기계적 풍화작용

  기계적 풍화작용(機械的風化作用, mechanical weathering)이란 암석이 압력을 받아 부서지는 것을 가리킨다. 암석이 기계적으로 부서질 때는 모나는 조립암설이 생산된다. 기계적 풍화작용은 기반 암이나 암괴를 작은 암설로 부수어뜨림으로써 화학적 풍화작용을 돕는다. 암석을 기계 적으로 파괴하는 작용으로는 1. 깊은 지하에 묻혔던 기 반암이 지표에 노출될 때 높은 압력으로부터 벗어남으로 써 겪게 되는 팽창, 2. 암석의 틈에서 진행되는 얼음이나 염류와 같은 이질결정째의 성장, 3. 가열과 냉각이 반복될 때 조암광물들 간에 발생香}는 차별적 팽창과 수축 등이 중요하다. 첫번째 것은 어 디서나 보편적으로 일어나는 현상이지만 두번째와 세번째 것은 기 후의 영 향을 크게 받는다.

 

압력의 감소에 의한 팽창

암석이 지하 깊은 곳에서 받는 압력은 대단히 높다. 지하의 압력은 3~ 4m 깊어질 때마다 1기압씩 증가한다. 그래서 지하에 깊게 묻혔던 암석이 지표에 노출될 때는 팽창하면서 갈라지게 된다. 기반암의 갈라진 틈은 절리(節理, joint)라고 한다. 지표에 노출된 모든 기빈 암에는 많고 적음의 차이가 있을 뿐 절리가 나타난다. 절리는 습 및 단층운동과 같은 지각변동이 일어날 때 집중적으로 발달하며 장소에 따라서는 규칙적으로 분포하는 경향이 있다.
압력의 감소로 발달하는 절리도 규칙성을 보이는데, 화강암으 채석장에서 그러한 절리를 관찰할 수 있다. 화강암(花崗岩)은 지言 깊은 곳에서 형성된 화성암으로 이것이 지표에 노출될 때 발달히는 판상절리(板狀節理, sheeting joint)가 바로 그것이다. 우리나라 의 화강암지역에는 돔 모양의 석산(石山)이 많은데, 화강암의 채석 장에서는 지표면과 나란하게 배열된 판상절리를 예외없이 볼 수 있다. 그 간격은 1~10m로 지표면에 가까울수록 좁아지며, 50m 이 하의 깊이에서는 절리가 나타나지 않는다. 판상절리는 채석할 때 효율적으로 이용된다.
판상절리의 발달이 양호하면, 기반암에서 -넙只한 돌이 양파껍질 처럼 겹겹이 떨어져 나온다. 이러한 한상똻박리 剝離, exfoliation) 라고 한다. 돔 모양의 석산과 판상절리- 사이에는 밀접한 관계가 있 다. 석산의 둥근 윤곽은 판상절리에 의해 결정되고, 판상절리는 석 산의 윤곽을 따라 발달한다.

암석의 틈에 들어간 수분이 얼 때는 결정구 이질결정*Il의 성장 조가 6각형인 빙정(氷晶), 즉 암석의 광물 들과는 성질이 다른 이질결정체(異質結晶體)가 형성되는 동시에 부피가 약 9% 늘어나 틈이 더욱 벌어지기도 하고 암석이 쪼개지 기도 한다. 빙정의 이와 같은 쐐기작용은 한대지방과 수목선(樹木線, tree line) 위의 고산지대와 같이 동결과 융해가 자주 반복되는 한랭 기 후지 역에서 활발하게 일어난다. 결과 융해 낮과 밤의 기 은이 0℃를 오르내리는 이른봄과 늦가을에 자주 반복되며, 그 빈도 는 기후가 한랭할수록 높게 나타난다. 알프스와 그밖의 고산지대에 서는 빙정의 쐐기작용으로 기반암으로부터 떨어져 나은, 모나는 암 괴나 암편이 완만한 경사의 사면을 넓게 덮고 있는 것을 볼 수 있 다. 이러한 지형을 암해(岩`2每, felsenmeer) 또는 암괴원(岩塊原, block field)이라고 한다.
빙정은 우리나라와 같은 온대지방의 저지대에서도 상당한 역할 을 한다. 겨울에 땅이 얼 때 자표면그}까이의 토양층에서는 가느다 란 서릿발 또는 상주(霜柱, needle ice)가 집단적으로 자란다. 주변 에서 수분을 끌어들여 수 센티미터씩 성장하는 서릿발은 토양의표층을 들어올리기도 하고, 토양을 요동시키면서 이의 암설을 더욱 작게 부수어뜨리기도 한다. 이른 봄의 '보리밟기'는 서릿발이 녹은 후 들떠 있는 보리의 뿌리를 고정시켜 주기 위해서 하는 것이다. 서릿발은 흙에 묻힌 돌도 조금씩 들어올린다. 돌은 흙보다 열전도 율이 높아 빨리 식으며, 이로 인해 돌 밑에서는 서릿발이 왕성하게 자란다. 산간지방의 밭 주변에는 돌무더기가 많다. 이러한 돌무더 기는 매년 솟아오르는 돌을 옮겨다 쌓음에 따라 점점 커지는 것이 보통이다. 한대지방과 고산지대에서는 돌이 위로 뿐만 아니라 옆으 로도 움직여 구조토(構造土)가 형성되기도 한다.
암석은 열류위 쐐기작용에 의해서도 부서진다. 염류의 쐐기작용 은 암석을 구성하고 있는 광물들 사이의 경계면이나 틈에 염류가 결정체로근 이루면서 집적되고. 이 염류가 수분을 흡수하면서 팽창할 때 일어난다. 염류가 수분을 잃어버릴 때는 다시 수축한다. 바닷가 의좌석은 염류에 의한 풍화작용을 많이 받는다. 건조지역에서는 모세관현상에 의해 암석표면으로 스며나오는 丁1.-^부이 증발하면 암 석의 미제한 틈에 염두가 쌓인다. 큰 틈이 많은 사암은 염류의 영  향을 잘 받는데, 이러한 사암이 부서질 때는 모래알이 떨어져 나은다. 염류에 의해 암석이국서지는 것은 염류풍화(鹽類風化, salt weathering)라고 한다.