침식과 풍화 / Erosion & Weathering - D_Leslie_A EarthCache

침식과 풍화, 자연의 조각 도구 탐구

주변 풍경을 살펴보면 지형이 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지 눈치챌 수 있을 것입니다. 이러한 변화는 풍화와 침식이라는 두 가지 주요 지질학적 과정의 결과입니다. 하지만 이 자연의 힘들은 무엇이 다를까요? 그 과학적 원리를 파헤쳐 보겠습니다!

침식은 자연적 과정에 의해 지표면이 닳아 없어지는 현상입니다. 침식에는 지표면의 물질이 물, 암석, 모래, 자갈, 해류, 바람, 빙하 등에 의해 느슨해지고 용해되어 한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 지질학적 과정이 포함됩니다. 이 과정에서 암석의 물질이 제거되거나 갈리거나 갉아져서 운반됩니다. 전형적인 침식 메커니즘은 비, 바람, 빙하, 해류, 파도, 산사태(토석류)로 인해 암석, 자갈, 모래가 서로 상대적으로 움직이게 되는 것입니다. 느슨한 토양에서는 개별 구성 요소가 빗물, 파도, 하천 또는 바람에 의해 뜯겨져 운반되면서 침식이 빠르게 진행됩니다. 단단한 기반암은 유입된 모래, 자갈, 돌을 동반한 흐르는 물의 마모 작용으로 갈려 내려갑니다. 구멍(포홀)은 기계적 침식으로 발생하는데, 암석이 유속에 의해 회전하면서 암석에 구멍을 깎아내는 현상이다. 해안에서는 파도의 충격이 암석에 연마 작용을 하여 암석이 서서히 후퇴한다(마모). 바람은 먼지와 모래를 제거하고, 돌출된 암석에 면을 깎거나, 가파른 경사면에 오목한 형태를 형성한다(풍식).

풍화, 암석의 분해 풍화는 암석을 더 작은 조각, 퇴적물 또는 광물로 분해하는 과정입니다. 이는 현장에서 발생하며, 암석이 분해되는 동안 제자리에 남아 있음을 의미합니다. 풍화에는 화학적 풍화와 기계적 풍화라는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

풍화는 예를 들어 암석과 광물이 외부 힘의 영향으로 분해되는 현상입니다. 풍화는 화학적 풍화와 기계적 풍화로 구분됩니다.

화학적 풍화는 물과 암석 내 광물 사이에 화학 반응이 일어날 때 발생하며, 종종 광물을 용해시키거나 새로운 광물을 형성하여 광물 구성을 변화시킵니다.

예시: 산성비가 석회암과 반응하여 탄산칼슘을 형성함.

산화: 철을 함유한 암석이 산소와 수분에 노출되어 녹슬게 되는 현상.

본질적으로 화학적 풍화에는 세 가지 유형이 있다고 말합니다:

* 용해: 물이 암석 물질에 작용하여 광물이 물에 해염을 녹이는 것과 같은 방식으로 용해되는 과정.

* 산화: 물질이 공기와 반응하여 전자를 잃는 과정으로, 철이 녹슬 때와 유사합니다. 암석 내에 철 입자가 존재하거나 암석/광물이 철과 접촉할 경우(예: 암석 내 철맥 또는 건축용 석재의 보강재) 암석은 뚜렷한 녹슨 색조를 띠게 됩니다.

* 수화: 물질이 물과 반응하여 새로운 광물(특히 점토 광물)이 형성되는 과정입니다.

기계적 풍화는 다양한 물리적 힘이 암석에 작용하여 분해될 때 발생합니다. 기계적 풍화 과정에서 암석과 암석 물질은 광물 구성과 화학적 조성은 변하지 않은 채 균열이 생기고 더 작은 조각으로 부서집니다.

예시: 동결-해동 주기: 물이 균열로 들어가 얼어 팽창하면서 암석을 갈라냅니다.

바람, 물 또는 얼음이 운반하는 입자가 암석 표면을 갈아내는 마모 작용.

일사풍화(Solar blasting)는 기계적 풍화의 한 형태입니다. 기반암은 하루 동안 온도 변동을 겪습니다. 암석 내 광물 입자의 이러한 일일 변화는 최외곽 층이 서서히 조각으로 터져 나가게 할 수 있습니다.

동결 균열은 물이 암반으로 흘러들어 얼 때 발생한다. 부피가 증가하면서 암석이 갈라질 정도의 큰 압력이 발생한다. 이 폭발적 힘은 물이 얼 때 9% 팽창하기 때문이다. 동결 풍화는 기온이 영하 5~6도까지 떨어질 때만 효과적이다. 동결 풍화는 추운 기후에서 가장 중요한 풍화 형태이다.

염분 분출은 물에 용해된 염분이 결정화되어 암석 내 공극을 열 때 발생합니다. 가열되면 염분이 팽창하여 암석 내부에서 응력을 받게 됩니다.

유기 풍화는 미생물이 암석에 침투하여 색상 변화를 일으킬 때 발생합니다.

풍화와 침식의 주요 차이점:

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질문

1. 아래 질문에 답하기 위해 해당 좌표를 방문하십시오.

A.  위 텍스트의 위치와 헤더 사진을 연구하십시오. 각 돌을 설명하고, 각각이 어떤 유형의 사건(침식 또는 풍화)에 노출되었는지 기술하십시오.

B.  침식이나 풍화가 발생한 부분에서 색상 변화가 있습니까? 왜 그렇습니까, 아니면 아닙니다?

C.  이 암석들이 태양풍 침식, 동파 균열, 염분 침식 또는/및 유기물 풍화 같은 다른 작용에 노출되었을까요? 어떤 돌이 어떤 유형의 작용을 받았다고 생각하나요?

2.  답변 내용이 노출되지 않도록 해당 위치에서 본인, 그룹 또는 GPS 기기의 사진을 찍으세요.

Exploring Erosion and Weathering, Nature’s Sculpting Tools

As you explore the landscape around you, you might notice how the terrain has changed over time? These changes are the result of two key geological processes: weathering and erosion. But what’s the difference between these forces of nature? Let’s dig into the science behind them!

Erosion is the wearing away of the land surface by natural processes. Erosion includes geological processes where material on the earth's surface is loosened, dissolved and moved from one place to another by water, rock, sand, gravel, ocean currents, wind and glaciers removing/grinding/gnawing away the material from the rock and carrying it away. Typical erosion mechanisms are that rock, gravel and sand are set in motion relative to each other due to rain, wind, glaciers, currents and waves and landslides (soil and rockslides). In loose soils, erosion will proceed quickly as the individual components are torn loose and carried away by rainwater, waves, streams or the wind. The solid bedrock is ground down by the flowing water hammering away with entrained sand, gravel and stone. Potholes are caused by mechanical erosion where a rock is rotated by the current to grind holes in the rock. Along the coast, the impact of the sea's waves acts as a grinding mechanism on the rock, which thus slowly moves back (abrasion). The wind removes dust and sand, grinds facets on protruding rocks, or models steep slopes with hollow shapes (deflation).

Weathering, Breaking Down Rocks Weathering is the process of breaking down rocks into smaller pieces, sediments, or minerals. It happens in place, meaning the rock remains where it is while being broken apart. There are two main types of weathering: Chemical and Mechanical.

Weathering is the breakdown of, for example, rocks and minerals under the influence of external forces. Weathering is divided into chemical and mechanical weathering.

Chemical weathering occurs when chemical reactions occur between water and the minerals in the rock often dissolving or forming new minerals so the mineralogy can change.

Examples: Acid rain reacting with limestone to form calcium carbonate.

Oxidation, where iron-bearing rocks rust due to exposure to oxygen and moisture.

In essence, we say there are three types of chemical weathering:

* Dissolution: the water acts on the stone material and the minerals are dissolved in the same way as we dissolve sea salt in water.

* Oxidation: a substance reacts with air and loses an electron in the same way as when iron rusts. Given that there are iron particles in the rock or that the rock or mineral  comes into contact with iron (for example as a vein of iron in the rock or reinforcement in building stone) the rock can take on a distinct colour of rust.

* Hydration: a substance reacts with water and new minerals are often formed - especially clay minerals.

Mechanical weathering takes place when various physical forces act on the rock and break it down. During mechanical weathering, the rock and rock material crack and break into smaller parts without changing the mineralogy and their chemical composion.

Examples: Freeze-thaw cycles, where water enters cracks, freezes, and expands, splitting the rock.

Abrasion by wind, water, or ice carrying particles that grind against rock surfaces.

Solar blasting is a form of mechanical weathering. The bedrock is exposed to temperature fluctuations during the course of a day. This daily change of the mineral grains in the rock can cause the outermost layers to slowly burst into pieces.

Frost cracking occurs when water flows down into the bedrock and freezes. The volume then increases, and this results in such a great pressure that the rock can crack. The explosive force is due to that water expands by 9% when it freezes. Frost weathering only becomes effective when the temperature drops to minus 5-6 degrees. Frost weathering is the most important form of weathering in cold climates.

Salt blasting occurs when dissolved salt in water can crystallize and open pores in the rock. When heated, the salt expands and the rock experiences stress from within.

Organic weathering occurs when microorganisms penetrate the rock and then form a change in colour.

Key Differences Between Weathering and Erosion:

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Questions

1. Answer the questions under by visiting the coordinates.

A.  Study the location and the header photo above in the text. Describe each one of the stones and what type of event each one of them have been exposed to, erosion or weathering?

B.  Is there a change in color where the erosion or weathing have taken place? Why yes or no?

C.  Do you think the rocks has been exposed to other events as: Solar blasting, Frost cracking, Salt blasting or/and Organic weathering. What once of the stones and what type of mentioned exposure?

2.  Take a photo of you, the group or the GPS from the location without revealing any of the answers.