사광상 및 뜬짐과 녹은 짐에 관하여

-사광상 퇴적층

1849년 캘리포니아의 유명한 골드 러쉬는 어느 조그만 하천의 모래와 자갈 속에 약간의 금이 섞여 있는 것이 발견된 후 시작되었다. 이와 비슷하게 금이 포함된 자갈이 세계의 여러 곳에서 발견된다. 자갈 자체가 채광할 정도로 금이 많이 포함되어 있는 경우도 있으며, 자갈내의 금 함량이 극히 적은 경우라 할지라도 상류에 금의 근원이 있다는 실마리를 제공해 준다. 실제로 여러 채광지가 금이나 기타 광물의 흔적을 상류의 근원지까지 추적함으로써 발견되었다. 순금은 매우 무겁기 때문에 (비중=19) 하천의 밑짐으로부터 매우 빨리 퇴적되는 반면 비중이 2.65밖에 안되는 석영은 씻겨 내려간다. 대부분의 규산염 광물들이 금에 비해 가볍기 때문에, 금 입자들은 가벼운 입자들을 제거할 만큼 유속이 강하지만 금 입자를 제거하기엔 유속이 작은 장소에 집중적으로 퇴적된다. 이렇게 금이 집중되는 장소로는 돌기둥 뒤쪽, 하도의 기반암에 파인 구멍 내부, 폭포 아래쪽, 사행굽이의 안쪽, 그리고 지류가 주하천과 합류하는 지점의 하류쪽 등이다. 이렇게 기계적으로 선별된 중광물의 퇴적층을 사광상(placer)이라고 한다. 금 이외에도 무겁고 내구성 있는 여러 금속 광물들이 사광상을 만든다. 여기에는 백금이나 구리와 같이 순수한 금속 광물 뿐만 아니라 다이아몬드, 루비, 사파이어와 같은 비금속 광물과 주석 광석(cassiterite, SnO2)도 포함된다. 어떤 광맥이 적은 양의 광물을 포함할지라도, 이 광맥에서 유래한 사광상은 매우 부광일 수 있다. 광물이 사광상에 농집 되려면 광물이 무거워야 함은 물론 화학적 풍화에 잘 견뎌야 하고 하천을 따라 운반되는 도중 쉽게 쪼개져서도 안된다. 광맥에 포함된 금이 사금이 되기까지의 모든 단계가 추적되었다. 먼저 노출된 광맥이 화학적 풍화를 받아 금이 방출되고, 이것이 질량 사태에 의해 서서히 사면 아래쪽으로 이동한다. 경우에 따라서는 질량 사태의 작용만으로도 채광할 수 있을 만큼 충분히 금이 농집 되기도 한다. 하지만 일반적으로 광물 입자들은 하천으로 유입되는데, 하천은 질량으로 훨씬 효과적으로 금을 선별한다. 대부분의 사금은 탐광자들이 “금가루”라고 부르는 실트 크기의 입자로 나타나나 일부 굵은 입자로 나타나기도 한다. 잔자갈이나 왕자갈 크기의 입자는 금덩이(nugget)라고 하는데(그림10.19)가장 큰 금덩이로 기록되어 있는 것은 무게가 80.9㎏이나 되었다. 하천을 따라 사광상을 추적하는 도중, 탐광자들은 금덩이의 둥글고 평평한 정도가 하류로 감에 따라 증가한다는 사실을 깨닫게 되었다. 따라서 이들은 거칠고 각진 금덩이를 찾았을 때 금의 근원지가 가까워졌음을 알 수 있었다.

	그림 10.19 금덩이의 형성 A. 석영 맥에서 유래한 잔자갈 내부에 금의 맥이 가로지르고 있다. 하천에서의 삭박작용에 의해 단단한 석영은 부스러져 떨어지고 크기가 줄어드는 반면 금은 형태만 변화하고 크기는 줄어들지 않는다. B. 석영이 삭박되어 없어짐에 따라 석영에 대한 금의 비율이 증가한다. 결국엔 거의 금으로만 이로어진 금덩이가 만들어진다. C. 캘리포니아 산의 금덩이. 석영이 전혀 남아있지 않다. 각 표본들의 직경은 약 4cm 가량임.

-뜬짐

많은 강들이 혼탁해 보이는 이유는 부유 상태로 움직이는 세립의 실트와 점토가 포함되어 있기 때문이다(그림10.20). 뜬짐의 대부분은 식생에 의해 보호 받지 못하는 지역에서 씻겨 내려온 세립질의 토양이나 하천의 제방에서 침식되고 재동된 퇴적물로부터 공급된다. 중국의 황하는 집수 분지의 기반이 대부분 풍성 퇴적층으로 구성되어 있어, 하천이 대량의 실트를 침식하고 운반하게 되어 노란색을 띠게 되었다. 미국이 콜로라도 강도 유로를 따라 어려 개의 큰 댐이 건설되기 전까지는 매우 혼탁하였다. 그래서 이 강가에 살던 사람들은 이 강의 물이 “쟁기질을 하기엔 너무 묽지만 마지기엔 너무 걸쭉하다”고 우스개 소리를 하였다. 하천 내부의 난류에 기인하는 상승류의 속도가 실트나 점토 입자가 중력의 영향을 받으며 침전하는 속도보다 훨씬 커서 이런 입자들은 고요한 물속에서보다 더 오랫동안 떠 있을수 있다. 따라서 세립질 입자들은 호수나 바다와 같이 유속과 난류가 줄어든 곳에서만 침전한다.

그림 10.20 황하. 광대한 풍성의 실트층이 침식되어 유래한 대량의 뜬짐에 의해 황하는 매우 혼탁해 보이며 “황하”라는 이름을 얻게 되었다.

-녹은짐

모든 하천수는 용해 상태의 화학물질이 짐의 일부분으로 포함되어 있다. 중탄산염(HCO31-), 칼슘(Ca2+), 황산염(So42-), 염소(Cl1-), 나트륨(Na1+), 마그네슘(Mg2+) 그리고 칼륨(K1+)의 일곱 가지 이온과 Si(OH)4의 형태로 존재하는 용존 규산염이 대부분의 하천에 있어 용해 물질의 대부분을 차지한다. 녹은 짐이 전체 짐의 극히 일부분을 차지하는 하천도 있지만, 녹은 짐이 전체 짐의 절반 이상을 차지하는 하천도 있다. 일반적으로 지하수(제11장)로부터 유래된 물이 많이 공급되는 하천은 지표상의 유수로부터 유래된 하천의 물보다 더 많은 양의 녹은 짐을 포함한다.

 

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