충적 선상지 및 삼각주(하천의 특징 요소)에 대하여

-하천퇴적층

하천이 구배, 유속, 또는 유량의 변화로 인해 에너지를 잃게 되면 운반 능력이 떨어져 우반되던 짐이 가라앉게 된다. 그리하여 하천 에너지의 변화가 일어나는 모든 장소, 예를 들면, 하도 가장자리, 계곡의 바닥, 산의 전면, 그리고 호수나 바다의 가장자리에 독특한 하천 퇴적층이 형성된다.

 

-범람원과 제방

큰 홍수가 발생하여 하천의 수위가 상승하면 물이 제방을 넘어 주변의 범람원(floodplain)을 물에 잠기게 한다. 범람원은 홍수에 의해 물에 잠기는 하천 계곡의 일부분이다(그림10.24). 하도와 범람원 사이의 경계를 따라 자연 제방(natural levee)이 생기는데, 이는 퇴적물을 함유한 홍수에 의해 하도의 양쪽에 세립의 충적층이 쌓여 만들어진, 폭이 넓고 높이가 낮은 능선이다. 홍수기에 퇴적물을 함유한 수류가 완전히 물에 잠긴 하도로부터 흘러 나오게 되면, 수심, 유속, 그리고 난류의 강도가 하도 가장자리에서 급격히 감소한다. 이러한 요인들의 급격한 감소로 인해 뜬짐으로 운반되던 굵은 입자들(주로 고운 모래와 굵은 실트)은 하도 가장자리에 재빨리 퇴적되어 자연 제방을 만들게 된다. 제방에서 훨씬 멀리 떨어진 범람원에선 가는 실트와 점토가 고여있는 물속에서 침전한다.

그림 10.24 계곡지형 : 충적 계곡의 주요 특징들

-단구

대부분의 하천 계곡에는 하나 이상의 평탄한 충적 단구가 범람원보다 높은 고도에 발달해 있다(그림10.24와 10.25). 단구(terrace)란 유기된 범람원의 잔재로서, 퇴적물이나 기반암, 또는 두 가지 모두에 의해 구성되어 있다. 바꿔 말하면, 단구는 퇴적층이라기보다는 지형적 요소이며 단구를 구성하는 물질과는 구별이 된다. 단구는 하상의 침식에 의해 하천의 고도가 낮아져, 홍수가 발생해도 종전의 범람원이 더 이상 물에 잠기지 못할 경우에 형성된다. 일반적으로, 이와 같은 하방 침식은 유량, 짐, 구배, 또는 기저 수위의 변화로 인해 일어나게 된다. 여러 하천 계곡에는 퇴적기와 침식기가 복잡하게 반복하여 생겨난 일련의 단구들이 나타난다.

그림 10.25 하안 단구 북부 스코틀랜드의 스트래스모어 강의 단구들은 하천이 계곡의 바닥에 쌓여 있는 충적층을 계속 침식함에 따라 유기되어 버린 일련의 고기 범람원들이다.

-충적선상지

가파른 산지의 계곡을 흐르던 하천이 갑자기 평평한 계곡이 바닥이나 충적 평원으로 나오게 되면, 경사의 감소, 유속의 감소, 그리고 퇴적물 운반 능력의 감소를 겪게 된다. 따라서 하천은 완만한 경사에서는 운반할 수 없는 짐들을 떨어뜨리게 된다. 하도의 안과 주변 지역에 퇴적이 일어남에 따라, 하천은 쌓인 퇴적물 옆으로 이리 저리 유로가 바뀌게 된다. 이 과정이 일어나는 도중, 하천은 대량의 짐 때문에 망상의 형태를 띠게 된다. 고도가 조금이라도 더 낮은 곳으로 유로를 변경하며 하천은 지속적으로 퇴적을 일으킨다. 시간이 흐르며 하도는 계속되는 퇴적의 영향으로 전후좌우로 유로를 변경한다. 그 결과, 퇴적층은 충적 선상지(alluvial fan)의 모양을 띠게 된다. 충적 선상지는 하천이 가파른 산지의 계곡을 QK져 나오는 곳에 부채 모양으로 형성되는 충적층을 일컫는다(그림10.26). 선상지 표면에서의 퇴적은 공극률이 높은 퇴적물 속으로 하천의 물이 스며들어 유량이 줄어듬에 따라 일어나기도 한다. 어떤 경우에는, 큰 선상지의 상부에서 하천의 물이 모두 땅속으로 스며들어 하천이 사라졌다가 선상지의 끝부분에서 다시 나타나기도 한다. 선상지의 꼭대기와 바닥을 연결하는 단면은 어느 방향에서나 하천의 종단면과 유사한 형태의 곡선 모양을 갖는다. 이 단면의 정확한 모양은 유량과 밑짐 퇴적물의 크기에 따라 달라진다. 따라서 이 세상에 똑같은 모양의 선상지는 없다. 굵은 퇴적물을 운반하는 작은 하천은 세립질의 퇴적물을 운반하는 큰 하천에 비해 작고 가파른 모양의 선상지를 만든다. 선상지의 면적은 퇴적물을 공급하는 상류 지역의 면적과 밀접한 관련이 있다.

그림 10.26 충적 선상지 캘리포니아 데스 벨리 가장자리의 가파른 계곡 입구에 대칭형의 선상지가 형성되었다.

-삼각주

하천이 바다나 호수와 같이 고여있는 물로 유입하면 유속이 급격히 감소하고, 퇴적물 운반 능력도 현격히 줄어들어 운반하던 짐을 떨어뜨리게 된다. 제6장에서 이미 배웠듯이, 하천이 고여있는 물속으로 흘러들어 만든 퇴적체를삼각주(delta)라고 하며, 이 이름은 나일삼각주가 그리이스 문자인 델타(Δ)와 유사한 삼각형 모양으로 형성되어 붙여졌으며(그림10.27), 다른 모든 삼각주들은 나일 삼각주에 그 이름이 유래한 것이다. 조립의 퇴적물을 운반하는 하천에 의해 생기는 삼각주에는 두 가지 종류가 있다. 선상지가 고여 있는 물속으로 성장하여 만들어진 자갈이 풍부한 삼각주(선상지 삼각주;fan delta;그림10.28A)는 주로 산에 인접하여 만들어 진다. 이런 삼각주의 상부 지역에는 선상지에 특징적인 하도 퇴적층, 판상 범람류 퇴적층, 쇄설류 퇴적층이 형성된다. 선상지 삼각주의 퇴적물은 매우 변동이 심한 유수의 증거와 급격한 상변화를 보여준다. 망상 삼각주(braid delta)는 고여 있는 물속으로 망상 하천이 성장하여 만들어진 조립질의 삼각주이다(그림10.28A). 이 삼각주의 상부는 망상 하천에서 잘 나타나는 특징들을 보여준다. 망상 삼각주는 빙하 녹은 물에 의해 생긴 망상 하천이 호수나 바다로 유입할 때 현저하게 잘 발달한다. 하천이 고여 있는 물속으로 유입하면, 밑짐 퇴적물이 무거운 입자들부터 차례대로 퇴적되고, 그 후 부유 퇴적물이 침전하게 된다. 따라서 한번의 퇴적 사건(예를 들면, 한번의 홍수)을 나타내는 하나의 층은 강어귀의 조립 퇴적물에서 먼바다쪽의 세립 퇴적물로 서서히 변화해 간다. 여러개의 층이 계속하여 누적되면 바다쪽으로 전진하며 성정해 가는 둑 모양의 퇴적체가 생긴다(그림10.28A). 삼각주 퇴적층 중에서 두껍고, 조립질이며, 가파르게 경사진 부분을 전면층(foreset layer)이라고 한다. 전면층을 해안선에서 바닷속으로부터 추적해 보면, 두께가 급격히 감소하고, 입도가 감소하며, 넓은 지역을 피복하고 있는 층으로 상변화하는 것을 관찰할 수 있다. 삼각주 퇴적층의 이런 부분을 기저층(bottomset layer)이라고 한다. 퇴적이 진행되고 삼각주가 바깥쪽으로 성장함에 따라, 조립질의 전면층은 기저층 위에 쌓이게 된다. 따라서 성장하는 삼각주 위로 하천은 하도를 서서히 뻗게 된다. 표면층(topset layer)으로 불리는 조립질의 하도 퇴적층과 하도 사이에 퇴적된 세립질 퇴적층은 삼각주의 전면층 위에 쌓이게 된다(그림 10.28A). 갠지스-브라마푸트라, 황하, 아마존, 그리고 미시시피와 같은 세계적으로 큰 강들은 하구에 거대한 삼각주가 만들어져 있다. 각각의 삼각주는 하천의 유량, 퇴적물 짐의 양과 특성, 삼각주 주변 해안선의 형태, 먼바다의 해저 지형, 그리고 해류와 파도의 방향과 세기와 같은 요인들에 따라 나름대로의 독특함을 갖고 있다. 대부분의 큰 강들은 세립질의 부유 퇴적물을 대량으로 운반하고 있으며, 이들은 담수인 하천수가 비중이 더 큰 해수 위로 퍼짐에 따라 거의 바다쪽으로 운반된다. 그후 이 세립 퇴적물이 침전하면 완만히 경사진 삼각주 전면부를 형성하게 된다. 강항 해류와 파도의 작용으로 퇴적물이 해안에 도착하자마자 다른 곳으로 이동하는 곳에선 삼각주의 형성이 제한된다. 하지만 퇴적물의 공급 속도가 연안에서의 침식 속도를 능가한다면 삼각주가 바다쪽으로 성장할 것이다. 미시시피강은 매년 멕시코 만의 가장자리로 엄청난 양의 퇴적물을 운반한다. 이렇게 운반된 짐의 대부분은 주하도에서 가지처럼 뻗은 가늘고 긴 무수한 하도(분지천, distributary)에 퇴적된다. 조립질 퇴적물은 하도를 따라 퇴적되고, 세립질 퇴적물은 삼각주 앞부분에 도달하거나 범람에 의해 분지천 하도 사이에 퇴적된다. 결과적으로 퇴적상이 복잡하게 얽혀 있는 삼각주 주변부가 형성된다.

그림 10.27 나일 삼각주 우주선에서 바라본 나일 강의 삼각주. 가채색된 이 사진에서 관개가 잘 된 삼각주 표면의 농토를 덮고 있는 농작물들이 붉은 색으로 나타냄.

 

그림 10.28 삼각주의 특징들. 삼각주의 주요 특징들. A. 호수에 만들어진 망상 삼각주는 표면층, 전면층, 기저층으로 이루어져 있다. 근처의 선상지-삼각주는 선상지가 물속으로 전진하며 만들어진다. B. 바다에 만들어진 세립질 삼각주의 일부분으로서 조립지의 하도 퇴적층과 삼각주 전면에서 쌓인 세립 퇴적물이 서로 얽혀 있는 모습을 보여 주고 있다.

 

 

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