거의 없고, 대신 물과 열이 많아 화학 반응이 빨라져 화학적 풍화가 지배합니다. 물의 양이 아니라 물의 상태 변화와 온도가 기준입니다.