[기본서] 기계적 풍화작용, 화학적 풍화작, 생물적 풍화작용

풍화과정

기계적 풍화과정

• 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

[기계적 풍화과정의 네 가지 유형]

입상 붕괴	결정형 광물들이 팽창, 수축 계수의 차이 등에 의하여 입자상으로 분리
박리	화강암 등이 양파와 같이 한 겹씩 벗겨지는 현상
절리면 분리	기반암에 생긴 평행 절리에 따라 분리되는 현상
파쇄	단단한 암석이 불규칙한 암편으로 부서지는 현상

(1) 온도

• 온도의 변화에 따른 팽창과 수축이 반복되면 바위의 틈이 생겨 붕괴 발생.
• 바위의 열전도율이 느리기 때문에 햇볕을 받은 표면은 내부에 비하여 온도가 높아짐.(양파처럼 벗겨짐 - 박리현상)

(2) 물과 얼음 및 바람

• 빗물이 바다로 이동하는 과정에서 여러 입자들이 물과 함께 이동하며 풍화작용.
• 거대 빙하는 중력에 의해 흘러내리면서 지표를 깎아 많은 물질을 이동시킴.

(3) 식물과 동물

• 식물의 뿌리는 때때로 바위틈을 뚫고 들어가 바위를 붕괴시킴.

화학적 풍화작용

• 용해(dissolution), 가수분해(hydrolsys), 수화(hydration), 산성화(acidification), 산화(oxidation) 등.
• 기계적 풍화로 표면적의 증가 → 화학적 분해과정도 활발. (고온지대에서는 특히 상승효과)

(1) 물과 용액

물과 물에 용해된 염 및 산들이 광물의 풍화에 가장 큰 역할을 담당함.

 

<가수분해의 예시>

KAlSi₃O₈ (고체) + H₂O (액체)  → KAlSi₃O₈ (고체) + K⁺ + OH⁻ (용액)

2HALSi₃O₈ (고체) + llH₂O (액체)  → Al₂O₃ (고체) + 6H₄SiO₄ (용액)

Al₂O₃ + 3H₂O → Al₂O₃ · 3H₂O (수화된 고체)

2Fe₂O₃(적철광) + 3H₂O → 2Fe₂O₃ · 3H₂O (갈철광)

방출되어 나온 용액 속의 K⁺은 토양교질입자에 흡작되어 식물에 이용 (혹은 흡착되지 않으면 물과 함께 배수되어 사라짐)

(2) 산성 용액에 의한 풍화

• 풍화작용은 탄산과 유기산에 의하여 공급되는 H⁺에 의하여 가속화 됨.
• 질산(NHO₃) 및 황산(H₂SO₄)과 같은 강산성 물질과 유기산들로부터 배출되는 H⁺은 풍화작용에 기여한다.
• 유기산들로부터 공급된 H⁺이 규산염 광물의 결정 속에 들어 있는 Al을 용해시키거나 유기산이 Al³⁺과 유기복합체를 형성하여 광물로부터 Al³⁺을 제거시킴으로써 광물을 붕괴함.

(3) 산화작용

• 철(Fe)을 함유한 암석에서 흔히 일어남 (철이 쉽게 산화되는 원소이기 때문)
• 철이 환원된 상태로 존재하는 광물 중 2가철(Fe²⁺)이 3가철(Fe³⁺)로 산화되면 광물결정의 이온균형이 깨지며, 광물의 안정성이 감소함.

생물적 풍화작용

• 식물의 뿌리나 미생물의 호흡작용을 통해 생성된 이산화탄소는 물과 반응하여 H⁺을 생성함으로써 암석의 분해를 촉진하거나 직접 유기산을 분비하여 암석을 분해
• 미생물은 암모니아를 산화하여 질산을 생성하고 황화물을 산화하여 황산은 암석의 분해 촉진.
• 유기물을 분해하여 유기산을 생성함으로써 암석의 분해 촉진

 

참고서적 : 토양학 (향문사)

 

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