1. 토양
토양은 암석이 풍화되어 만들어진다. 지표에 노출된 암석은 물과 공기, 기온 변화, 생물의 작용 등으로 인해 잘게 부서지고 성분이 변한다. 토양에는 공극이 존재하여 공기 또는 물로 채워져 있다. 또한, 토양에 포함되어 있는 유기물은 식물에 영양분을 공급하는 중요한 역할을 한다.
2. 풍화 작용
암석이 잘게 부서지거나 물 또는 공기 등과 반응하여 암석의 성분이 변하는 과정을 풍화 작용이라고 한다. 크게 기계적 풍화와 화학적 풍화로 구분할 수 있다.
•기계적 풍화: 물의 동결 작용에서 생기는 부피 팽창이나 식물 뿌리의 성장 과정에서 나타나는 부피의 증가로 인해 암석의 틈이 커지면서 쪼개지는 풍화 작용을 말한다.
•화학적 풍화: 암석을 구성하는 광물이 물이나 공기와 반응할 때 발생한다. 화학적 풍화로 인해 광물은 용해되거나 새로운 광물을 형성하는데, 식물 뿌리에서 산성 물질 등이 분비되어 화학적으로 반응하거나 석회암이 물에 녹아 석회 동굴이 만들어지는 것은 화학적 풍화의 예이다. 한편, 암석이 공기 중에 노출되면 암석을 이루는 광물이 화학 반응을 하여 다른 광물로 서서히 변하기도 한다.
3. 토양의 공극률
토양 입자 사이에는 틈이 존재하는데, 이를 ‘토양의 공극’이라 하고, 토양의 총 부피에 대한 공극의 부피비를 공극률이라고 한다. 토양의 공극률은 토양을 이루는 입자의 고른 정도와 관계가 있다. 다음과 같이 10cm 정육면체에 각각 지름 5cm의 입자, 지름 2.5 cm의 입자들이 고르게 들어 있는 토양의 총 공극은 같다. 하지만 입자의 크기가 다양해지면 총 공극은 작아진다. 따라서 공극률은 토양 입자의 고른 정도에 따라 달라진다. 점토는 입자 크기가 작고 고르기 때문에 공극률이 크고, 입자 크기가 큰 모래나 자갈로 이루어진 토양일수록 공극 사이에 작은 입자들이 섞여 있는 경우가 많기 때문에 공극률은 작아진다.
4. 토양의 투수성
토양의 공극 사이로 액체가 통과할 수 있는 정도를 투수성이라고 한다. 일반적으로 공극이 크면 투수성도 커진다. 특히 알갱이의 크기와 모양이 비교적 일정한 모래로 이루어진 토양에서 투수성이 크다. 하지만 점토처럼 세립질 토양에서는 공극률은 크지만 액체의 표면 장력 때문에 투수성은 작아진다. 즉, 공극의 규모가 큰 상태에서 공극률이 클 때 투수성도 커진다.
5. 토양의 생성 과정
지표에 노출된 암석은 물과 공기, 기온 변화, 생물의 작용 등으로 인하여 풍화 작용이 일어난다. 풍화 작용이 오랫동안 지속되면 암석은 잘게 부서지고 성분이 변하면서 식물이 자랄 수 있는 흙이 되는데, 이것을 토양이라고 한다. 일반적으로 덥고 습한 곳은 풍화가 잘 일어나기 때문에 두꺼운 토양이 생성된다.
⑴ 기반암: 토양이 생성될 때 근원이 되는 암석으로, 풍화나 침식을 받기 전의 단단한 결정질 암괴이다.
⑵ 모질물: 기반암이 풍화되면서 떨어져 나온 돌조각이나 모래로 이루어졌으며, 기반암과 거의 유사한 성분을 갖는다.
⑶ 표토: 모질물이 잘게 부서지고, 식물이 자라면서 표토가 만들어진다. 그리고 표토에서는 부식물과 섞여 부식토가 생성된다.
⑷ 심토: 표토층에서 씻겨 내려온 점토 광물과 물에 녹아 아래로 이동한 용해 물질이 포함된 층이다. 토양의 단면 모습은 기반암, 모질물, 심토, 표토 순이지만 실제로 토양의 생성 순서는 기반암, 모질물, 표토, 심토 순으로, 심토가 가장 늦게 생성된다.
6. 토양의 색
토양의 색은 다양하게 나타난다. 어떤 토양은 거의 검은색(산화 망가니즈 성분에 의함)이고, 어떤 토양은 거의 흰색(방해석과 같은 탄산염 물질에 의함)이기도 하다. 흙의 색은 장소마다 다르고, 인접한 토양들도 층마다 색이 다르다. 대부분 토양의 색은 토양 입자를 감싸고 있는 산화 철이나 유기 물질의 색에 의해서 나타나며, 유기 물질에 의해 토양은 어두운색을 나타낸다. 심토층에서는 유기 물질이 적고 암석을 구성하는 광물들과 광물들의 화학 작용의 영향을 크게 받기 때문에 노란색, 빨간색, 갈색 등의 색을 볼 수 있다.
7. 흙의 종류
•부엽토: 작은 나뭇가지나 낙엽 등이 흙 속 미생물에 의해 부패되어 만들어진 흙
•상토(배양토): 유기물이 풍부한 갈색의 가벼운 흙
•마사토: 화강암이 풍화하여 생성된 흙
•피트모스: 이끼가 습지에 퇴적되어 만들어진 흙
•펄라이트: 진주암을 가열, 팽창하여 만든 인공 토양
8. 바위나 돌이 흙이 되는 과정
바위틈에 스며든 물이 겨울에 얼었다 녹거나 바위틈에서 자라는 나무뿌리가 점점 커지면서 조금씩 바위틈을 벌린다. 이러한 작용을 오랜 시간 동안 받아서 서서히 바위가 부서지고, 작게 부서진 알갱이와 부식물이 섞여서 흙이 된다.
9. 풍화와 표면적의 관계
기계적 풍화로 인해 잘게 부서진 암석은 이전과 비교하면 표면적이 증가하게 된다. 이렇게 되면 주변의 물이나 공기와 접촉할 수 있는 면적이 늘어나게 되어 화학적 풍화가 잘 일어난다.
10. 지표면에서 일어나는 유수에 의한 작용
유수는 지표를 따라 흐르는 물을 말한다. 유수는 침식, 운반, 퇴적 작용을 하면서 지표면을 변화시킨다.
•유수의 침식 작용: 흐르는 물은 기반암에서 암석 조각을 떼어 내거나 토양 속 물질을 녹이기도 한다. 유수는 하천의 바닥이나 측면을 깎아 하천의 모양을 크게 바꾼다. 하천의 바닥을 깎는 하각 작용(하방 침식)은 주로 바닥을 V자 모양으로 만들며 주로 하천 상류에서 일어난다. 하천의 측면을 깎는 측각 작용(측방 침식)은 평지에서 유수의 에너지가 큰 쪽의 하천 벽을 깎는 작용을 말한다. 유수의 측각 작용(하천의 바깥쪽)과 퇴적 작용(하천의 안쪽)으로 하천은 S자 모양의 곡류를 이루게 된다.
•유수의 운반 작용: 유수에 의해 운반되는 물질은 아랫부분에서 움직여 가면 ‘밑짐’, 윗부분에서 떠서 가면 ‘뜬짐’, 녹아서 운반되면 ‘녹은짐’이라고 한다. 일반적으로 점토 입자들이 물에 떠서 운반되고, 자갈과 모래는 밑짐 형태로 튀거나 굴러서 운반된다. 홍수때나 비가 많이 오면 유수의 에너지가 커지므로 운반 작용이 활발하게 일어난다. 이 경우 모래는 뜬짐으로 운반되기도 한다.
•유수의 퇴적 작용: 하천의 경사가 갑자기 완만해지는 곳이나 하천의 하류에서는 유속이 느려져 운반된 퇴적물들이 쌓인다. 산지와 평지가 만나는 곳에서는 부채 모양의 선상지가 만들어지고, 하천의 하류에서는 삼각형 모양의 삼각주가 만들어진다. 홍수 때에는 하천에서 물이 범람하여 퇴적물이 쌓인 범람원이 만들어지기도 한다.