침식

미국의 워싱턴 주립 대학교 가까이에 있는 밀밭이 심각한 토양 침식을 겪고 있다.

중국 운남성에서 빗물에 의한 협곡침식

캘리포니아 샌트럴 벨리의 하천침식

해안선 침식

남극지역의 빙하 침식 작용으로 형성된 협곡

버섯바위, 이스라엘 Timna 공원에서 바람침식의 결과

침식(浸蝕, erosion)은 중력에 따른 반응이나 생물에 따른 생물 침식(bioerosion)으로 바람, 유수, 얼음 따위의 유동체에 의하여 지표(토양, 바위, 침전물)가 깎임으로써 광물 입자가 떨어지거나 이동하는 현상을 말한다. 침식 작용은 화학적으로나 물리적으로 바위 속 광물이 깎이는 과정인 풍화 작용과 구분한다.

침식을 받은 물질은 대개 지표면의 높은 지역에서 낮은 지역으로 이동한다. 그리하여 산을 깎아 내리거나 계곡을 메우고, 하천을 새로 만들거나 없애면서 지형을 변화시킨다. 침식으로 인해 농지가 황폐화하고 농지의 비료를 씻어내어 호수와 강을 오염시킨다. 또 침식된 토양은 도랑·못·저수지 등을 막아 관개를 방해한다.

침식 작용은 본래 자연스러운 과정이지만 많은 곳에서 인간의 토지 이용에 의해 이러한 작용이 증가되기도 한다. 산림 벌채, 과도한 방목, 무분별한 건축 활동을 비롯한 질 낮은 토지 이용이 특히 이러하다. 농작물 생산에 쓰이는 토지는 자연 속 채소로 이루어진 땅보다 일반적으로 엄청난 양의 침식 작용을 겪게 된다.

개요

지구과학에서 침식은 지표면의 한 위치에서 제거된 토양, 암석 또는 용해된 물질이 다른 위치로 이동되는 표면 과정을 의미한다. 이는 다른 위치로 이동이 없는 풍화(weathering)와는 구분되는 현상이다. 침식은 자연적인 현상으로 물, 얼음(빙하), 눈, 공기(바람), 식물, 동물, 인간과 같은 원인에 의해 발생한다. 침식은 과정에 따라 물리적/기계적 침식(암석 또는 토양이 쇄설 퇴적물로 분해되는 것)과 화학적 침식(토양 또는 암석 물질이 물에 의해 용해되어 제거 되는 것)으로 분류할 수 있다. 일반적으로 침식된 퇴적물 또는 용질은 수 밀리미터 또는 수천 킬로까지 이동 될 수 있다.

자연적인 침식률(erosion rate)은 지질학적 풍화 요인(강우, 지하수, 바람, 하천에서의 기반암 마모, 바다와 파도에 의한 해안 침식, 범람, 산사태 등)에 의해 영향을 받게되며 풍화 요인에 의해 침식율의 속도가 조절된다.

일반적으로 물리적 침식은 가파른 경사면에서 빠르게 진행되며, 침식률은 기후적인 통제 요인(비에 의해 공급된 물의 양, 태풍, 풍속, 대기온도)에 따라 민감하게 반응한다.

침식은 자연적인 과정이지만 인간에 의한 인위적인활동은 전 세계적인 침식률을 10-40배 증가시켰다. 예를 들어, 애팔래치아 산(Appalachian Mountains)과 같이 잘 알려진 농업 현장은 자연 침식률의 100배 이상의 침식을 일으켰다. 과도한 침식은 내부 지역과 외부 지역 모두에 큰 문제를 유발한다. 내부에서는 양분이 풍부한 상부 토양층의 손실이 일어나 농업 생산성 감소 및 생태계의 붕괴가 일어나므로 결국 사막화에 이를 수 있다. 또한 외부에서는 수로에 퇴적물의 침전, 부영양화, 도로 및 주택에 침식된 물질로 인한 피해와 같은 현상이 나타날 수 있다. 집중적인 농업뿐만 아니라 삼림벌채, 인위적인 기후 변화 또한 침식률을 증가시키는 주요 인간 활동이다.

물리적 침식

빗물과 표면 유출

비산 침식(splash erosion)은 떨어지는 빗방울에 의해 토양에 작은 분화구가 생기고, 토양입자가 유출수를 따라 이동할 때 일어나는 침식을 의미 한다4). 비산 침식에 의해 토양입자가 이동하는 거리는 평지에서 수직으로 약 0.6m, 수평으로 약 1.5m정도 될 수 있다. 협곡 침식(gully erosion)은 빗물이 축적되어 폭우나 녹은 눈이 좁은 통로에 급속하게 흘러서 상당한 깊이의 토양을 제거하는 경우이다.

만약 토양이 포화되거나 토양에 물이 침투할 수 있는 비율보다 강수량이 클 경우 지표 유출이 발생할 수 있다. 따라서 유출수가 충분한 에너지를 가지고 있다면 토양 입자를 경사면 아래로 운반 할 것이다.

강과 하천

선형으로 계속 흐르는 물의 흐름으로 인해 계곡 또는 하천의 침식이 발생할 수 있다. 이와 같은 침식은 모두 아래쪽으로 흐르며 하천을 깊게 만든다. 하천 침식의 가장 초기 단계에서는 수직 침식 작용이 지배적이므로 수직적으로 가파른 V단면을 주로 가지게 된다. 일정 시간이 지나면 침식 활동은 측면 침식으로 바뀌어 계곡 바닥을 넓히고 좁은 범람원을 만든다. 이때 하천 경사는 거의 평탄해지고 하천이 계곡 바닥을 가로 질러 흐르기 때문에 퇴적물의 측면 퇴적이 중요해진다. 하천 침식의 모든 단계에서, 많은 양의 침식은 홍수시기에 발생한다.

열 침식(thermal erosion)은 이동하는 물로 인해 연구 동토가 녹고 약해진 결과이며 강과 해안에서 발생할 수 있다. 예를 들어, 시베리아 Lena 강에서 관찰 된 급류 하천의 이동은 열 침식에 의해 일어난 것으로 알려져 있다1). 이와 같은 침식은 약화된 둑(bank)이 많은 양 갑작스럽게 떨어지면서 발생한다. 또한 열 침식은 북극 해안에 영향을 미치며 파도와 함께 해안선을 따라 영구 동토층을 깎아 내린다.

해안선 침식

해안선 침식은 주로 해류와 파도의 작용을 통해 발생하지만 해수면의 변화 또한 중요한 역할을 한다. 물결이 해안 절벽을 쳐서 절벽 조각이 마모 되거나 떨어져 나가는 것이 해안선 침식의 가장 효과적이고 빠른 형태이다. 부식(corrosion)은 해수에서 탄산에 의한 암석의 용해이며 석회암 절벽은 특히 부식에 취약하다.

침전물은 해안을 따라 해류의 방향으로 이동 된다. 운반되는 퇴적물의 양이 많은 경우 모래 또는 자갈 둑이 형성 되고, 연안의 일부를 보호하는 역할을 하기도 한다.

빙하 침식

빙하 침식은 빙하의 이동으로 인하여 이루어지는 침식 작용을 의미한다. 밑바닥과 측면의 암석이 얼음 속에 박힌 암석조각에 긁혀서 되는 침식과 밤낮의 기온차이로 빙하의 일부가 얼었다 녹았다하기 때문에 밑바닥이 침식되는 두 가지 경우가 있다.

풍식 작용

풍식 작용은 사막지역 이나 반 건조 지역에서 특히 지형적으로 특징적인 구조를 만든다. 바람에 의해 운반되는 모래나 작은 돌들이 암석에 부딪쳐서 침식 작용을 일으킨다. 피복식물이 없는 사막지역에서는 모래나 작은 돌 뿐만 아니라 규모가 큰 돌도 운반되어 침식을 일으킨다. 대표적으로 사막 지역에 존재하는 큰 규모의 암석이 지면 가까이에 부는 바람에 운반된 모래나 작은 돌에 암석의 밑 부분이 침식 되어 버섯 모양을 한 버섯바위가 생성되며 사막 지역에서 생성되는 반달 모양의 사구(바르한)역시 바람에 의한 침식 지형이다.

참고자료

• 〈침식〉, 《위키백과》
• 〈침식〉, 《지질학백과》

같이 보기

• 풍화
• 빙하
• 토양
• 바위
• 지질학
• 풍랑

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