빙하의 이동, 내부포행, 바닥 미끄러짐, 흐름의 속도와 방향과 빙하쇄도에 관하여

-빙하의 이동

우리는 빙하가 움직이고 있음을 쉽게 증명할 수 있다. 한 가지 방법은 늦여름에 빙하를 찾아가 얼음 표면 위에 놓인 거력의 위치를 빙하 주변의 고정된 지점을 기준으로 조심스럽게 측정하는 것이다. 일 년 후에 되돌아가 보면, 거력이 빙하 아래쪽 방향으로 수 m 가량 이동한 것을 발견할 수 있다. 실제로는 거력을 싣고 있는 빙하가 움직인 것이다.

무엇이 빙하를 움직이는 지는 금방 알기가 힘들지만 빙하와 그 주변의 지형을 관찰함으로써 실마리를 찾을 수 있다. 이 실마리들은 빙하가 내부의 변형과 기반암 위로 미끄러지는 두 가지 방법으로 움직인다고 말해준다.

 

-내부 포행

산사면에 쌓인 눈과 얼음의 누적된 양이 임계 두께에 달하면 이 물질들은 중력의 영향으로 변형을 받으며 사면 아래로 흐르게 된다. 위에 쌓인 눈과 얼음의 무게가 점점 증가함에 따라 빙하내의 얼음 결정들은 점점 더 많은 응력을 받게 되며, 이로 인해 각각의 얼음 결정들이 움직여 흐름이 일어나게 된다. 이러한 응력 하에서는 한 벌의 게임용 카드를 한쪽 끝에서 밀었을 때 카드가 미끄러지는 것과 마찬가지로, 얼음 결정들이 내부의 결정면을 따라 서서히 움직임으로서(포행이라고 이름 붙여짐) 변형이 일어난다(그림12.15). 단단하게 언 얼음이 움직임에 따라, 서로 인접한 얼음 결정 사이의 응력으로 인해 어떤 얼음 결정들은 작아지고 다른 결정들은 이를 상쇄하기 위해 커진다. 또한 커다랗게 성장한 결정들은 내부 결정면이 똑같은 방향으로 배열된다. 결정들이 배열되면 모든 결정들의 내부 포행면이 서로 평행하게 되어 빙하는 더 효율적으로 흐르게 된다.

그림12.15 얼음의 변형, 빙하내 얼음 결정의 내부 포행. A. 불규칙하게 배열된 빙하상부의 얼름 결정이 응력을 받아 변형되면 경정축이 배열된다. B. 얼름 결정에 응력을 가하면 내부 얼음 면을 따라 포행이 일어나 결정의 모양이 변형된다

내부 포행에 의해 얼음이 변형되는 빙하의 하부와는 달리, 빙하의 상부는 하중을 적게 받고 있으며 부서지기 쉽다. 따라서 경사가 급격히 변하는 지역을 빙하가 통과하게 되면 얼음의 표면은 장력의 힘으로 갈라지게 된다. 그러면 금이 생겨 빙하 균열이 형성된다. 빙하 균열이란 빙하의 표면에 생긴, 깊이가 대체로 50m 이하인 깊이 벌어진 틈새이다. 50m 이상의 깊이에서는 얼음이 지속적으로 흘러 균열의 형성이 방해된다.

 

-바닥 미끄러짐

얼음의 온도는 빙하의 움직임과 이동 속도를 제어하는 중요한 요인이다. 온빙하의 바닥(빙하가 놓인 암석이나 퇴적물) 에 나타나는 녹은 물은 윤활제와 같은 역할을 하여 얼음이 암석이나 퇴적물의 바닥 위로 미끄러지게 한다. 일부 온빙하에서는 이런 미끄러짐이 빙하의 총 이동량의 90%를 차지하기도 한다(그림12.16). 반면, 극빙하는 너무 차가워 빙하가 바닥에 얼어붙어 있다. 따라서 이들의 움직임은 바닥 미끄러짐 보다는 내부 변형에 의해 일어나며, 이동 속도도 무척 작다.

그림12.16 빙하의 흐름과 미끄러짐   빙하표면과 내부속도분포를 보여주는 빙하의 3차원 단면도. 빙하의 전체 이동량중 일부는 얼름내부에서 일어나는 변형의 결과이며 일부는 바닥을 따라 형성된 얇은 용융수의 층이 윤활작용을 하여 빙하가 미끄러진 결과이다.

-흐름의 속도와 방향

계곡 빙하의 표면 속도를 측정해보면, 하천에서의 유속분포와 유사하게, 빙하 중앙의 표면에 있는 얼음이 가장자리의 얼음보다 더 빨리 이동함을 알 수 있다(그림12.16). 가장자리를 따라 속도가 감소하는 이유는 이곳의 얼음이 계곡 측벽의 마찰력을 받기 때문이어서 빙하의 바닥 쪽으로 속도가 감소하는 것이 관찰된다(그림12.16)

 

빙하의 질량 수지가 음이되고 말단이 후퇴한다 할지라도, 빙하의 하류 쪽으로의 흐름은 지속된다. 따라서 빙하의 후퇴가 빙하 이동 방향의 역전을 뜻하지는 않으며, 빙하의 속도가 빙하 말단에서의 얼음의 손실을 상쇄하기에 불출분 하다는 것을 뜻한다.

대부분의 빙하는 이동속도가 하루에 수 cm에서 수 m가량 또는 지하수가 지각의 암석으로 스며드는 속도와 비슷하다. 누적지역의 꼭대기에 눈이 떨어진 후 이것이 기다란 계곡 빙하의 말단에 얼음으로 노출되기까지는 수 백 년의 시간이 걸린다.

 

-빙하쇄도

대부분의 빙하기가 기후 변화에 따라 서서히 성장하거나 수축하지만, 어떤 빙하는 이동 속도가 급격히 변하거나 빙하의 크기와 모양이 극적으로 변화하는 드문 행동 양식을 보여준다. 빙하쇄도라고 불리는 이런 사건은 기후 변화와 무관하거나 간접적으로만 관련되어 있다. 빙하쇄도가 나타날 경우, 빙하는 사납게 움직이는 것처럼 보인다. 누적 지역의 얼음은 하류쪽으로 빠르게 움직이고, 융발지역에는 빙하 균열과 깨진 얼음의 봉우리가 혼재한다. 빙하 지류 사이의 경계를 나타내는 돌 부스러기의 띠인 중퇴석은 복잡한 모양으로 변형된다(그림12.17). 몇몇 빙하의 말단은 각각의 빙하쇄도가 진행되는 동안 수 km를 전진한다. 빙하쇄도의 이동속도는 일반 빙하의 100배가량이나 되며 일 년 평균 6km 가량을 이동하는 것으로 측정되었다.

그림 12.17 빙하 쇄도 산맥 오른쪽에서 쇄도해 들어오는 빙하지류들에 의해 알래스카의 야너트빙하(Yanert Glacier)의 중앙 빙퇴석이 복잡한 습곡처럼 변형되어 있다.

빙하쇄도의 원인은 아직 완전히 밝혀지지 않았으나, 지금까지 얻어진 증거에 따르면 다음과 같은 가설을 세울 수 있다. 빙하 밑에 얼음 녹은 물이 갇히게 되면 이 물에 의해 빙하의 무게가 지지된다. 몇 년에 걸쳐 빙하 밑에 고립된 물의 양이 지속적으로 증가하면 빙하가 바닥으로부터 광범위하게 분리된다. 이 가설에 따르면, 얼음이 바닥에서 분리되어 뜸에 따라 빙하의 이동성이 크게 증가하여, 빙하바닥의 물이 빠져나가 빙하쇄도가 정지할 때까지 빙하는 빠른 속도로 움직이게 된다.