사면이동(입상류, 포행, 암설사태)에 대하여

입상류

입상류(granular flow)는 퇴적물, 공기와 물의 혼합체이지만 슬러리류와 달리 물로 포화되어 있지 않은 것을 말한다. 대신에 흐르는 퇴적물의 무게가 입자들의 접촉과 충돌에 의해 지지되는 종류의 퇴적물류이다. 입상류 퇴적물은 일반적으로 공극아 공기로 채워진 건조한 퇴적물, 또는 물로 채워진 경우도 있지만 물이 쉽게 빠질 수 있는 입자의 크기와 형태의 범위를 갖는다.

포행(creep)은 인지라기 어려울 정도로 느린 입상류이다. 우리들 대부분은 산비탈에서 일정한 각도로 기울어져 있는 휘어진 나무, 오래된 울타리와 전봇대 또는 비석 등 많은 포행의 증거들을 보아 왔다(그림 6.9)

그림 6.9 포행의 영향에 의한 기반암과 표층면의 모습. 가파르게 기울어진 암석층이 포행에 의해 표층주변 위를 끌려내려 가므로 습곡된 것으로 나타난다. 전신주와 담장 말뚝은 포행에 의해 기울어지고, 돌담장은 변형되고, 도로층은 국부적으로 변위가 일어나고, 비석은 기울어지거나 넘어진다.

가파르게 경사진 암층이 지표면 자로 아래에서 경사면 아랫방향으로 굽어 있다는 것을 또 다른 포행의 증거가 될 수 있다. 포행의 원인으로 수많은 요소가 있다. 예를 들어 식물의 성장과 부패(퇴적물 입자를 묶어주거나 갈라놓는 역할을 함), 동물의 활동(파고 들어가거나 짖밝음), 가열, 냉각, 젖음과 마름(광물입자들의 부피변화를 야기)등이 있다. 그러나 모든 종류의 중력사면이동에 있어서 중력이 가장 중요한 사면이동에 대한 힘의 근원이 된다.

비록 포행이 너무 느려서 관측이 용이치 않지만 표면에 있는 물체의 이동을 세밀히 측정하면 그 이동률의 측정이 가능하다(그리6.10). 예측대로 포행률은 완경사면보다 급경사면에서 더 높게 나타난다. 콜로라도에서 측정한 것을 예로 들면 39°의 경사면에서는 포행률이 9.5mm/년인데 비해 19°인 경사에서는 1.5mm/년로 보고되었다. 포행률은 토양에 습기가 증가함에 따라 증가하는 경향이 있다. 그러나 습윤기후에서는 식물의 밀집도가 증가하며, 토양을 서로 묶어주는 역할을 하는 식물의 뿌리는 포행을 억제하는 경향이 있다. 매우 느리게 이동함에도 불구하고 포행은 표토에 덮인 모든 사면에 영향을 미치며, 그 누적효과는 매우 크다.

그림 6.10 표식물을 그린랜드 언덕을 가로지르는 직선상에 설치했다. A. 일년 후에 찍은 사진으로 포행에 의해 하류사면으로 차별적인 이동을 한 모습. B. 사면을 따라 가장 많이 이동한 기록은 평균속도가 12cm/년이었다.

토류는 매우 흔한 중력사면이동의 형태로서 포행보다 빠른 입상류이다(그림6.3). 토류는 며칠, 몇 달, 심지어는 몇 년 동안 활동이 지속될 수 있다. 심지어는 초기의 움직임이 멈춘 후에도 다시 이동이 재개될 가능성이 높은 상태로 남아 있을 수 있다. 토류는 땅이 간헐적으로 물이 포화된 곳에서 발생하며, 자주 심한 폭우기간과 관련이 된다. 토루는 전형적으로 사면 상부에서 사태물질이 떨어져 나가고 남아있는 절벽인 급경사면(scrap)에 머리를 두고 있다(그림 6.11)

그림 6.11 이상적인 토류의 단면도. 퇴적물이 상부 사면으로부터 분리된 머리부에 급경사면을 만들어 놓은 채 표토는 기저전단면을 가로질러 하류사면으로 이동한다. 두툼한 말단부는 토류의 하부 가장자리를 따라 쌓여 있는 퇴적물의 이랑을 넘어 밀고 내려온다.

만약에 여러분이 사구의 정부를 따라, 바람이 불어오는 면의 가파른 사면에 아주 가깝게 걸어간다면, 발걸음 하나하나가 사구사면을 흘러내리는 모래폭포를 야기 시킬 것이다. 이것은 공극이 공기로 채워진, 마르거나 거의 마른 입상 퇴적물의 움직임이며 중력사면이동의 하나인 입자류를 묘사하는 것이다.

암설사태는 빠르게 이동하고 대단히 파괴적일 수 있는 입상류의 하나이다(그림 6.4, 표6.3)

지역                           시기        체적          수직이동          수평이동          측정속도                                            (백만 m³)      거리(m)            거리(m)           (km/시)

페루 후아스카란       1971          10             4000               14.5                  400 알래스카 쉐만빙하    1964          30             600                 5.0                    185 위싱턴 레이니어 산   1963         11             1890                6.9                    150 와이오밍 메디슨       1959         30             400                 1.6                     175 스위스 엘름             1881        10             560                  2.0                     160 이탈리아 트리울렛    1717        20             1860                7.2                     ≥125

 

드물기는 하지만 거대한 암설사태는 엄청난 양의 낙석 덩어리와 충격에 의해 부서지고 깨진 파편의 암설을 포함하며, 하류사면으로 굉장히 먼 거리까지 이동하는 특별한 퇴적물류 발생사건의 하나이다. 암석사태는 흔치 않은 일이고 그들이 이동하는 동안에는 도저히 연구하기란 불가능하기 때문에 몇몇 관찰된 자료만이 과정을 설명하는데 유용할 뿐이다. 실제로 암석들이 압축된 공기층 위를 타고 흐를 것이라는 견해가 있다. 만약 이것이 사실이라면 암설사태는 거대한 프로펠러로 공기를 압축시켜 지면과 수면 위를 이동하는 공기부양선과 비슷한 원리로 움직일 것이다. 다시 말해서 이동하는 암설 내에 갇혀 압축된 공기가 입자사이의 마찰력을 감소시켜 암설들이 유동성이 높은 유체와 같이 이동할 수 있게 한다는 것이다.

가파르고 불안정한 성층화산의 사면은 암설사태로 진행되는 붕괴가 특별히 일어나기 쉬운 곳이다. 이러한 암설사태 퇴적물은 그들의 거대한 규모 때문에 인지하기가 쉽지 않다. 예를 들어 북캘리포니아 샤스타산의 북쪽으로 40km 정도 펼쳐진 넓은 계곡은 약 30만년 전에 화산주변부의 붕괴에 의해 형성된 화산암의 언덕과 구릉의 복합체로 이루어져 있다. 포함된 암체의 체적은 적어도 26km³정도에 이르며, 이것은 거의 세인트헬렌스산의 화산분출과 관련된 거대한 암설사태의 약 10배에 달하는 체적이다. 세인트헬렌스의 사태퇴적물은 60km²를 덮고 있는 반면에, 샤스타의 암설사태는 적어도 450km²에 이르는 지역을 덮고 있다.

 

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