토양(단면, 형태, 극-온대지방 토양, 사막과 열대토양)생성

-기원

풍화작용에 의한 암석의 물리적 파괴와 화학적 분해는 토양형성의 초기 단계이다. 그러나 토양에는 또한 광물과 유기물이 포함된다. 토양(soil),은 뿌리를 가진 식물을 지지할 수 있는 표토로 정의되며, 일반적으로 토양에는 유기물이 필수적으로 포함된다. 토양내의 유기물은 죽은 식물과 동물의 분해로부터 유래한다. 살아있는 식물은 유기체의 분해와 광물질의 풍화 시 방출되는 영양염류에 의해 영양분을 공급받는다. 식물은 이들 영양염류를 뿌리를 통해 수용액 상태로 위로 끌어 올린다. 그러므로 그들의 생체순환에서 식물은 미래의 식물세대를 먹여 살릴 비료 제조에 직접 참여한다. 이런 활동은 표토와 생물권 사이에 있는 영양염류의 계속적인 순환의 중요한 부분이다. 부분적으로 광물이면서 또한 부분적으로 유기물 성분인 토양은 지구의 암석권과 풍부한 생물권 사이의 중요한 교량역할을 한다.

 

-토양단면

기반암과 표토가 풍화됨에 따라 토양은 점차로 발달된다. 지표로부터 아래로 토양이 발달함에 따라 식별 가능한 거의 수평적인 풍화대인 토양층이 형성된다. 각각의 토양층은 뚜렷한 물리, 화학, 생물학적 특징을 갖는다. 비록 토양층은 퇴적물이나 퇴적층 층서와 비슷하나 그들은 퇴적층은 아니다. 대신 그들은 지표에 노출된 표토의 물리적이고 화학적인 변화를 나타낸다. 토양층들이 합쳐져서 지표와 아래에 있는 모질물(그것으로부터 토양이 발달하는 표토) 사이에 놓여 있는 연속적인 토양층으로 구성된 토양단면을 형성한다.(그림5.17).

그림5.17 기호와 토양 : 다른 기후조건 및 식물조건 하에서 발달된 토양층

토양단면은 일반적으로 2개 이상의 토양층을 보인다. 가장 상부층은 광물토양 위에 있는 유기물의 표면집적체(O층)가 있을 수 있다. 유기물은 여러 분해단계를 갖는다.

A층은 O층 아래에 있거나 또는 지표 아래에 직접 놓여있다. 전형적으로 A층은 암회색 또는 흑색(적어도 그 표면 부근)인데, 이는 광물질과 섞여 있는 식물과 동물 조직의 분해 잔류물인 부식토의 존재 때문이다.A층은 점토입자의 아래로의 이동을 통해 그리고 더욱 중요하게는 가용성 광물의 화학적 용해를 통해 원래 물질의 일부를 잃게 된다.

E층은 때때로 A층 아래에 존재하는 데, 회색 또는 흰색을 띤다. 밝은 색은, 광물입자 주위에 있는 어두운 색의 산화물 코팅의 결핍에 주로 기인한다. E층은 흔히 상록수 숲 아래에서 발달하는 산성 토양에서 발견된다.

B층은 표면층 아래에 있고 흔히 갈색이나 적색이다. 이 층은 점토와 이 층 안에서 광물의 풍화에 의해서 생성되고 또한 위의 A층과 E층으로부터 아래로 운반 이동된 철과 알루미늄 산화물이 풍부하다. B층은 가끔 덩어리 또는 기둥모양으로 부서지는 특징적인 구조를 갖는다. 점토의 이동이 중요한 작용인 곳에서는 각각의 덩어리나 기둥은 점토로 코팅된다. 비록B층은 식물 뿌리에 의해 일반적으로 침투되지만, 부식토가 많은 A층보다 유기물의 양이 적다.

K층은 B층 아래 있는 일부 건조대의 토양에 존재하며, 모든 광물입자들은 코팅되어 있고, 그 층의 50%의 부피를 차지하는CaCO3로 치밀하게 메워져 있다.

C층은 가장 깊은 토양층이며 여러 풍화단계의 모질물을 형성하나 A와 B층의 독특한 특성이 부족하다. C층의 모질물의 산화는 일반적으로 밝은 황갈색을 띤다.

-토양의 형태

그림 5.18 토양의 분포와 형태   주토양 형태를 보여주는 서반구(Western Hemisphere)의 지도

경관을 가로질러 여행하는 주의 깊은 관찰자는 토양은 모든 곳에서 동일하지 않다는 것을 알 것이다. 서로 다른 토양은 기후, 식물의 서식 정도, 토양 생물, 모질물의 성분, 지형, 시간과 같은 6가지 토양 형성 요인들의 영향 때문에 형성된다. 초원에서 형성되는 토양은 북방의 숲이나 열대우림지역에서 생성되는 토양과 다르다. 토양의 특징은 우리가 현무암에서 석회암으로 이동하거나 또는 완만한 경사에서 급격한 경사로 이동함에 따라 급격하게 변하며 시간이 지남에 따라 또한 변한다.

토양학자들은 지질학자들이 암석을 분류하는 것처럼 토양의 물리적이고 화학적인 특징에 따라 토양을 분류한다. 이런 분류는 지도를 작성하고, 이해하며, 토양이 어떻게 그 지역에 분포하고, 그들의 특징이 어떻게 6가지 토양 형성 요인들을 반영하는가를 이해하는 데 편리하게 한다(그림5.18). 미국에서 표준적으로 사용되는 토양의 분류체계는 쉽게 식별할 수 있는 특징을 근거로 해서 11등급으로 구분된다. 열한 번째 등급인 앤디졸은 화산 쇄설성 퇴적물에 발달하는 토양에 국한된다.

 

-극지토양

그린랜드, 캐나다 북부, 남극과 같은 한랭한 고위도 사막지역에서는, 토양은 물이 잘 빠지고, 잘 발달된 토양층(앤티졸로 구분됨)이 거의 없다. 약하게 산화된 모질물은 조립의 동결파쇄 암석층 아래에 놓일 수 있다. 습윤한 고위도와 고산 환경에서는 멍석 같은 툰드라 식생이 아래로의 물의 침투를 막는 영구동토대 위에 놓여있다. 습윤한 고위도와 고산환경에서는 멍석 같은 툰드라 식생이 아래로의 물의 침투를 막는 여구동토대 위에 놓여 있다. 이 결과 유기물(히스토졸)이 많은 물에 잠긴 토양이 된다. 단지 배수가 잘 된 곳에서만 토양은 특징적인 A층과 B층(인셉티졸)을 발달시킨다. 추운 기후는 화학 반응을 억제하기 때문에 배수가 잘되는 토양은 일반적으로 온대 위도 지역이 토양에서 전형적으로 발달되는 점토광물이 많은 두꺼운 B층을 발달시키지 않는다.

 

-온대 지방 토양

온대지방의 토양은 기후와 이로 인한 식물의 서식 정도의 차이에 따라 크게 변한다. 낙엽성 삼림지대의 특징인 알피졸은 담회색의 E층 아래 점토가 많은 B층을 갖는다. 시원하고 습기가 많은 상록수 숲에 발달하는 산성의 스포도졸 에서는 유기물이 많은 A층, 재와 같은 E층, 그리고 철 성분이 많은 B층이 발달된다. 기후가 시원하며, 경사가 급하고, 침식이 일어나는 사면이 느리게 토양을 발달시키는 산악지역에는, 최소한으로 발달된 단면(앤티졸) 또는 점토광물의 부화가 부족한 B층(인셉티졸)이 약하게 발달된다. 초지와 초원은 전형적으로 두껍고 어두운 색을 갖는 유기물이 많은 A층인 몰리졸을 발달시킨다. 아열대 기후 지역에서 형성되는 토양은 일반적으로 심하게 풍화된 B층(울티졸)을 포함한다.

 

-사막토양

습기의 부족이 용해를 감소시키는 사막지역에서는 토양단면에서 탄산염이 쌓여서 건조토양을 발달시킨다. 이런 강알칼리 토양은 탄산염이 풍부한 k층이 잘 나타나지 않는 습윤 지역의 산성도가 높은 토양과 대조를 이룬다. 탄산염 퇴적은 아래에서부터 용해된 염을 운반하며 땅속으로부터 올라오는 물의 증발로부터 기인된다. 최근에 토양학자들은 바람에 의해 날아온 먼지가 건조한 육지 토양 내에서 염의 집적에 기여하는 것을 발견하였다. 미국 남서부의 광범위한 지역에서 탄산염은 이런 방법으로 토양단면에 칼리치 라고 알려진 물이 스며들지 않는 층인 흰색의 탄산칼슘고체를 형성한다(그림5.19)

그림5.19 갈리치 : 반건조의 중부 뉴멕시코 지역의 토양단면은 아래의 황갈색 c층과 위의 적갈색 b층 사이에 뚜럿한 K층 형성하는 흰색의 칼리치를 포함한다	그림5.20 적갈색의 라테라이트 블록들이 캄보디아 정글내의 앙코르와트(Angkor Wat)의 사원벽을 만들기 위해 고대 키메르(Kymer)사람들에 의해 사용되었다. 라테라이트 색과 조직은 옆의 화려하게 조각한 사원 구조물을 건축하기 위해 사용된 매끄러운 회색의 사암과 대조를 이룬다

 

-열대토양

강수가 많고 평균기온이 아주 높은 곳에서 형성되는 토양은 모질물의 심한 화학적 변질로 특징지어진다. 이들 토양(옥시졸)은 심하게 풍화되어 필수 영양염류가 용해되어 빠져나가기 때문에 메말라 있다. 습윤 계절과 건조 계절이 교호하는 기후대인 적도와 열대지역에서는 계절적인 습윤, 건조에 따라 토양을 부풀리고 줄어들게 하는 높은 점토의 함ㅇ량을 갖는다. 건조 계절 동안 토양단면에서 열린 틈은 표면에서 아래로 연장된다.

화학적 풍화작용 동안 형성된 많은 광물 중 침철석과 적철석은 용해가 가장 안 되는 광물이다. 기후가 아주 습하고 따뜻한 열대 지역에서 조암광물들은 서서히 용해되어 부드럽고 얼룩져 있으며 철성분이 많은 적회색 잔류물을 남긴다. 지질학자들은 일반적으로 이런 심한 풍화의 생성물을 라테라이트라고 한다. 라테라이트 풍화의 한 성분은 수산화철이다. 기후 변화나 숲의 황폐화의 결과 라테라이트의 상부층은 건조해지고 수산화철이 침철석으로 탈수되기 때문에 [Fe(OH)3 FeO･OH + H2O] 단단하게 된다. 결과적으로 생성되는 단단한 암석과 같은 물질은 라테라이트 표피 또는 철석이라고 불리는데, 아주 단단해서 그것으로 만든 벽돌은 건축에 사용된다(그림5.20). 라틴어로 벽돌을 뜻하는 latere로부터 유래된 라테라이트라는 이름은 이 성질을 반영한다.