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침식은 지표아래 부드러운 토양보다 단단한 암석에서 더 많이 발생.
가파른 경사면은 오히려 침식률이 낮아. 강수량 2,100mm 이상에서 침식률 급격히 높아진다.

알프스 : 산의 침식은 예상과 다른 규칙을 따른다.

놀랍게도 다른 점 :
알프스는 고지대에서 부분적으로 침식이 놀랍도록 빠르게 성장하고 있으며, 동시에 침식이 예상과 매우 다르게 행동한다. 침식은 지표 아래 부드러운 토양이 아니라 단단한 암석에서 가장 높기 때문이다. 그러나 가파른 경사면은 놀랍게도 덜 취약하다. Alpine-wide 침식 연구에 따르면 강수량과 암석 유형은 이전에 가정한 것보다 작은 역할을 한다. 

▲ 알프스의 침식은 때때로 이전에 생각했던 것과 상당히 다르다. © Universität Bern/ Unsplash

산맥의 높이가 증가하거나 시간이 지남에 따라 침식되는지 여부는 여러 요인에 따라 다르다. 한편으로 충돌하는 지각판의 압력은 산을 위로 몰아넣는다. 알프스의 경우 이것은 아프리카와 유라시아 판의 지속적인 충돌이다. 산의 무게와 침식이 이러한 상승을 방해한다.
여러 산에서 침식의 비율이 얼마나 높고 그것이 무엇에 의존하는지는 여전히 논쟁거리다.

침식의 지표 베릴륨

베른 대학의 로메인 델루넬(Romain Delunel)과 그의 동료들은 최근 알프스의 침식이 어떻게 보이는지 가장 포괄적인 조사를 했다. 이를 위해 알파인 지역의 375개 하천과 하천 퇴적물에서 동위 원소 베릴륨-10의 비율을 분석했다. 이 동위 원소는 우주 복사의 영향을 받아 생성되므로 암석 입자가 표면에 얼마나 오래 있었는지 알 수 있다.

침전물 입자가 더 빨리 침식되고 씻겨 나갈수록 베릴륨-10이 더 적게 포함된다.
이 값은 강 퇴적물에서 대체로 안정적이기 때문에 퇴적물 샘플의 동위 원소값은 산의 침식 속도를 반영한다. "이 전략으로 우리는 처음으로 알프스 전체의 침식 그림을 그리고 침식이 무엇에 의존하는지 알아낼 수 있다"고 Delunel은 말했다.

강수량이 예상과 다르게 작동함

데이터 평가는 몇 가지 놀라운 결과를 가져 왔다.
그중 하나는 일부 산에서 실시한 지역과 지역 연구에 따르면 기후와 특히 강수량이 침식 속도에 영향을 미친다는 사실이 밝혀졌다. 비가 많이 올수록 물이 경사면으로 더 많이 흐르고 그와 함께 토양을 운반한다. “그러나 이 연관성은 알프스 전체에서 약하거나 존재하지 않는다.”라고 연구원들은 보고했다.

▲ 평균 유역 경사의 함수로 다양한 형태학적 (A, B, C) 및 환경 (D, E, F) 매개 변수를 사용한 평균 유역 표면 침식을 분포를 보여주는 산점도. (자료:관련 논문)

대신, 알프스의 침식은 특정 연간 강수 임계값 이하의 빗물 및 물 유출과 거의 독립적인 것으로 보인다. Delunel과 그의 팀이 알게 된 것은 매년 2,100mm 이상의 비가 내린 후에야 침식 속도가 급격히 증가한다.

단단한 암석에서 더 많은 침식

예상치 못한 것은 가정과는 달리 암석의 종류와 지하 토양의 특성도 종속적인 역할을 하는 것 같다. 어떤 경우에는 실제로 발생할 것으로 예상한 것과는 완전히 다르게 행동하기도 한다.
“알프스 기슭의 퇴적물이 많은 지역에서, 특히 침식되기 쉬울 것 같은 곳에서 천년에 250mm로 가장 낮은 침식률을 발견했다”고 연구원들은 보고했다.

반면 편마암과 화강암과 같은 노출된 암석이 우세한 중앙 알프스 지역에서 침식이 특히 높았다. "이 지하 암석은 특히 침식에 강한 것으로 간주된다"고 Delunel과 그의 동료들은 말했다. 연구진은 이 불일치에 대한 설명을 찾기 위해 다음으로 경사각이 역할을 할 수 있는지 조사했다.

놀라운 효과가 있는 경사면

비교 분석은 경사와 침식 사이에 직접적인 연결이 있음을 보여주었다.
경사가 작을수록 침식은 초기에 경사와 함께 선형적으로 증가한다. 이것은 알프스의 평평한 산기슭이 더 부드러운 심토에도 불구하고 덜 침식되는 이유를 설명한다.
25도의 경사에서 비선형 침식 증가가 발생해 약 30도에서 천년에 700-750mm의 가장 높은 값에 도달했다.

▲ 평균 유역 측지 암 융기(Sternai et al., 2019에 의해 보고된 삽입내용에서 발췌)와 유역 전체의 박탈 사이의 관계. (자료 : 관련 논문)

그러나 이보다 더 가파른 지형에서는 침식이 다시 크게 감소한다.
Delunel은 "매우 가파른 지형이 매우 빨리 제거될 것이라고 생각했기 때문에 또 다른 놀라움이었다"고 말한다. “우리는 왜 이것이 사실이 아닌지 아직 모른다. 따라서 더 많은 연구가 필요하다."

침식보다 융기

전반적으로 평가에 따르면 알프스의 침식 수준은 연간 약 400mm이지만 지역마다 크게 다르다. 특히 중앙 알프스에서 침식은 항상 산의 고도보다 훨씬 낮다.
Delunel의 동료 프리츠 쉴루네거(Fritz Schlunegger)는 “지금까지 제거와 상승이 거의 같은 속도로 발생한다고 가정했기 때문에 이것은 큰 놀라움이다”고 말했다.

중앙 알프스에서 융기와 침식의 차이는 천년 당 약 800mm이다.
Schlunegger는 “중앙 알프스가 이렇게 빠르게 성장하고 있다. 반면에 서부 알프스에서는 침식과 융기가 평형을 이루고 있으며 동부 알프스에서는 침식이 융기보다 훨씬 빠르게 발생한다.
(Earth Science Reviews, 2020; doi : 10.1016 / j.earscirev.2020.103407)
출처 : Universität Bern

[더사이언스플러스=문광주 기자] "Green Soul, Beautiful Planet"

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