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변동지형

변동작용은 조산대·고원·지구대·구조분지와 같은 대지형을 만든다. 'tectonic'이란 말은 그리스어의 'takton'(건설자)에서 유래했다.

변동작용은 암석물질을 들어올리거나 가라앉히면서 지형을 만든다. 어떤 곳에서 이 작용은 산지나 고원 같은 높은 고도의 지형을 만들고, 또다른 곳에서는 미국의 데드벨리, 중동의 사해, 중국의 투루판과 같은 함몰지형을 만든다. 화산의 분출은 연쇄산맥을 만들기도 하고 많은 양의 용암을 분출하여 고원을 만들기도 한다. 지각 속으로 용암이 관입하면서 지각을 들어올려 고원을 만들기도 한다.

횡압력에 의하여 습곡, 충상과 역충상(하반이 횡압력 방향으로 이동한 역단층), 단층작용이 일어나서 결과적으로 지각을 단축시키고(지각단축작용), 또 지각을 두껍게 하는 작용(지각후적작용)을 유발한다. 가열에 의한 지각의 열적 팽창은 광대한 지역을 산맥이나 고원으로 융기시킬 수 있다.

지각의 확장작용(crustal extension)은 서로 분리되는 두 지괴 사이에서 일어나며, 여기서는 지각이 엷어지고, 표면이 침강함으로서 구조곡과 구조분지가 형성된다. 침강은 또한 지각의 냉각에 따른 열적 수축 때문에도 발생한다. 모든 대규모의 지형은 변동작용에 의해 만들어진 대기복 지형이 침식작용에 의해 다시 조각된 것이다. 변동작용은 알프스를 일으켰고 침식작용은 독특한 모습의 마테호른을 만들었다. 모든 경우에 있어서 삭박작용은 기복을 감소시킨다. 그러나 삭박률이 너무 크지 않을 때 변동작용에 의해 만들어진 대지형은 그 작용이 중지한 뒤 수억 년 동안 지속될 수 있다.

산지·산맥·조산대

개요

조산대(造山帶 mountain belt)는 주변평야면보다 돌출해 있는 지형으로 폭은 수십~수백km, 길이는 수백~수천km에 달한다.

조산대 안에는 수십~수백km 계속되며 능선으로 연결되고 곡으로 분리되는 개개의 산맥(mountain ranges)과 연쇄산맥(連鎖山脈 mountain chain)이 있다.

지형적 특성

산지지형은 주변지역보다 높은 표고와 큰 기복을 가지고 있는 것이 특색이다.

그러나 그 산맥을 형성한 변동작용이 다르면 그 형태도 달라진다. 도호(島弧 island arcs)에서 잘 나타나는 연쇄화산은 높은 개개의 화산이 줄지어 있지만 그 사이사이는 저지 혹은 완만한 지형으로 이루어져 있다. 핫스팟(hot spots)과 결합된 연쇄화산맥은 단지 그 산맥의 한쪽 끝에 있는 화산만이 활화산이다. 그래서 이 활화산 쪽의 고도는 높지만 여기서부터 거리가 멀어질수록 분출시기가 오래되었고 침식을 받아 화산체가 낮아진다.

수백~수천m의 퇴적지층이 습곡을 받아서 형성된 습곡산지는 길고 평행된 몇 열의 능선과 곡으로 이루어진다. 여기에서는 과습곡(overturned fold), 횡와습곡(橫臥褶曲 recumbent fold), 그리고 충상단층을 동반하는 경우가 자주 발생하여 오래된 지층이 나중에 된 지층을 덮는 경우도 나타난다.

단층운동에 의해서도 단층지괴산지를 형성한다.

단층지괴산지는 조산대의 일부로 포함되어 있는 경우도 있고, 고립된 산맥을 형성하기도 한다. 지각이 압축되는 곳에서는 미국 서부의 로키 산지나 중앙아시아의 톈산 산맥처럼 인접한 곡에 대하여 상대적으로 충상되어 역단층산지를 형성한다. 지각이 확장되는 곳에서는 인접한 지괴가 함몰함으로써 발생하는 정단층운동이 일어나는데 이런 곳에서는 산맥과 분지가 반복해서 나타난다.

캘리포니아 주에 있는 시에라네바다 산맥처럼 한쪽 사면은 급경사의 단층면으로 이루어져 있고, 그 반대사면은 완경사인 경동지괴(傾動地塊)산지도 있다.

인접한 지괴 혹은 고원 사이에 좁고 긴 지대가 함몰하여 지구대를 형성하는데 이 지구대를 따라서 지구대 쪽을 향한 사면은 급경사이고 그 반대사면은 완경사인 지구대 연변산맥이 형성된다. 지각이 확장되는 곳에 나타나는 또 하나의 단층지괴산지는 양측이 함몰하고 좁고 긴 가운데 지괴만 남아 있는 지루산지이다.

한때 고원이거나 광대하게 융기했던 지역이 오랜 침식을 받았을 때 침식에 강한 경암부가 남아 잔류산지(殘留山地 residual mountains)를 형성한다.

잔류산지는 고립되어 있고, 연속되는 산맥을 형성하기 어렵다. 그러나 오래된 습곡산지가 한번 평탄화되었다가 다시 융기해서 침식을 받을 때 그 내부의 지질구조가 다시 반영되어 산맥을 형성하는 경우는 연속된 산맥을 형성한다. 미국의 애팔래치아 산맥과 소련의 우랄 산맥이 그 예이다. 그러나 이 잔류산지는 고도가 낮고 완만한 것이 특색이다.

조산대를 형성·파괴하는 변동작용

산지나 고원을 유지하는 데 필요한 암석의 2가지 성질은 강도와 밀도이다.

만일 암석이 강도를 갖고 있지 못하면 산체는 주저앉아버릴 것이다. 조산대 아래 있는 물질의 강도는 그 위에 형성된 지형의 규모를 반영한다.

① 높아진 지형을 유지시키는 메커니즘：강도의 측면에서 암석권은 그 두께가 수 km에서 200km에 이르기까지 다양하지만 그 아래쪽에 있는 암류권(岩流圈)보다 훨씬 더 강하다. 암석권의 강도는 그것의 온도로부터 연유되는데, 두꺼운 암석권은 그 부분이 상대적으로 온도가 낮기 때문에 형성된다.

냉각되고 두꺼워져서 강도가 높은 암석권은 엷은 암석권보다 높은 산맥을 지탱할 수 있다. 지각은 그 아래 있는 맨틀(mantle)보다 가볍다. 대양저의 지각은 그 평균 두께가 6~7km이고, 대륙지각의 평균 두께는 35km이다. 그러나 높은 산맥이나 고원부근의 지각은 60~70km나 되기 때문에 이들은 두꺼운 지각의 뿌리에 의하여 지탱되어 있다. 비중이 가벼운 지각은 마치 대양상의 빙산처럼 맨틀위에 떠 있다.

② 높은 고도를 만드는 변동작용：산지와 고원은 침식되어 파괴되는 것보다 더 빠른 변동작용이 지형을 높여놓기 때문에 존재한다. 높은 고도는 3가지 주요 변동작용 즉 화산작용, 습곡·중점 단층으로 표현되는 수평적 지각단축작용, 넓은 지역에 걸친 가열에 의한 열적팽창작용으로 만들어진다.

화산작용은 다음과 같다. 대부분의 화산은 수십 km 깊이의 맨틀 속에서 용해된 물질이 그 위에 있는 지각을 뚫고 분출한 물질로 구성되어 있다. 분출한 물질의 물리적 성질은 그 화산의 형태와 높이를 좌우한다. 하와이에서와 같은 점성이 낮은 용암은 쉽게 흘러내려서 완만한 사면을 만든다. 그러나 점성이 높은 용암은 폭발성 분출의 쇄설물과 함께 경사가 급한 원추화산을 만든다. 일본의 후지 산, 아프리카의 킬리만자로 산이 그 예이다. 지각 단축작용은 다음과 같다. 대부분의 조산대 안에서 한 지괴가 다른 지괴 위로 충상되거나 암층이 습곡되어서 지각이 단축되면 높은 고도의 지형을 형성한다.

산맥이나 조산대의 지형은 부분적으로 이와 같은 단층변위의 양, 단층면의 각, 단층과 습곡작용에 의한 지각의 단축정도, 변위되고 침식에 노출된 암석의 형태 등에 의해 달라진다. 즉 조산대 간의 지형적 차이는 이와 같은 요소들의 조합의 차이로 설명할 수 있다. 가열과 열적 팽창작용은 다음과 같다.

암석은 대부분의 물질과 같이 가열되었을 때에 팽창한다. 어떤 산맥이나 고원은 그 아래쪽에 있는 지각과 맨틀의 윗부분이 이상적(異常的)으로 더워져서 단순히 높아진 것이다. 대양저의 중앙해령, 해팽과 같은 해저지형의 변화는 지구외각(약 100km 두께)의 수평적 온도변화에 원인이 있다. 더운 지역은 높은 해저를 형성하고, 찬 지역은 낮은 해저를 형성한다. 프랑스 중남부의 중앙고원, 북아프리카의 에티오피아 고원은 그 아래쪽에 있는 물질이 가열되어서 단순히 높아진 것이다.

③ 높아진 지형을 파괴하는 변동작용：침식 외에도 구조적으로 지표의 고도를 낮게하는 2가지 작용이 있다.

수평적 지각의 확장은 지각이 엷어지는 것과 결합하여 지각의 뿌리를 감소시키고 소멸시킨다. 이와 같은 현상이 일어날 때 조산대는 폭이 넓어지고 평균고도는 감소하며 냉각은 열적 수축과 결합해 조산대의 평균고도를 감소시킨다.

조산대의 주요형태

조산대는 여러 가지 측면에서 서로 다르나, 지구과학적으로는 몇 개의 범주로 묶을 수 있는 유사성을 갖고 있다.

이들 범주의 각각은 그 조산대를 만든 주 작용에 의하여 특징지어진다. ① 화산작용과 결합된 조산대：화산작용은 다음과 같은 3가지 구조장에서 이루어진다. 즉 화산작용은 지각판이 분리되고 있는 중앙해령의 축을 따라서 발생하는 경우가 일반적이나 이 경우 해면 위에까지 솟은 화산은 드물다. 대양지각판이 다른 지각판 밑으로 섭입(攝入 subduction)하는 섭입대에서는 화산으로 연쇄된 열도, 도로 혹은 이들과 결합된 조산대가 형성되어 있는 것이 일반적이다.

핫스팟과 관련된 연쇄화산맥은 지각판의 경계와 멀리 떨어진 곳에서도 존재한다.

2개의 암석권판이 분리되는 곳에서는 그 판의 틈 사이로 새로운 물질이 관입하고 이 물질은 분리되는 각각의 지각판에 부착된다. 이렇게 분출된 화산암이 지표 화산암의 대부분을 차지한다. 중앙해령의 축을 따라서 길고 좁은 열구가 형성되어 있는데 이곳이 바로 화산암이 관입하는 곳이다.

해령이나 해팽이 핫스팟과 결합될 때 화산작용이 특별히 풍부하다. 그러나 중앙해령이나 해팽으로 정의되어지는 기복의 대부분은 전부가 화산작용에 의해서 형성된 것이 아니고 열적팽창이 오히려 더 작용하고 있다. 선상의 혹은 원호상의 화산대는 일반적으로 섭입대와 결합되어 있으며 화산들은 일반적으로 해구에서 150~200km 육지 쪽을 연하여 형성되어 있다. 이와 같은 배열은 태평양해분의 경계지역에서 잘 볼 수 있다. 화산은 강한 지진활동대 위에 놓여 있는데 이들 지진은 해구 부근에서는 얕은 진원지에서 발생하고, 화산대 쪽으로 가면서 깊어지는 경사진 지진대를 형성한다.

화산들은 알류샨 열도나 소안틸 제도처럼 도호를 형성하거나 안데스 산맥을 따라서와 같이 대륙연변부에 분출해 있다. 이와 같은 화산들은 산정에 화구가 있는 급경사의 화산추가 대부분이며, 1980년 미국 서부의 세인트헬렌 산의 분출 같이 거대한 분출을 반복하고 많은 쇄설물을 방출한다.

강력한 분출 뒤에는 화산 붕괴 및 함몰이 일어나 칼데라를 남긴다. 이들 화산에서 분출된 용암은 암석권을 뚫고 암류권에 이른 섭입된 지각의 쐐기가 용해되어 마그마가 된 것이다. 섭입하는 암석의 틈 사이로 따라들어간 수분 혹은 화학적으로 느슨하게 결합된 수화물질 속의 수분이 암석의 융해점을 낮추게하고 쐐기 속의 물질을 녹게하여 표면으로 올라오게 한다. 어떤 화산현상은 지각판의 경계에서부터 먼거리에서 발생하는데 미국의 옐로스톤 국립공원이나 태평양의 하와이 제도가 그 예이다.

또한 중앙해령 체계에서 어떤 곳에 특별히 화산작용이 강렬한데 예를 들면 아이슬랜드 섬이나 동태평양의 갈라파고스 섬이 그것이다. 이와 같은 구조장에서의 용암의 분출은 지표에서 수백km 깊이의 암류권 속에 있는 핫스팟(hot spot)과 관련이 있다. 이와 같은 융해된 마그마의 공급원은 열적 차이에서라기보다 화학적 차이에 연유한다.

활화산은 일반적으로 핫스팟으로부터 100~200km 이내의 지역 안에 위치한다.

사화산의 연쇄는 암석권판이 핫스팟 위를 지나간 곳에서 나타난다. 활화산은 이 연쇄화산맥의 한쪽 끝에 놓여 있고 여기서부터 거리가 멀어질수록 화산의 형성시기가 오래되었으며, 오래된 화산은 최근에 된 것보다 훨씬 더 침식되었고, 침강되어지는 섬에는 산호초가 형성된다. 이와 같은 종류의 연쇄화산은 대륙지역에서는 일반적이 아니다. 그 이유는 부분적으로 대부분의 대륙지괴는 아주 천천히 핫스팟 위를 이동하기 때문이다.

그러나 화산활동은 그 판이 핫스팟 위를 천천히 이동할 때 특별히 많아질 수 있다. 더욱이 장기간의 화산활동은 암석권을 따뜻하게 하는 결과를 초래한다. 이 온난화는 국지적으로 암석권판의 열적 팽창의 원인이 되고, 결과적으로 미국의 옐로스톤 지역이나 프랑스의 중앙고원처럼 지구표면이 곡융(曲隆)하거나 돔상구조를 이루게 한다.

어떤 핫스팟은 주로 현무암질 구성성분의 용암과 화산재를 대량으로 분출하여 수십~수백㎢의 지역을 뒤덮는다. 이러한 현무암 용암류는 수백만 년 전에 옐로스톤 서쪽의 스네이크(Snake) 강 평원을 매몰했고, 2,000만 년 전에는 콜롬비아 하곡을, 6,000만 년 전에는 인도 데칸고원의 용암대지를 형성했다. 용암류는 현저하게 평탄한 지형면을 만들고 뒤에 하계망에 의하여 깊게 감입, 개석된다. 섭입대나 중앙해령을 따른 해저확장에 의해서 설명될 수 없는 대부분의 연쇄화산은 핫스팟에 연유하고 있다.

② 지각단축과 관련된 조산대：세계 대부분의 조산대는 지각이 수평적 단축과 이에 따라 지각이 두꺼워지면서 형성되었다.

이런 조산대와 관련된 지형은 지각변위의 율·양·형태에 의존하고, 침식으로 노출된 암석의 종류에 의존한다. 지각단축과 관련된 조산대는 3가지 경우가 있다. 대륙과 대륙이 충돌하는 구조장에서 형성된 알프스-히말라야 조산대, 해저지각이 대륙지각 밑으로 섭입하는 구조장에서 형성된 안데스형 조산대·충돌대·섭입대로부터 멀리 떨어진 대륙 내부에서 지괴운동으로 이루어진 조산대가 그것이다.

알프스-히말라야 조산대는 한 대륙이 다른 대륙 밑으로 이동하기 때문에 만들어져왔다.(→ 대륙이동) 일반적으로 두껍고 비중이 가벼워서 떠 있는 대륙지각은 암류권 속으로 깊이 들어가지 않는다.

반면 밑으로 들어가는 대륙의 선단부는 긁혀 벗겨지고, 긁히고 남은 대륙판은 긁혀 벗겨진 면 아래로 휘어지며, 긁혀 벗겨진 물질은 그 위에 높게 쌓인다. 이와 같은 두 대륙판이 수렴되어 결국에는 그 이동이 정지된다. 긁혀 벗겨지는 과정에서 강한 퇴적암층은 그 밑에 놓여 있는 연암층(암염·석고·셰일)으로부터 떨어져서 다른 층 위로 충상되면서 일정한 간격으로 배사부와 향사부가 반복되는 습곡을 이룬다. 펜실베이니아 주의 베리·릿지 지구는 고생대말 북아메리카와 아프리카가 충돌하는 동안에 형성된 한 고기 습곡산지의 예이다.

이때 두 지각판의 수렴속도는 연간 10~100㎜ 정도로 빠르고 중요 충상단층상에서의 총변위량도 또한 수십km~100km를 넘을 정도로 크다.

대륙지각의 한 얇은 판이 그 대륙의 나머지 부분으로부터 찢어져서 그 위로 충상되는 단층을 램프오버스러스트(ramp-overthrust)라 한다.

이 단층이 처음 형성될 때는 단층면의 경사가 10~30°이다. 이 단층면 상에서 벗겨지는 지각의 엷은 판이 미끄러질 때 그 앞쪽은 단층면을 벗어나 지표면을 덮으며 미끄러진다. 이때 지금까지 안정되어 있던 대륙이 그 위에 충상되어 덮인 물질의 무게 때문에 아래로 휘어진다. 결과적으로 처음에는 평탄하던 지표면이 매우 완만한 각도로 경사지게 된다.

램프오버드러스트는 두 부분으로 구성된다. 그 램프의 첫째 부분은 상대적으로 급경사의 단층면을 이루고, 그 면 위로의 충상작용은 지각판과 지각 속 깊은 곳에 있던 결정질암의 융기를 야기시켜 결과적으로 높은 기복과 고도의 산맥을 형성한다. 한때는 대륙의 표면이었던 그 다른 쪽 부분은 아래로 휘어지고 완만한 각도로 기울어진다. 충상되는 얇은 지각판의 계속적인 미끄러짐은 그 앞쪽 대륙의 표면을 계속 덮어가고, 그 전면에 있는 퇴적암층을 주름지게 하여 소 습곡과 소 충상지형을 만들게한다.

램프오버스러스트 작용이 계속되고, 산맥이 올라타서 안정대륙이 아래로 휘어질 때 전분(前盆 foreland basin)이 형성된다. 전분은 그 뒤의 충상산지로부터 공급되는 퇴적물에 의하여 곧 메워지기 때문에 그 분지의 구조는 일반적으로 지하구조로만 존재한다.

몰라세(molasse)라고 불리는 퇴적물은 퇴적 후 얼마 뒤에 또다른 단층작용에 의하여 습곡되거나 충상된다. 이와 같은 습곡 및 충상대는 알프스의 북쪽 가장자리와 대부분의 히말라야 산록에서 찾아볼 수 있는데 1~2열 좁은 평행습곡과 단층을 형성할 뿐이며 일반적으로 낮고 옆으로 길게 늘어진 구릉지를 이룬다. 그러나 퇴적물질은 충분히 굳어지지 않아서 빠르고 쉽게 침식된다. 따라서 충돌대에서는 일반적으로 융기된 좁은 결정질암지대, 평행습곡, 충상단층지대가 식별된다.

어떤 대륙의 연변부에서는 대양지각판이 대륙 밑으로 섭입하는데, 북아메리카 서부의 캐스케이드 산맥이나 일본에서는 화산이 탁월한 지형경관을 보인다.

그러나 남아메리카의 안데스 산지에서와 같은 곳에서는 화산의 분포가 적고 지형기복에 있어서도 화산이 미치는 영향이 무시될 정도이다. 안데스형 대륙연변부는 지각이 평균보다 아주 두껍고 화산이 없으면서 높은 산지를 형성하고 있다. 이와 같은 지형은 맨틀로부터 마그마가 지각 속에 관입한 것과 지각단축작용으로 설명될 수 있다. 대양지각은 활동적인 대륙연변부에서 연간 수십~100㎜ 정도씩 섭입한다.

그러나 그 위를 탄 지각의 단축은 연간 수㎜의 발생에 지나지 않는다. 대륙과 대륙의 충돌대에서 안데스형 지각단축은 2가지 방법으로 발생한다. 즉 하나는 결정질암 지형이 안정된 대륙지각 위로의 충상작용으로 일어나는데, 이 경우는 화산대의 육지 쪽에 놓여 있는 지대에서 일어난다. 이때 화산대 가까이 있는 암석들이 가열되어 약해짐으로서 이와 같은 충상작용은 촉진된다.

다른 하나는 안정된 대륙 위에 퇴적되어 있는 퇴적암지대에서 습곡과 충상대를 형성하는 것이다. 이 평행습곡과 충상단층대의 존재여부는 지층 내부에 분리가 일어날 수 있는 두꺼운 퇴적암의 존재 여부에 달려 있다. 안데스형 조산대의 변위나 융기의 규모는 충돌대의 변위나 융기보다 적다.

결정질암의 충상도 적고 충돌대에서처럼 깊은 곳에서부터 충상되지 않는다. 예를 들어 안데스 산지의 대부분은 몇 km 이상 깊게 묻히지 않았던 수성암으로 구성되어 있어 변성작용도 거의 받지 않았거나 아주 약하게 받았다. 또한 안데스의 높은 부분의 지형은 히말라야의 그것에 비하여 훨씬 완만하다.

어떤 지역에서는 두 대륙이 충돌했다기보다는 대륙지괴 안의 지각단축에 의해서 조산대가 형성되었다.

약 4,000~8,000만 년 전에 콜로라도 주, 유타 주, 와이오밍 주에 걸쳐 있는 로키 산지의 형성원인은 바로 지각단축이었으며, 중국 내륙의 톈산과 북서아프리카의 아틀라스 산지는 대륙 속에서 활동적으로 형성되고 있다. 일반적으로 이런 조산대들은 지괴단층에 의하여 특징지워지고, 수십km의 폭과 수백km 길이의 지괴가 경사 25~45°의 단층면을 따라 융기되어 있으며 일반적으로 결정질암이 노출되어 있다. 습곡이나 충상단층대는 아주 좁은 대로서 아주 간혹 나타난다.

이와 같은 산맥의 가장자리에 있는 퇴적암지대는 일반적으로 경동지괴를 이루고 침식에 강한 층호그백(hog-back)이라는 좁고 날카로운 능선을 형성하여 그 앞의 산맥과 평행되게 배열되어 있다. 톈산 산맥에서는 2~3열로 된 거의 평행하고 날카롭게 융기된 산맥이 약 10~30km 폭의 평행된 분지에 의해서 서로 분리되어 있다. 이와 같은 분지 중의 하나인 투루판 분지는 해수면보다 더 낮게 떨어져 있다.

세계의 주요 조산대

환태평양 조산대와 알프스-히말라야 조산대를 들 수 있다(→ 환태평양 조산대). 대부분의 산맥은 조산대의 부분들이며 조산대는 2개의 암석권 판이 수렴했거나 지금도 계속 수렴하고 있는 곳에 형성되어 있다.

사실 대부분의 조산대는 암석권판의 경계를 나타내고 이들 경계들은 서로 연결되어 있다. 환태평양 조산대는 태평양 분지를 연속된 연쇄화산과 산맥이 둘러싸고 있는 지형을 말한다. 알프스-히말라야조산대는 북아프리카의 모로코에서부터 유럽을 거쳐 터키와 이란을 가로질러 히말라야로 연결되고 동남아시아에까지 이르는 거의 연결된 연쇄산맥을 말하며 이것은 아프리카·아라비아·인도판이 유라시아판과 충돌하는 곳에서 형성되고 있다. 지구상에서 대부분의 산맥은 이 두 체계의 조산대에 포함되며, 이에 포함되지 않는 대부분의 산지는 잔류산지로서 수억 년 전에 있었던 고대륙의 충돌에 연유한 것들이다.

고원의 특징 및 분포

개요

고원은 주변지형보다 높이 솟아 있지만 그 표면이 매우 평탄하다는 점에서 산맥과는 다르다.

고원 중에서는 안데스 산지 중의 알티프라노(Altiplano) 고원, 로키 산맥 동쪽 산록의 콜로라도 고원, 인도 중부의 데칸 고원은 조산대와의 관계와 형성작용에 있어서 서로 다르다.

지형적 특징

고원의 표면은 일반적으로 평탄하다.

티베트 고원에서 고도가 4,500m 이상일지라도 수백~수천km의 평탄면이 계속되며, 가끔 구릉이나 산맥이 이 고원 위에 형성되어 있어도 경사는 완만하다. 강에 의하여 개석된 고원은 개석되지 않은 원래의 평탄면과 같은 고도를 유지하고 있지만 깊은 계곡으로 차단되어 있을 수 있다. 또 어떤 지역은 너무 개석되어서 원면을 거의 찾아볼 수 없지만 그 지역의 산 꼭대기를 모두 연결해보면 봉고동일(峯高同一)의 한 지형면을 형성하고 있는 것을 알 수 있다.

형성작용

고원도 화산작용·지각단축작용·열적팽창작용에 의해서 형성된다.

이중 가장 단순한 것이 암석권의 열적 팽창작용에 의한 것이다. 넓은 지역을 이루고 있는 암석권이 급속하게 열을 받고, 그 아래 있는 암류권으로부터 아주 뜨거운 물질이 용승(湧昇)하게 되는 경우 그 위의 암석권이 뜨거워지고 열적 팽창이 이루어져서 표면이 솟아오르게 된다. 솟아오르기 전 지표면이 낮고 평탄했다면, 솟아오른 뒤에도 고도는 높아졌지만 표면은 상대적으로 평탄하게 남아 있게 된다. 에티오피아의 고원들은 이런 식으로 형성되었다.

융기표면이 오랜 기간 동안 낮게 융기한 채로 놓여 있고 침식에 강한 퇴적암으로 덮여 있을 때 고원면은 현저하게 평탄하다. 콜로라도 고원의 기저를 이루고 있는 암석들은 선캄브리아기 이후 거의 지각운동을 받지 않았으며, 고생대 동안 퇴적된, 침식에 매우 강한 석회암, 사암이 표면을 이루고 있다.

신생대 후기에 이지역 아래의 기반 암석권이 가열됨으로써 이 지역이 현재의 고도로 융기하게 되었다.

티베트 고원, 알티프라노 고원 같은 몇몇 높은 고원들은 지각단축작용으로 형성되었으며, 이런 고원의 지질적 구조는 콜로라도 고원과는 완전히 다르다. 지각단축 작용은 이러한 고원의 가장자리에 높은 산맥을 형성하게 하고, 하천은 이들 산맥으로부터 퇴적물을 고원상으로 운반하고 있다.

따라서 이러한 고원의 기저부를 형성하는 암석들은 심하게 변형되어 있으나 표면을 형성하는 최근의 퇴적된 퇴적층은 수평층을 이룬다. 이러한 고원은 일반적으로 침식이 느린 건조기후지역에서 잘 보존되어 있고, 많은 경우 분지의 바닥은 건조호분으로 되어 있다. 이 단계에서 지각단축작용이 계속되면 주변산지는 그 자신의 암설에 의해 덮여서 고원이 된다.

또한 고원은 용암류와 화산재가 원래 있었던 지형을 묻어버린 곳에 형성되는 고원도 있는데 미국 북서부의 컬럼비아 고원이 그 예이다.

이런 곳의 화산작용은 공통적으로 핫스팟과 관련이 있다. 화산암의 두께는 수십~수백 개나 될 수 있고 용암대지의 표면은 평탄하지만 예리하게 감입(嵌入)된 협곡을 수반한다. 고원을 형성하는 3가지 작용은 2~3가지 작용이 혼합된 경우도 많다. 예를 들어 에티오피아 고원은 기저 암석권이 열을 받아 높게 부풀어올라 있다. 그러나 신생대에 분출한 화산암이 고원의 상당한 부분을 덮고 있고 특히 이러한 지역이 아주 평탄한 지역이다.

지리적 분포

암석권의 열적 팽창에 의하여 형성된 대표적인 고원들은 미국의 옐로스톤 고원, 프랑스의 중앙고원, 아프리카의 에티오피아 고원이다.

콜로라도 고원, 중국 북부 오르도스(Ordos) 고원[黃土高原], 동아프리카 고지와 같은 고원은 핫스팟이나 암류권의 격렬한 용승과는 별 관계가 없는 것으로 보인다. 그러나 그 밑에는 보통보다는 더 더운 물질이 들어 있는 것으로 밝혀졌다.

지각단축작용과 내륙유역 배수체계에 의하여 형성된 고원은 주요 조산대나 일반적으로 건조기후지역에 분포한다. 그 예는 북부아프리카·터키·이란·티베트·안데스 등지에서 발견되는데, 이 모든 지역은 신생대에 지각단축작용을 받아왔다. 이베리아 반도와 멕시코 고원의 발생기원은 확실히 알려지지 않았으며 지형은 매우 높고 상대적으로 평평하다.

지각단축작용은 멕시코 고원에서는 백악기말과 신생대 초기에, 그리고 이베리아 반도에서는 신생대 중에 일어났다. 그러나 이들 고원의 높은 고도는 이때 지각이 두꺼워진 것만으로는 설명될 수 없으며, 아마도 이들 지역 아래쪽에 뜨거운 암석권이 존재하는 것처럼 보이지만 이에 대한 확실한 증거는 아직 부족하다.

화산성 고원은 신생대 혹은 중생대 동안 나타난 분출과 관련이 있다.

용암대지는 핫스팟과 관련을 가지는 경향이 있다. 예를 들어 데칸 고원 현무암용암대지는 인도 데칸 고원을 덮고 있는데, 인도가 남반구에 있었을 6,000~6,500만 년 전에 폭발했으며, 아마도 현재 레위니옹(Réunion：마다가스카르 동쪽에 있는 화산섬) 밑에 있는 바로 그 동일한 핫스팟 위를 지날 때였을 것이다. 브라질의 대서양안에 있는 세라제랄(Serra Geral) 고원을 덮고 있는 현무암은 약 1억 3,500만 년 전에 분출했는데 아프리카와 남아메리카가 서로 분리되기 이전이었다.

또한 그때는 대륙 밑이었지만 지금은 남부 대서양에 있는 트리스탄다쿤다(Tristan da Cunda) 고원을 덮고 있는 현무암은 약 1억 3,500만 년 전에 분출한 것으로서 아프리카와 남아메리카가 서로 분리되기 이전이며, 그때는 대륙 밑이었지만 지금은 남부 대서양에 있는 트리스탄 다쿤다(Tristan da cunda) 화산섬 밑에 있는 열점을 덮고 있을 때 분출한 것이다. 북아메리카의 컬럼비아 현무암대지는 오늘날 옐로스톤 고원 밑에 있는 동일한 핫스팟 위를 지날 때 분출한 것이다.

구조분지와 지구대

지형적 특색

지구대(rift ralley)를 포함한 대부분의 구조분지(tectonic basin)와 구조곡은 상대적으로 가파른 산지사면과 평탄한 분지저가 그 특색이다.

급사면은 곡상(谷床)이 상대적으로 주변부보다 떨어지거나 혹은 반대로 주변부가 상대적으로 곡상부 위쪽으로 올라가는 작용인 단층변위에 의해서 만들어진다. 주요 지구대에서의 곡상과 주변산맥 혹은 고원과의 고도 차이는 수백 개에서 수천 개까지 있다. 구조곡과 구조분지의 폭은 10~100km에 이르고, 일반적으로 길이는 수백km이지만 수십km인 것에서부터 수천km나 되는 것까지 다양하다.

구조곡과 구조분지의 대부분은 전장구조장(展張構造場)에서 나타나며, 대규모 지각판의 분리에 의해서 그 중간에 있는 지각의 조각이 떨어지게 됨으로서 형성된다.

구조적 함몰지(tectonic depression)는 지각의 수평적 압축에 의해서도 만들어지는데 반곡(攀谷 ramp valley)과 전분(前盆 forelend basin)이 그것이다.

주요 형태 지구대

가장 간단한 경우에 있어서 지구대는 폭 10km, 길이 수백km의 지괴가 2개로 벌어지고 있는 지각판 사이로 떨어졌을때 형성된다.

동아프리카 지구대의 대부분은 상대적으로 대칭적인 횡단면을 이루고 그 바닥은 주변고원보다 1,000m 이상 낮아져 있다. 어떤 곳에서는 지구대의 양쪽벽이 1,000m가 넘는 단일곡벽(단층면)으로 이루어져 있으나, 어떤 곳에서는 몇 단으로 나누어 미끄러지면서 계단단층을 형성하기도 한다.

화산활동이 지구대의 축을 따라 나타나는 경우가 있다.

암석권판이 분리되어 지각이 엷어지는 곳에는 암류권으로부터 뜨거운 물질이 얕은 깊이까지 올라오게 되고, 이것은 나중에 화산으로 분출하게 된다. 동아프리카 지구대에서 에티오피아와 케냐 쪽에 형성되어 있는 동쪽 맥을 따라서는 화산이 많이 분출되어 있으나 자이르 쪽으로 나 있는 서쪽 맥을 따라서는 아주 부분적으로 분출해 있다. 서쪽 맥의 남쪽 부분에 해당되는 탕가니카 호, 니아사 호 지역에는 화산활동이 전혀 없다. 동아프리카 지구대와는 달리 대부분의 지구대는 1개의 가파른 측벽과 1개의 완만한 측벽을 가진 비대칭적인 단면을 가지고 있다.

그 가파른 곡벽은 1개 혹은 2개의 주요 단층운동에 의해서 형성된 것이고, 완만한 쪽은 지각이 휘는 작용에 의해서 혹은 경동운동에 의해서 형성된다.

캘리포니아의 데스밸리는 동쪽 가장자리를 따라 단층선이 이루어져 급경사의 경계지역을 이루지만 서쪽 경계부의 지형경사는 완만하다. 그래서 급속한 침강은 계곡의 동부 가장자리를 따라 이루어지고 있는데 그곳에 서반구에서 가장 낮은 해면하 86m의 배드워터(Bad Water)가 위치하고 있다.

비슷하게 바이칼 지구대도 북서부는 매우 급한 경계부로 되어있으나 남동부는 비교적 완만하다.

지구대 안에는 급사면으로 경계된 좁은 능선이 형성되어 있는데 이것을 지루(地壘 horst)라 한다. 지루는 지구의 정반대 현상으로 양측이 모두 함몰된 단층면으로 경계된 돌출부이다. 그러나 이 돌출부는 융기에 의해 이루어진 것은 드물며, 대부분의 경우 원래의 높이를 갖고 있는데 반하여 양쪽에 지구대가 생기면서 상대적으로 함몰되었기 때문에 돌출한 경관을 보인다.

에티오피아와 케냐에 있는 동아프리카 지구대에서와 같은 어떤 지구대는 대규모의 돔(dome) 상 융기부 위에 형성되어 있다. 이 돔상 융기부는 그 아래쪽 암류권에서 뜨거운 물질의 용승으로 그위에 놓여 있는 암석권을 밀어올릴 뿐만 아니라 그것에 열을 주어 팽창하게 한다. 어느 정도 부풀어 팽창한 암석권은 그 표면이 펼쳐지게 되는데 이와 같은 전장구조장은 지구대를 만든다.

이런 식으로 형성된 지구대는 활발한 화산작용과 관련되어 있다.

어떤 지구대는 암석권에 작용하는 원거리 힘에 의하여 만들어진다. 이런 지구대는 돔상구조를 이루지도 않고, 화산활동도 거의 일어나지 않는다. 예를 들어 바이칼 지구대는 인도반도판이 유라시아 대륙판을 밀어붙이는 힘과 관련이 있다. 이 지구대의 남동가장자리는 3,000m에 이를 정도로 높지만 북서쪽 가장자리는 급속히 고도가 낮아져서 바이칼호 북서 50~100km의 거리에서는 단지 200m의 고도를 보인다.

① 분지와 산맥의 반복지형：미국 서부의 분지와 산맥지구(Basin and Range Province)는 유타·네바다·캘리포니아 지역에 이루어져 있는데 여기에는 지구대와 비슷하고 상대적으로 소규모인 구조적 함몰지가 다수 인접해서 형성되어 있다. 이들 함몰지들은 폭 10~30km, 길이 50~100km의 규모이며, 이와 비슷한 크기의 산맥으로 분리되어 있다.

이들 분지는 인접하는 산지로부터 공급된 퇴적물로 퇴적되어 있어 아주 평탄하다. 주요단층이 산지로부터 분지를 분리하고 있는 가장자리는 급경사를 이룬다. 그러나 분지 가장자리 산맥이 경동하는 형태를 취하고 있는 곳은 15° 정도의 완경사이다. 즉 분지와 산맥지구의 구조분지는 지구대와 비슷하지만 그들의 규모는 작으며, 산맥들은 경동지괴이거나 지루산지이다.

티베트 고원 북쪽에 형성되어 있는 분지와 산맥의 반복지형은 간격이 넓어서 수백km씩 떨어져 있으며 지질적으로도 미국의 것보다 오래된 것이다.

서부 터키 지역에서도 동서방향으로 긴 분지와 인접한 산맥이 연속적으로 나타나는데 이것은 남북방향의 지각의 확장과 관련이 있다. 이 분지와 산맥지형은 에게 해 밑 서쪽으로 확대되어 있는데 에게 해에서 해면위로 솟은 수많은 섬은 분지간의 산맥의 꼭대기를 나타낸다.

② 인전분지(引展盆地 pull-apart basin)：몇몇의 구조곡은 직4각형이거나 마름모형 분지이며 4개의 급사면으로 둘러싸여 있는데 사해(해면하 396m), 임피리얼(Imperial) 계곡이 그 예이다.

이러한 구조곡은 주향이동단층(거의 수직적인 단층면을 따라 한 쪽 면의 물질이 한 쪽에 비해서 수평적으로 이동하는 단층)과 관련을 갖고 있다. 사해 혹은 남부 캘리포니아와 같은 지역에서는 거의 평행하는 주향이동단층이 구조곡의 양사면을 경계짓고 있다.

주향이동단층의 중복되는 부분의 횡변이는 2개의 단층사이의 지역에 있어서 지각의 확장을 초래한다. 그래서 구조곡의 양사면은 1차적으로 수평으로 횡변위된 단층면에 의해서 경계지워지고, 또다른 2개의 사면은 수직적인 변위의 단층면으로 경계되어진다. 지각이 횡변이하는 2개의 단층사이에서 문자 그대로 끌려서 떨어졌기 때문에 이 분지를 인전분지(pull-apart basin)라 한다.

③ 반곡：이 함몰지는 그 형태에 있어서는 지구대와 비슷하지만 그 형성작용에 있어서는 정반대인 지각단축작용에 의하여 형성되었다.

반곡은 지각의 지괴들이 서로 반대 방향에서 충상되어 그 사이에 끼어 있는 지괴를 올라탈 때 이 사이에 끼여 있는 지괴가 올라탄 지괴의 하중에 의해서 침강하여 결과적으로 곡이 형성된 것이다. 반곡은 수천m에 달하는 급경사의 산지와 인접하고 바닥은 주변산지로부터 공급된 퇴적물이 퇴적되어 평탄한 지형을 이룬다. 반곡의 가장자리는 지구대에서처럼 명확하지는 않지만 그 고도는 지구대보다 높은 것이 일반적이다.

반곡의 대표적인 예는 텐산 산맥 동쪽 끝에 있는 투루판(Turfan) 함몰지로 바닥은 해면하 154m이다. 일반적으로 건조지역을 제외한 모든 지역에서의 반곡은 주변산지로부터 공급되는 퇴적물에 의하여 급속도로 메워지기 때문에 오래 남아있을 수 없는 지형이다. 그러나 소규모의 유년기 반곡은 뉴질랜드 남섬 남부알프스 동쪽 산록에서 발견되고 있고, 로키 산맥 내에서도 반곡의 잔재를 발견할 수 있다.

④ 전분：이 지형은 주로 산맥의 전면에 나타나는데 히말라야 산맥의 남쪽, 알프스 산맥의 북쪽, 로키 산맥의 동쪽에서 찾아볼 수 있다. 이러한 종류의 분지는 인접한 산맥으로부터 침식된 퇴적층으로 메워져 있어서 분지구조는 지하에 나타나 있고, 외견상으로는 대평원으로 나타난다.

전분은 인접한 암석권판을 충상하여 된 산맥이 강한 하중을 부하하기 때문에, 마치 다이빙 선수의 무게로 다이빙 판이 휘어지듯이 암석권판이 휘어져서 형성된다. 전분에 퇴적된 퇴적층은 최근에 퇴적된 것으로서, 산맥 바로 옆이 가장 두꺼우며, 산맥으로부터 멀어질수록 그 두께는 점차로 감소한다. 전분은 기름과 가스의 매장장소로도 중요하다.

화산성 및 구조성 동굴

화산성

동굴 화산암이 노출된 곳에 여러 가지 종류와 크기의 동굴이 나타나게 된다.

이 경우는 석회암지대에서와 같이 기반암의 융해 때문이 아니라 흐르는 용암류와 화산 가스에 의하여 형성된다. 화산성 동굴은 지표면에 매우 가깝게 형성되기 때문에 침식작용에 의하여 쉽게 파괴된다. 때문에 화산성 동굴은 2,000만 년 이후의 최근의 용암류에서 발견되곤 한다.

용암 튜브(lava tube)는 가장 길고 가장 복잡한 화산성 동굴로서, 화산 초기에 화구로부터 흘러내렸던 용암의 통로이다.

용암 튜브는 매우 유동성이 큰 용암에서 가장 잘 발달하는데, 파호이호이(pahoehoe：하와이 제도의 점성이 적고 유동성이 큰 용암류) 용암으로 알려진 현무암형에서 전형적으로 나타난다. 형성과정은 다음과 같다. 화구 근처에서의 용암류의 흐름은 하곡과 같은 어떤 자연적 통로에 의해서 방향이 정해진다. 흐름이 사면 아래에 이르게 되면 그 양측 벽은 엉겨붙게되어 통로를 제한하게 되고 그 이후의 용암은 점진적으로 좁아지는 이 통로를 따라 흐른다.

이 단계에서 용암은 좁은 협곡안에서 상대적으로 빠른 속도로 흐른다.

점차로 흐름의 표면이 굳어지기 시작하고 흐름을 따라 표류해왔던 이 굳어진 용암각이 표면을 덮게 된다. 표면이 각질처럼 굳어짐에 따라 용암의 흐름도 실린더처럼 된 터널 내에 한정된다. 화구에서 용암의 공급이 끝나면 동굴 속에서 모두 빠져나가게 된다. 터널 속에 남아 있는 용암이 단계적으로 빠져나가 터널의 벽에 선반형의 내부지형이 형성될 수도 있다.

천장으로부터 떨어지는 용암이 응집되어 용암종유석을 형성하고, 바닥으로 떨어진 용암은 용암석순을 형성한다. 용암 튜브의 바닥은 용암 흐름에 평행하게 새끼줄 모양의 무늬를 가진다. 바닥에는 또한 용암폭포, 용암연못, 그리고 층층이 중복된 것 등의 여러 모습들이 응고된 채로 발견된다. 가장 단순한 형태의 용암 튜브는 화산 사면방향으로 형성된 폭이 일정한 긴 터널이다. 용암 튜브의 지붕은 마침내 부서져 내리며 천창(天窓)을 형성한다.

이러한 천장의 붕괴는 위쪽 부분에서 먼저 일어나게 되는데, 그 결과 이 뚫어진 천창을 통해 고산의 찬공기가 들어와서 천장이 무너지지 않은 아래쪽 동굴에 찬공기를 가두어 그 안의 물이 얼어서 그 이듬해 여름까지 녹지 않는 석빙고의 역할을 하는 곳도 있다. 용암류가 아래쪽에서 분류(分流)할 때 가지가 벌어진 용암 튜브를 형성하고, 새로운 용암류가 기존의 용암 튜브 위로 흐를 때 제2의 용암 튜브가 만들어질 수 있다.

때로는 그 전의 동굴 지붕을 흐르던 용암류가 오래된 동굴의 천장을 뚫고 흘러 연결되기도 한다. 대부분의 용암류는 아주 얇기 때문에 용암 튜브는 지표 가까이에 형성된다. 지붕의 일부가 붕괴되면서 용암 튜브가 발견되지만 이것으로 전체 동굴을 확인하기는 어렵다.

이밖에 용암 튜브와 다른 과정으로 만들어지고 규모가 작은 3가지 용암동굴이 있는데 프레셔릿지 동굴(pressure-ridge care), 스패터콘 동굴(spatter-cone chamber), 기포동굴(blister cave)이 그것이다.

용암류의 굳어진 각은 가끔 그 밑을 흐르는 용암으로부터 좌굴작용(坐屈作用：종축방향의 압력이 많이 가해질 때 그 압력이 어느 한계를 넘으면 이와 직각을 이루는 횡적 방향의 압력이 생기는 것)을 받게 된다. 이와 같은 좌굴작용에 의해서 형성된 프레셔릿지는 흐름의 장축에 대하여 직각으로 형성된다. 프레셔릿지 동굴은 높이가 1~2m이고, 거의 3각형의 단면을 가지며, 수m~수백m의 길이를 갖고 있다. 액체상태의 용암류는 터널 지붕의 깨어진 틈을 통하여 위로 밀려나올 수 있으며 이때 표면이 응고되어 원추형의 지형(스패터콘)을 형성한다.

만약에 주 통로로부터 용암이 빠져나가게 되면 이 원추지형 속에 아직 굳지 않은 용암이 따라서 빠져나가게 되고, 이 원추형 지형 아래는 공동이 생긴다. 이렇게 형성된 스패터콘 동굴의 길이는 수m에서 수십 m에까지 이른다. 용암이 아직 액체상태일 때 그속에 갇혀있는 수증기나 가스가 소규모의 기포(氣泡)를 만들 수 있는데 이것이 굳어져서 돔상의 기포동굴을 만든다. 직경이 1m에서 수m에 달하고, 휘발성이 많은 용암에서 잘 형성된다.

구조성 동굴

구조동굴(tectonic cave)은 기반암의 매스무브먼트(massmovement)에 의해서 형성된다.

암석은 절리나 균열을 따라서 분리되어 있고 기계적으로 떨어진다. 그 결과로 생긴 동굴의 통로는 일반적으로 높고 좁은 틈으로 양쪽 벽은 평탄한 절리면이며, 천정은 또한 평평한 지층면일 가능성이 높다. 바닥은 기반암으로 되어 있거나 암설로 덮여 있다. 이 구조동굴은 강하고 균열이 많이 간 사암이나 화강암 지대에서 많이 발견된다. 균열면이 산능선 측면 쪽으로 완만히 경사진 구조를 하고 있는 곳이 최적지이다.

만일 사암으로 된 지괴 아래쪽에 혈암층이 존재할 경우 이 혈암은 지괴가 미끄러질 때 윤활재의 역할을 한다. 구조동굴은 그 규모가 작기 때문에 눈에 잘 띄지 않는다. 이들의 길이는 수m에서 수백m에 이른다. 단일통로로 되어있는 것이 일반적이나 절리나 균열이 교차되는 곳에서는 격자형의 동굴을 형성하는 경우도 있다.

구조지형

외인적 작용에 의하여 암석의 차별적 마모와 그 결과로 생긴 암설이 퇴적되어 만들어진 지형은 하천·바람·지하수·파랑·중력과 같은 지형적 기구들의 침식·운반·퇴적·작용에 의해서 형성된다. 구조지형(structural landform)은 이들 작용들에 의하여 발생하는 힘과 암석 및 퇴적물의 저항력 간의 상호작용의 결과로 나타난다.

지형을 변화시키기 위해서는 작용의 힘이 저항의 힘을 능가해야 한다. 그러나 지형 그 자체는 특별한 형태로 진화하면서 작용하는 힘을 바꾸어 놓으며 마지막으로는 평형상태에 달하게 된다. 기반암의 내부구조와 암석의 강도가 조직지형에 대한 저항력을 만들지만 기후는 특정 외인적 작용의 성질을 결정한다.

추운 지방에서는 얼음과 관련된 지형들이 두드러지지만, 따뜻하고 습윤한 지역에서는 하천의 작용이 주된 통제력을 발휘한다. 따라서 기후의 영향을 받는 지형발달이 구조적으로 제한된 지표상에서 이루어지며, 아울러 그 작용과 조직은 지형진화의 지질학적 시간을 통해서 상호 작용한다. W.M. 데이비스에 의해 지적된 것처럼 지형은 조직·영력·시간의 함수관계이다.

하곡과 협곡

개요

충분한 강우가 있는 곳이면 어디서나 하곡이 발달한다.

그러나 건조기후지역이거나, 지질이 물을 금방 침투시켜서 표면 유출이 일어나지 않는 곳, 최근에 형성된 유년기 지표면에서는 하곡이 충분히 발달해 있지 않다. 세계에서 가장 깊은 육상 계곡은 네팔의 칼리간다크(Kali Gandak) 계곡으로 8,000개 이상의 두 히말라야 봉우리인 다울라기리 봉과 안나푸르나 봉 사이에 있으며, 약 6,000m의 기복을 이룬다. 히말라야 산맥은 지구상에서 가장 활동적인 융기지역 중의 하나이기 때문에, 가장 급속한 하방침식이 가장 급속한 융기지역에서 나타난다는 것을 보여준다.

협곡은 길고 아주 좁은 하천계곡으로, 가장 좋은 예는 콜로라도 강의 그랜드캐니언이다. 이 협곡은 깊이 1,600m, 폭 180m~30km, 길이 443km로 뻗어 있다. 이 협곡은 넓게 곡융된 퇴적암 지대를 콜로라도 강이 감입하면서 만든 것이다.

지형적 특징

하곡의 기복은 하천의 침식작용에 의해서 형성된다.

사면작용이 곡벽사면 발달에 중요하지만 삭박을 통하여 침식기준면을 낮추는 것은 하천이며, 하천의 궁극적 침식 기준면은 해수면이다. 그러나 침식에 저항하는 경암부, 호수·댐과 같은 일시적 기분면에 의해서 조정될 수도 있다.

① 하곡의 종단면：곡의 종단면은 전길이에 대한 구배(勾配：기울기)이다. 하천작용으로 형성된 곡의 종단면은 상류에서는 가파르고 하류로 갈수록 완만한, 위쪽으로 오목한 종단면이다. 이 종단면의 낮은 쪽 끝은 침식기준면에 맞추어진다. 위치 에너지의 전환율로서 연유되는 하천의 힘 dE/dt는 물의 고도 낙하율 dy/dt에 의존한다.

즉,

이 식에서 E는 에너지, t는 시간, m는 질량, g는 중력가속도, y는 고도이다.

바꾸어 고도의 낙하율은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

이 식에서 S는 경사(수평거리 dx에 대한 고도 낙하 dy), V는 유속(시간 dt에 따른 수평거리의 변화 dx)이다.

방정식 (A)와 (B)를 합하고 유체의 밀도 p를 이용하여 다음 식을 구한다.

이 식에서 W는 하도의 폭, D는 하도의 길이, L은 하천의 단위 길이이며 다른 변수는 위와 같다.

유출량 Q는 다음과 같기 때문에

흐름의 단위길이당 힘은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

힘의 변화를 최소화하기 위하여 하류 쪽에서 유출량이 증가하는 하천은 반드시 그 경사가 감소한다.

그래서 경사는 하류로 갈수록 감소하고 결과적으로 위쪽이 오목한 종단면이 된다. 위에서 본 이상적인 오목형 종단면은 단지 에너지만을 고려한 것으로, 기반암의 경암부 지대는 하천이 주어진 유량으로 개석하는 데 있어서 연암부 지대보다 더 큰 힘을 필요로 한다. 그러므로 방정식 (E)에 의하면 하천 경사 S는 경암부 지대에서 국지적으로 보다 가파르다. 비슷하게 해수면의 하강과 같은 급격한 침식 기준면의 변화는 충분한 시간이 주어지지 않았을 때 종단면상의 이 효과가 천이점(遷移鮎 nick point)으로 나타난다.

② 하곡의 횡단면：곡의 횡단면은 하천의 작용과 사면의 작용이 결합된 결과이다.

산지 지역에 있어서 곡의 횡단면은 대개 좁고 깊으며 협곡을 형성하는 경우가 많다. 그러나 하류로 내려감에 따라 곡상(谷床)은 넓어지고 범람원과 하안단구가 탁월해진다. 급속한 융기와 강력한 하천작용이 있는 지역의 하곡은 전형적인 'V'자곡인 결상곡(缺床谷 kerbtal)을 형성한다. 사면경사는 가파르지만 지하수의 흐름 때문에 넓은 곡상이 형성되어 있는 것을 상곡(床谷 Sohlenkerbtal)이라 하고 낮은 곡벽사면과 곡저에 넓은 충적평야를 이루고 있는 것을 분곡(盆谷 muldental)이라 한다.

구릉지 사면은 그 성격에 따라 풍화가 제한된 사면과 운반이 제한된 사면으로 나누어진다.

풍화가 제한된 사면은 운반·제거작용이 너무 능률적이어서 사면에 풍화산물이 쌓일 여유가 없는 사면이다. 이런 사면은 위쪽에 노암의 급애면이 형성되어 있고 아래쪽에 이 급애면에서부터 공급된 암설 애추사면이 형성된다. 이 사면의 종단면은 암석의 강도와 암설의 안식각에 의하여 결정된다. 운반이 제한된 사면은 풍화작용이 암설을 충분히 만들어내지만 운반작용이 사면의 암설을 충분히 제거하지 못하는 사면이다.

이 사면은 노출된 급애면이 거의 없고 전 사면이 풍화산물로 덮여 있다.

이 사면의 종단면은 다시 3구간으로 나누어 생각할 수 있다. 꼭대기 부분의 형사면은 토양포행(土壤匍行) 작용에 의해 만들어지고, 아래쪽 부분의 형사면은 유수의 표면유출에 의하여 주로 형성된다. 중간의 직선사면은 토양포행과 유수의 작용이 같이 이루어져서 형성되었다.

하곡의 발생과 진화

시간에 따른 하곡의 발달은 다음과 같은 함수관계로 인식될 수 있다.

여기서 V는 하곡지형이며, C는 기후, r는 경사를 포함하는 기복인자, l은 암석과 암석구조, p는 작용의 형태, 그리고 t는 시간이다.

곡지형은 여러 가지 방법으로 기술될 수 있으나 유용한 측정방법 중 하나는 하곡의 총길이(L)를 유역변적(A)으로 나눈 하계밀도(Dd)이다.

하계밀도와 사면경사 및 국지적 기복 사이에는 밀접한 관계가 있다.

주어진 기복에 대해 하계밀도가 높은 것은 짧고 가파른 곡벽사면의 결과이다. 동일한 기복에 대해 하계밀도가 낮은 것은 길고 완만한 사면의 결과이다.

① 작용：빗물이 지표에 떨어질 때 그 물의 일부는 땅속으로 삼투하고 남은 것은 지표로 흘러내리는데 이것을 유거(流去 runoff)라 한다. 물이 지표면을 덮어서 얇은 막을 이루면서 흐르는 것을 표면유출(overland flow)이라 하고 이것이 모여서 유로를 형성하게 된다.

하도유출은 지표유출과 지하유출의 근원으로부터 물을 공급받아 흐른다. 즉 다음 식이 성립된다.

R는 하도유출, P는 강수량, ET는 증발과 식물의 증산작용을 합한 것이며, S는 식물·토양·암석에 흡수된 물이다.

폭우 뒤에 지표유출은 곧바로 나타나지만 지하유출은 훨씬 느리게 오랫동안 나타난다. 하도유출은 계곡을 파내어 구릉과 곡이 생기게 된다.

새핑은 산사면이나 급애면의 밑부분을 파고 들어 그위를 무너뜨려서 후퇴시키는 작용이다. 이것은 침식에 강한 지층 아래의 약한 지층을 풍화시키거나 물의 흐름의 작용에 의하여 이루어진다. 이 작용의 한 형태로서 용출새핑(spring sapping)은 지하수가 용출되는 곳에서 새핑이 일어나는 것이다.

용출새핑은 지하수가 집중되는 곡두부에서 잘 발생되며, 이것이 두부침식(頭部寢蝕)을 유발한다. 하와이 제도는 활화산 킬라우에아(Kilauea)·마우나로아(Mauna loa)가 있는 하와이 섬에서 북서쪽으로 갈수록 그 형성년대가 오래되었다. 따라서 화산의 개석 정도 또한 형성년대와 마찬가지로 북서쪽으로 갈수록 증가하고 있다. 그러나 세부적인 것은 기후, 모재와 관련하여 영향을 받고 있다.

강우는 무역풍의 풍상지역인 북동사면에 많고 따라서 하계밀도도 북동사면이 일반적으로 높다. 그러나 마우나로아는 많이 개석된 마우나케아와 거의 같은 양의 강우량임에도 불구하고 북동사면의 개석은 훨씬 덜 이루어졌다. 이것은 이 지역의 모재가 투수성이 높은 현무암으로 되어 있어서 화산재에 의하여 충진되거나 풍화가 이루어져 투수성이 감소될 때까지 하계가 발달하지 않기 때문이다.

하와이 제도 화산의 하곡 발달 정도는 화산의 형성시기, 강수량과 그의 투과율에 의하여 설명될 수 있다.

즉 가장 최근에 형성된 킬라우에아 화산은 화산재가 덮인 곳을 제외하고는 어떤 개석도 받고 있지 않다. 보다 오래된 마우나로아와 마우나케아 순상화산들은 화산재로 덮여 있는 측면부에서만 'V'자곡이 나타난다. 개석의 정도는 마우나로아보다 더 오래된 마우나케아에서 더욱 뚜렷하다. 70만 년 전에 형성된 가장 오래된 코하라 순상화산은 현무암이 심층풍화를 받아 물의 투과성을 감소시켜서 북동사면에 높은 밀도의 하계망을 형성시켰다.

② 구조의 영향：하계 발달에 있어서 구조(Structure)의 영향은 수동적이지만 이 경우에 암석의 구성과 다양한 암석의 불연속성(절리·단층·성층)은 침식의 세부적인 것에 영향을 준다.

단층·습곡과 같은 구조운동이 일어나고 있는 동안에 조직의 통제는 시간이 흐름에 따라 변하고, 침식체계는 변화하는 저항에 맞추어져야 한다. 다른 조직적 통제는 하천의 개석이 지각에서 보다 낮은 단위를 노출시킴으로써 이루어진다.

한 지형경관에 대한 하천의 개석 패턴은 하계망 발달에 대한 조직의 영향을 이해하는 데 중요하다. 수지상(樹枝狀) 패턴은 암석이나 퇴적물이 평평하게 놓여 있으며, 차별침식이 이루어지지 않는 곳에서 일반적으로 나타난다. 수지상 하계망의 운반특성은 혈액순환 시스템이나 나뭇가지 뻗기와 비슷하다.

직각상(直角狀) 패턴은 단층·절리 및 다른 선적인 조직이 하계에 반영되는 곳에서 나타난다. 넓은 경동지형이나 균질의 지질사면에서 평행상 패턴이 나타난다. 특수한 하계 패턴으로 병행습곡지대에서 격자상(格子狀) 하계망, 돔구조나 화산의 방사상(放射狀) 하계망 등이 있다.

하계 진화에 있어서 흥미로운 것은 곡융·습곡대 같은 구조지대를 가로지르는 횡곡(橫谷)의 발달이다.

이와 같은 횡곡은 그 지대가 융기·습곡하기 전부터 하천이 먼저 형성되어 있었기 때문이라는 선행하천(先行河川 antecedence)의 개념으로 설명된다. 예를 들면 돌아가는 톱이 밀려올라오는 통나무를 계속 자르는 것과 같다. 이때 톱은 강으로서 계속적인 삭박을 나타내며, 통나무가 위로 밀려올려지는 것은 그 지대의 융기를 나타낸다. 또다른 횡곡하계의 기원은 표생곡(表生谷 superimposed valley)이론이다.

기복 있는 기반암 위에 연약한 층이 퇴적되어 있고, 이 피복층 위에 형성된 하천이 침식부활에 의하여 하방침식을 계속할 때 그 아래쪽의 기반암의 기복과 관계 없이 하각(下刻)하여 횡곡을 형성한다.

③ 기후의 영향：주로 유럽 지형학자들로 구성된 기후지형학자들은 지구상의 체계적인 지형기후지대(morphoclimatic zone)를 정하고 각 지대에서의 지형 형성 메카니즘은 종합된 기후의 역할에 따라 달라진다고 주장하고 있다. 몇 가지 주요 지형기후지대를 예시하면 다음과 같다.

첫째, 주빙하지대로 동결·융해가 반복되는 지대를 말하며, 주된 지형 형성작용은 서릿발작용(frost action)이다. 서릿발작용은 풍부한 암설을 생산하여 다양한 지형을 만든다. 빙하기에는 주빙하지대의 면적이 현재의 2배로 확장되었으며, 이때 형성된 주빙하 지형이 현재는 주빙하기후가 아닌 따뜻한 지방에도 많이 남아있다. 둘째, 건조지대로, 습기의 상태가 식물이 피복될 만큼 충분하지 않는 곳이다. 결과적으로 이 지역은 하천, 매스무브먼트, 바람의 작용을 강하게 받게된다.

건조지역에서 하천의 작용은 아이러니하게 보일 수도 있다. 그러나 건조지역에서 아주 가끔 있는 강우는 폭우이며, 식물이 피복되지 않은 지표면에서 매우 효율적이다. 심한 건조지역에서는 강수가 너무 적기 때문에 하천의 작용이 비효율적이다. 그럼에도 불구하고 세계 대부분의 건조지역에서는 과거에 있었던 우기 때문인지, 아주 가끔있는 폭우 때문인지는 알 수 없어도 하천작용의 흔적을 보여주고 있다. 셋째, 열대지역의 지형은 조밀한 식생피복과 깊은 풍화단면, 많은 강수 등이 특징이다.

많은 강수는 하천작용을 활발하게 하는 요인이 되지만, 조밀한 식생피복은 하천작용의 방해요인이 된다. 그러나 라테라이트 토양은 식물의 뿌리를 깊게 침투하지 못하게 하므로 이런 지역을 하천이 하각하면 매스무브먼트 작용이 쉽게 발생한다. 따라서 열대지역에서의 하천의 작용은 변동대와 같은 기복이 심한 지역에서 최대에 달하고, 저평한 안정육괴에서는 비효율적이다.

④ 기후변화의 역할：지구상의 기후는 제3기와 제4기 동안에 심하게 변했기 때문에 많은 지형경관들이 이 시기에 형성과 소멸을 반복하였다.

따라서 현재의 지형경관은 과거 기후의 영향으로 만들어진 화석지형과 현재의 기후환경에서 생긴 현대적 요소들로 복합되어 있다. 이와 같은 기후변화와 관련된 지형경관 변화에 대한 연구를 기후지형학이라고 한다. 대표적인 기후지형학자 헤르베르트 루이스 뷔델과 율리우스 뷔델(Büdel)은 중부 유럽에서 주빙하활동이 왕성했던 시기에 곡이 아주 빠른 속도로 형성되었다고 주장했다.

현재 중부유럽의 하천들은 곡을 개석한다기보다는 과거에 개석했던 곡을 메우고 있다. 곡을 깎았던 제4기 이전 제3기 동안 중부유럽은 오랫동안 평탄화 작용을 겪었고 그 결과 저기복의 평원을 만들었다. 뷔델은 현재 넓고 평탄한 대지로서 보존되어 있는 이들 3기 평야의 잔유물은 열대적인 평탄화작용의 시기로부터 유래되었다고 주장했다. 대지상에 남아있는 과거의 열대 잔적토는 이러한 가설을 어느 정도 입증한다.

이집트 남서부 사막은 현재 지구상에서 가장 건조한 지역으로 표면에 하천의 흔적은 전혀 없고 바람이 만든 모래지형으로만 되어 있다.

이 지역의 지하 수개를 관통해서 인공위성의 레이더 영상으로 탐사해 본 결과 체계를 갖춘 하계망이 모래 밑에 묻혀있다는 것이 발견되었다. 이들 곡은 아마 현재보다 더 습윤한 시기에 형성된 화석곡(paleo valley)임에 틀림없다. 미국의 한 화석곡은 오하이오(Ohio) 강의 복잡한 역사를 보여주고 있다. 제4기 빙하기 이전의 오하이오 강의 유로는 현 유로보다 훨씬 북쪽으로 흘렀다. 오하이오 주, 인디애나 주, 일리노이 주에 있는 수많은 우물들이 이 화석곡을 따라 분포하는데 이것을 티이스(Teays) 강 체계라 한다.

제4기 대륙빙상이 이 티이스 강 유역을 덮었기 때문에 오하이오 강은 티이스 강에서부터 남쪽으로 평행이동해서 대륙빙상의 남쪽경계를 따라 흐르게 되었다. 기후변화의 영향에 대한 또다른 증거는 부적합하천(不適合河川 misfit stream)으로 하천의 크기가 그 계곡에 비하여 너무 크거나 작은 하천을 말한다. 계곡에 비하여 하천이 너무 큰 과대적합하천(overfit stream)은 흔하지 않으며, 이것은 비빙하체계의 하천에 갑작스런 큰 빙하의 흐름이 침입했을 때 나타날 수 있다.

더 일반적인 경우는 과소적합하천(underfit stream)이며 이 하천에서의 곡의 형태는 과거 하천이 현재 하천보다 컸다는 것을 나타낸다. 듀리(G.H. Dury)는 과거에 많은 물이 흘렀던 하곡이 현재는 적은 물이 흐를 때 과소적합하천이 되며, 이와 같은 현상은 한냉습윤한 기후에서 온난건조한 기후로 바뀐 최종빙기말에 형성되었다고 주장했다. 그는 현재 사행하천의 파장(λ)과 만수위 유출량(qb) 사이의 관계를 이용해서 그의 이론을 정량화했다.

여기서 α q^b의 단위는 각각 m와 ㎥/s이다.

방정식 (I)를 이용하여 듀리는 과거 곡의 사행파장이 현재 하천의 파장보다 5~10배 더 크기 때문에 옛날 만수위 유출량은 현재보다 25~100배에 달했을 것이라고 주장했다.

하식과 평탄면

지구상에 있는 가장 일반적인 경관 중의 하나는 여러 종류의 암석과 구조를 가로질러 깎은 저기복의 평탄면(planation-surfaces) 지형이다.

이들 지형면의 기원에 대해서는 많은 논쟁이 있었고 발생적 의미를 포함한 다양한 용어가 적용되었다. 그림은 오스트레일리아 중부의 케스타 구조의 사암층을 깎아 형성된 장엄한 평탄면을 보여주고 있다. 다양한 강도의 암석을 가로질러 평탄면을 만든 것은 어떤 특정 침식기준면 하에 오랫동안 측방침식을 한 결과로 설명된다. 이와 같은 평탄면은 남반구의 오래된 안정육괴에서 많이 나타난다.

남아프리카의 지형학자 킹(L.C. King)은 몇 단계의 윤회적 평탄화 시기를 인정하고 전세계적으로 대비했다. 그가 인정한 가장 오래된 면은 곤드와나(Gondwana)면이라 명명하는데, 이것은 중생대 판게아(Pangea)라는 고대 거대대륙과 관계가 있으며, 그후 여러 개의 작은 대륙으로 갈라졌다.

아프리카면 혹은 무어랜드(Moorland)면이라고 불리는 보다 새로운 면이 백악기말과 신생대초에 곤드와나면으로부터 풍화된 물질의 제거에 의하여 형성되었다. 보다 더 새로운 면이 제3기말과 갱신세 동안 고대 평탄면의 잔유물 아래수준에서 불완전한 평탄화의 상태로 형성되었다.

① 페디먼트：산지 전면에 인접해 있는 완경사의 평탄면을 산록완사면(piedmont)이라 한다.

사막의 산지 전면에 형성된 독특한 완경사의 평탄면은 배후 산지와 뚜렷한 경사변화점을 이루고 있다. 산록완사면이 광범위하게 침식을 받아 기반암이 노출되어 있거나 엷은 퇴적물로 덮여 있을 때 페디먼트(pediment)라 한다. 페디먼트는 연암으로 산록부가 이루어져 있거나 화강암 지역에서 잘 나타난다. 페디먼트는 표면에 덮였거나 풍화된 물질이 하천이나 사면작용에 의하여 제거되어 산지사면이 후퇴함으로써 형성된다.

페디먼트는 구조운동이 비교적 느린 곳에서 일반적이다. 왜냐하면 급속한 융기는 하천이 산록지역으로 퇴적물을 쌓는 작용이 우세해지기 때문이다. 본질적으로 퇴적 산록완사면지형(선상지)과 침식 산록완사면지형(페디먼트) 사이의 차이는 종종 불명확하다.

② 페디플레인：페디먼트화 작용이 광범위한 지역에 걸쳐서 일어나서 산지를 모두 잠식하고 페디먼트들이 서로 연결 통합되어 이루어진 평야를 페디플레인(pediplain)이라 한다. 킹은 세계의 오래된 평탄면은 대부분이 이 페디플레인에 연유한 것이라고 주장한다.

그러나 대부분의 학자들은 페디먼트화 작용은 산지 전면에서 국지적으로 일어나는 것으로 보고 있다.

③ 엣치플레인：어떤 지역이 심층풍화를 받으면 약하고 풍화된 모재와 그 아래 놓여 있는 기반암이 분리된다. 이런 지역에서 만약 계속적인 침식이 풍화된 모재를 제거한다면, 오래된 풍화전선의 노출을 통하여 새로운 평탄면이 형성된다.

이와 같은 작용은 종소구조적 경계를 만드는 경암부의 노출을 가져온다. 엣치플레인(Etch plain)은 남반구의 안정된 고대륙에서나 열대지방에서 심층 풍화대가 제거되면서 형성된 경우가 많다.

④ 준평원：준평원(peneplain)이란 용어는 거의 평야에 가깝다는 뜻으로 데이비스의 지형윤회론에서 유래한다. 하천과 구릉지 사면은 유년기·장년기·노년기 단계를 거치면서 기복이 감소되고 결국은 극단적으로 기복이 작은 평야가 된다고 하였다.

준평원화된 지역이 융기하면 하천은 준평원면을 개석하고, 개석되지 않은 부분은 융기준평원으로 남게된다.

⑤ 인셀베르그：남아프리카를 탐험했던 초기 독일의 탐험가들은 드문드문 돌기부가 돌출해 있는 저기복의 평야에 인상을 받았다. 그들은 이 돔 혹은 성(城)과 같은 돌출지형을 인셀베르그(inselberg：'고립된 산'이라는 뜻의 독일어)라 이름붙였다.

중부오스트레일리아에는 올가록(Olga Rock)과 같은 장엄한 예들이 있다. 인셀베르그는 땅속에서 풍화된 기반암의 돌출부가 인접지역이 낮아지면서 노출된 일종의 화석지형이다.

하천 퇴적과 관련된 지형

충적선상지와 바하다

선상지는 하천이 산지에서 평야로 나가는 곡구에 운반하던 퇴적물을 쌓아서 만들어진 부채꼴의 지형이며, 바하다(bajada)는 건조분지에서 다수의 선상지가 옆으로 합쳐져서 형성된 일종의 합류선상지(合流扇狀地)이다. 건조지역에서 구조운동이 활발한 산지 전면은 선상지 발달에 최적지이다.

풍부한 퇴적물은 식생이 빈약한 산사면에서 얻어지고, 산지 전면에서는 하천의 경사변환이 크기 때문이다. 큰 선상지는 습윤기후지역에도 나타난다. 히말라야 산지에서 흘러내리는 코시(Kosi) 강의 선상지는 그 면적이 15,000㎢이다. 경사가 극단적으로 완만하여 선정부에서는 1m/km이고, 선단부에서는 0.2m/km이다. 이와 같이 크고 완만한 선상지는 하천의 끊임없는 이동에 의하여 형성된다.

플라야

플라야(playa)는 증발이 하천수의 유입량을 훨씬 초과하는 내하유역(interior drainage) 건조분지 중앙에 형성된 평야이다. 이 플라야는 지형 중에서 가장 평탄한 지형으로 알려져 있고 일반적으로 경사는 0.2m/km 이하이며, 단지 수cm의 물이 채워져도 수㎢의 표면이 침수된다. 호우가 발생하면 이곳은 호수가 되어 얕은 수심의 플라야 호가 형성되고 미세한 입자의 퇴적물인 점토와 염분이 침전되는데, 이 물은 곧 증발되고 염분이 침전되어 염호를 형성한다.

이와 같은 건조분지는 단층지괴운동, 곡강운동, 바람의 취식(吹蝕 wind deflation), 화산성 함몰지 등의 원인에 의해서 형성된다. 플라야는 과거 호수였던 것이 호수의 물이 말라버리고 형성된 것과 현재 생성된 것이 있다. 플라야는 제4기의 기후변동에 의해 이루어진 수문학적 체계변화에 많은 영향을 받았다. 대부분의 지역에 과거에 확장된 호수면의 증거가 있는데 이 확장된 과거의 호수를 다우호(多雨湖 pluvial lake)라 한다. 아마 이 시기(다우기)에는 강수량이 증가하였거나 증발량이 감소했을 것이다. 최근 방사성탄소 연대측정법을 비롯한 지형 편년 기술이 발달하여 이들 다우호의 수위변동 시기를 알 수 있게 되었다. 북아프리카에 있는 호수들은 3만~2만 2,000년 전에 비교적 수위가 높았고, 최종빙기 최성기에 해당되는 2만~1만 2,000년 전에 수위가 낮았거나 말라버렸다. 1만~8,000년 전에는 다시 호수위가 높아져서 최대에 달하여 차드(Chad) 호는 현재의 카스피 해 규모로 커졌다. 약 4,000년 전부터 북아프리카의 호수들은 현재의 수위로 낮아졌다. 중위도 고압대 남쪽가장자리에 위치한 북아프리카 호수들과는 달리 그 북쪽 가장자리에 위치하는 미국 서부의 호수들은 수위변동이 대략 북아프리카와 반대로 나타났다. 즉 3만~2만3,000년 전에는 호수위가 낮았으며, 1만 4,000~1만 1,000년 전에 가장 높은 수위를 형성하였고, 7,000년 전에 또한번 호수위가 낮아졌다.

사구

사구는 바람에 의하여 운반되던 모래가 중력의 영향으로 둔덕이나 능선 같은 형태로 쌓인 지형을 말한다. 사구는 모래가 바람에 불려가는 곳에서는 어디서나 발견된다. 예를 들어 사막이나 해변, 반건조지역의 버려진 농장에서도 형성된다.

그러나 진정한 사구는 수백㎢가 넘는 모래바다를 형성한다. 기반암이나 자갈로 덮여있는 사막에서는 고립된 사구를 형성하는데 이것은 10㎡ 정도의 작은 지역을 덮고 있는 것도 있다. 기복이 적고 완만하게 파동치는 모래 표면을 갖는 지역을 사상이라한다. 이것들은 조립질 입자로된 물결무늬를 갖고 있으며, 두께는 수cm에 불과하다.

지난 200만 년 동안 사막은 확장과 축소를 반복하였으며, 현재 사막가장자리 습윤기후지역에서 식생에 의해 고정된 화석사구가 다수 분포한다. 고대 모래바다가 굳어져서 암석화된 것들은 미국의 그랜드캐니언 곡벽, 영국의 미들랜드, 브라질 남부 등지에서 발견된다.

빙하지형

개요

빙하지형은 빙하의 흐름과 융빙수가 만들어낸 지형이다.

오늘날 빙하지형의 형성은 그린란드와 남극대륙, 고산지방에서만 이루어지지만, 약 2만~1만 5,000년 전 최종빙기 최성기에는 지구 육지표면의 30% 이상을 빙하가 덮었다. 따라서 현재의 비빙하지역에서도 빙하지형을 많이 볼 수 있다. ① 빙하의 형태：빙하는 산지의 곡빙하(valley glacier)와 대륙빙상(大陸氷床 continental ice sheet)이 있다. 곡빙하는 산지에서 곡에 의해 통제된 하천과 같이 흐르는 빙하이다.

따라서 곡빙하는 주곡빙하와 지곡빙하가 합류하기도 한다. 한편 빙상(氷床 ice sheet)은 수천m의 두께로 그 밑에 있는 지형기복을 완전히 덮은 광대한 지역에 걸쳐 연속된 빙하이다. 대륙빙상에서도 그 흐름은 중앙에서 외각으로 천천히 일어난다.

② 빙식작용：빙하는 중력의 작용에 의해 내적인 형태가 변하거나 바닥이 미끄러지면서 이동한다.

한랭기저빙하(cold-based glacier)는 기저부가 지면에 얼어붙어 있는 빙하로 이것은 빙괴의 내적인 재배치를 통해서만 이동한다. 따라서 기저부의 이동속도는 0이고 표면으로 갈수록 이동속도가 증가한다. 따라서 이 빙하는 기저부를 침식하지 못한다. 한랭기저빙하는 기저부의 융빙수를 생산하지 않기 때문에 빙하유수지형을 만들지 못한다. 그러나 한랭기저빙하는 흔하지 않다. 온난기저빙하(warm-based glacier)는 기저부 온도가 더 높고 또 압력 때문에 융빙수가 생기는 것으로, 이 빙하는 바닥이 미끄러지는 것과 내적변형에 의한 것 2가지 방법으로 이동한다.

따라서 이 빙하는 기저부를 침식 조각한다. 얼음 그 자체는 바위보다 약하기 때문에 침식을 못하지만 빙하의 기저부를 따라 운반되는 암설이 샌드페이퍼(sand paper)처럼 기저부를 마식(磨蝕)한다. 이 암설은 아주 작은 것에서부터 아주 큰 자갈까지 있으며 찰흔(擦痕)도 가는 흠집에서부터 홈처럼 큰 것까지 있다.

또 다른 빙하 침식작용은 기저부를 뜯어내는 굴식작용(掘蝕作用 plucking)이다. 굴식작용은 빙하의 압력, 융빙수의 서릿발작용들에 의해서 일어난다.

③ 빙하의 퇴적작용：빙하환경에서의 암설은 빙하가 직접 운반한 퇴석 빙력토와 융빙수가 운반한 퇴적물, 즉 빙하유수퇴적물(out wash)로 나누어진다. 곡빙하에서 빙하의 집적대(集積帶)에서 소모대로의 이동은 마치 콘베어벨트처럼 기저부·측면·표면·앞머리에서 퇴적물을 운반한다.

소모대에서 빙하의 양이 줄고, 이동속도가 늦어지면 운반해가던 퇴적물을 퇴적시킨다. 대륙빙사에서도 퇴적물을 외곽으로 이동시킨다. 이들 퇴적물은 거력에서 점토에 이르기까지 다양한 입자가 섞여 있으므로 표석점토(boulder clay)라 한다. 빙하유수퇴적물은 빙하의 기저부에서나 빙하의 말단부에서 융빙수가 운반 퇴적한 퇴적물이다. 이것은 빙하퇴석에 비하여 분급이 좋고 어느 정도 층상구조를 갖기도 한다. 빙하주변호소에서 퇴적한 실트, 점토질의 호성퇴적물도 있다.

침식지형

① 소규모 빙하침식 자국：마식경면(磨蝕鏡面 rock polish)은 빙하가 운반하는 암분(岩粉)에 의하여 마모된 거울과 같이 매끈한 면을 말한다.

찰흔(擦痕 striation)은 보다 굵은 입자에 의해 긁힌 자국을 말한다. 이것은 수㎜의 깊이와 수cm 길이로 되어 있다. 이 찰흔에 의해서 빙하의 이동방향을 알 수 있다. 이들 각 지형의 모양과 이것으로부터 알 수 있는 빙하의 이동방향은 그림과 같다. 그루브(groove)는 폭과 깊이가 수십cm에서 수m에 이르는 큰 흠집이다.

이것은 연암지역에서 경암의 큰 암괴가 끌려가면서 만들어진 흠집이다.

② 곡빙하의 침식지형：알프스, 히말라야, 북아메리카의 서부산지, 뉴질랜드, 남알프스, 노르웨이의 산지들과 같은 고산지방에는 오늘날에도 부분적으로 빙하가 덮여 있다. 이 빙하는 빙하기에는 더욱 확대되어 곡마다 빙하로 채워졌다. 높은 산지의 경관은 이들 빙하작용의 산물인 날카로운 능선과 뾰족한 봉우리, 가파른 'U'자곡, 무수한 호수, 폭포들로 이루어져 있다.

권곡(圈谷 cirque)은 곡빙하의 곡두부에 형성되어 있는 지형으로 아래쪽은 열려 있고 바닥은 평평하며 위쪽은 가파른 절벽으로 둘러싸여 있는 원형극장 모양의 와지이다. 권곡 위를 미끄러지는 빙하는 권곡 곡두부에서 베르크슈룬트(bergschrund)라는 거대한 균열(crevasse)이 생기며, 권곡에서 회전운동을 하면서 점점 침식한다.

권곡저는 가끔 역경사를 이루므로 빙하가 물러간 뒤에 물이 고여 권곡호(tarn)를 형성하기도 한다. 하곡과 달리 빙식곡은 넓은 단면으로 침식하고, 빙하 위쪽 사면에서 무너진 암설을 콘베어벨트처럼 싣고 가버리기 때문에 하곡보다 넓고, 측벽이 급경사 혹은 수직인 U자곡을 형성한다.

빙하는 기존의 하곡을 따라 형성되지만 그 아래쪽 사면퇴적물·풍화산물·하성퇴적물을 제거하고 그 아래의 기반암까지 침식한다. 빙식곡 간에는 빙식을 받아 칼날처럼 날카롭게 남아 있는 즐형산릉(櫛刑山稜 arete)이 형성되고, 사방에서 권곡의 침식을 받아 뾰족하게 남아 있는 봉우리 호른(horn), 양 사면에서 권곡침식을 받아 낮은 고개가된 콜(col)이 형성된다.

스위스의 마터호른(Matterhorn)산은 호른의 대표적인 예이다.

주곡빙하는 빙하의 양이 많고 이에 합류되는 지곡빙하는 양이 적다. 따라서 주곡빙하는 깊은 곡을 형성하고 지곡은 얕은 곡을 형성한다. 이때문에 빙하가 물러간 뒤 지곡과 주곡의 합류지점에서는 심한 고도차가 나 지곡은 절벽위에 매달려 있다. 이와 같은 불협화 합류곡을 현곡(懸谷 hanging valley)이라 한다. 현곡에는 폭포가 걸려 있는 경우가 많다. 빙식곡 종단면에서 기반암이 경암, 연암으로 교대로 나타날 때 연암부는 깊게 침식되고 경암부는 얕게 침식되어 빙식계단을 형성한다.

빙하가 물러간 뒤에 낮은 부분에 물이 고여 호수가 마치 염주를 꿴 것 같이 줄지어 분포하고 있는데 이것을 빙식곡연쇄호(paternoster lake)라 한다.

양배암(羊背岩 roches moutonnées)은 절리나 균열이 많은 기반암 지역에 빙하가 마식하여 만든 기반암의 돌기부 군으로, 멀리서 보면 숲속의 양떼처럼 보인다해서 이름 붙였다. 이 돌출부는 상류 쪽은 마식되어 매끈한 완경사이고 하류 쪽은 굴식되어 거칠고 급경사이다.

암석드럼린(rock drumlin)은 양배암과 유사하지만 전체 표면이 유선형이며 상류 쪽이 경사가 약간 급하고 뭉뚱하며, 하류 쪽이 완만하고 가는 것이 특색이다. 양배암과 암석 드럼린은 길이가 수m~수km의 것이 있으며 높이는 수십cm에서 수백m의 것이 있다. 곡빙하와 대륙빙상에서 나타나며 대륙빙상의 규모가 크다.

③ 대륙빙상의 침식지형：대륙빙상은 곡빙하와 달리 아래쪽 기복을 무시하고 변적으로 침식하여 넓고 다양한 빙식평원을 형성한다.

이 면적 침식은 빙하 이전의 풍화층과 암설을 제거함은 물론 그 아래의 기반암까지 침식한다. 제4기 빙기 동안에 대륙빙상이 덮였던 지역의 평균 침식 깊이는 수십m를 넘지 않을 것으로 본다. 그러나 연암지질의 산지에서는 수백 개 침식된 것으로 추정된다. 빙하가 덮이기 이전의 능선은 마식되어 양배암, 암석 드럼린과 같은 유선형의 완만한 돌출부가 되고, 곡의 합류지점 같은 저지는 완만한 와지로 마식되었으며, 뒤에 이 와지에 물이 고여 수많은 호수를 형성하였다.

뉴욕 주에서처럼 빙하 이전의 하곡에 통제되어 마치 손가락을 펼친 모양으로 호수가 형성되어 있는 것을 수지상호(手指狀湖 finger lake)라 한다. 과거 대륙빙하가 덮였던 가파르고 높은 기복의 해안선에는 피오르드(fjord)가 형성되어 있다.

피오르드는 좁고 길며 U자형 단면을 갖는 만으로 수십에서 수백km 내륙으로 확장되어 있다. 이와 같은 지형은 캐나다·알래스카·아이슬란드·그린란드·뉴질랜드·칠레·남극대륙에서 찾아볼 수 있다.

퇴적 지형

① 퇴석구：퇴석구(堆石丘 moraine)는 빙하가 운반한 퇴적물을 쌓아서 만든 지형이다.

빙하의 말단부에서 빙하의 이동 방향과 직각으로 이루어진 퇴석구를 말단퇴석구(terminal moraine)라 하며, 이 퇴석구는 빙하의 확장 한계를 나타낸다. 빙하의 측면을 따라 끌려오던 퇴적물이 쌓여서 빙하의 이동방향과 평행되게 형성된 것이 측퇴석구(lateral moraine)이다. 빙하가 후퇴하는 과정에서 일시적으로 머무르면서 만든 말단퇴석구와 평행된 퇴석구를 후퇴퇴석구(recessional moraine)라 한다.

빙하의 기저부를 따라 운반되던 퇴석의 양이 많아지면 그 일부를 쌓아두고 가는데 이와 같은 것을 저퇴석구(ground moraine)라 한다. 저퇴석구 중에서 대표적인 것이 드럼린(dramlin)으로 대륙빙상의 말단부에서 무리지어 나타나며, 빙하의 이동방향으로 장축을 가진 유선형의 퇴적지형이다.

② 융빙수 퇴적물：곡빙하나 대륙빙상의 융빙수의 흐름은 빙하퇴적물을 재운반하고 또 재퇴적한다.

빙하유수퇴적물(glaciofluvial deposit)은 융빙수 하천에 의해서 운반·퇴적된 것이고, 빙하주변호소 퇴적물(glaciolacustrine sediment)은 빙하 주변에서 빙하에 의해 하천의 하류가 막혀서 형성된 빙하주변로의 호저퇴적물이다. 빙하유수퇴적평야(outwash plain)는 말단퇴석구 외연에서 융빙수 하천이 망상유로를 형성하면서 퇴적물을 퇴적시켜 형성된 합류선상지형의 퇴적평야이다. 이 퇴적지형은 말단퇴석구 쪽은 두껍고 조립질로 되어있고, 말단부로 갈수록 엷고 세립질로된 쐐기 모양의 퇴적층을 형성한다.

에스커(esker)는 빙하 밑으로 터널을 형성하면서 흐르던 융빙수가 그 유로를 따라 사력질을 퇴적하여 형성된 긴 뚝 모양의 지형으로서 곡류를 형성하기도 한다. 대

륙빙상 아래 형성된 에스커는 수백km의 길이에 달하는 것도 있다. 케틀(kettle)은 퇴적물 속에 묻혀 있던 빙괴(dead ice)가 녹으면서 그위의 퇴적물이 붕괴되어 형성된 와지로서 가장자리는 급경사이고 바닥은 평평한 지형이다.

빙하주변호소퇴적평야(glaciolacustrine plain)는 빙하주변로에 물이 빠지고 노출된 평탄한 평야이다. 이 평야의 퇴적물은 호저퇴적물로 이루어져 있는데 이 호저퇴적물은 여름에 퇴적된 실트질의 두꺼운 층과 겨울에 퇴적된 점토질의 검은색 엷은 층으로 호층을 이루는 빙호점토(氷縞粘土 varves)로 이루어져 있다. 이 호저평야의 가장자리를 따라서는 호안단구(湖岸段丘)가 형성되어 있다.

주빙하지형

빙하 주변의 한랭랭기후지역에서 동결·융해가 반복해서 일어나는 곳에서는 주빙하지형(周氷河地形 periglacial landform)이라는 독특한 지형이 형성된다.

바위 틈에 들어간 물이 얼면 부피가 늘어나 압력을 가해 바위를 부스러뜨리고, 또한 퇴적물 속에서 물이 얼면 물질을 위로 들어올린다. 이와 같은 동결에 의한 부스러뜨리는 작용(frost shattering)과 들어올리는 작용(frost heaving)은 지하에 형성된 영구동토층(permafrost layer)과 결합하여 각종 주빙하지형을 만든다.

① 암해·애추·암석빙하：암해(岩海 felsenmeer)는 완경사지에서 동결작용에 의해 바위가 부스러져 그 자리에 흩어져 있는 암괴원(岩塊原 block-field)이다.

절벽면에서 형성된 암괴가 떨어져 절벽아래 쌓여서 암석애추(岩石崖錐 rock-talus)를 형성한다. 암괴원이나 암석애추 아래 쪽 완경사지에서 동결·융해 작용의 반복과 유수의 작용이 합쳐져서 암괴들이 마치 빙하처럼 천천히 이동하는 암석빙하(rock glacier)지형을 형성한다.

1년 내내 얼어있는 영구동토는 지구 육지표면의 20~25％를 덮고 있다. 이 영구동토 표층에는 계절적 주기로나 하루의 주기로 얼었다 녹았다를 반복하는 층이 있는데 이를 활동층(active layer)이라 한다.

② 솔리플럭션·구조토·핑고：점토분이 많은 지역에서 물로 포화된 활동층이 혓바닥 모양으로 천천히 사면 아래로 미끄러지는 것을 솔리플럭션(solifluction)이라 한다.

동결·융해 작용의 반복은 물질을 들어올렸다 내렸다 하는 작용을 반복한다. 이 작용은 굵은 입자를 표면으로 그리고 가장자리로 이동시켜 구조토(構造土 patterned ground)라는 독특한 무늬토를 형성한다. 구조토는 평지에서 원형과 다각형 무늬를 한 환상구조토(stone ring)·다각구조토(poligonal stone net) 등을 형성하고, 경사지에서는 조립질과 세립질의 줄무늬가 반복되는 호상구조토(縞狀構造土 stone stripes)를 형성한다. 주빙하지역에서는 퇴적물 속에 빙괴(氷塊)가 형성되어 성장한다.

수직으로 쐐기 모양의 빙체를 형성한 얼음쐐기(ice wedge)와 수평으로 렌즈 모양의 빙체가 형성되어 그위의 지층이 돔상으로 들려올려진 것을 핑고(pingo)라 한다. 이 핑고의 높이는 수십m, 직경은 수백m에 이른다.

카르스트 지형

카르스트지형은 석회암이나 백운암이 빗물이나 지하수의 침식을 받아서 형성된 독특한 지형으로 용식동굴지형과 지표 카르스트 지형으로 나눌 수 있다.

해안작용에 의한 지형

개요

해안은 완경사의 사빈(砂濱)해안에서 높은 절벽으로 이루어진 암석해안까지 다양하다.

해안지형은 그 지역의 해안작용·퇴적물·해안지질에 의하여 그 형태가 결정된다. 해안은 큰 범주로 침식해안과 퇴적해안으로 나눌 수 있지만 실제 이 두 작용은 동시에 일어나고 있다.

해안지형을 형성하는 작용요소

① 파랑(wave)：모든 해안작용 중 가장 중요한 것은 해변 쪽으로 계속 움직이는 파랑이다.

파랑은 얕은 바다에 이르면 해저에 끌리게 되고 이것은 퇴적물을 운반하고, 기반암을 마모한다. 큰 파랑은 보다 깊은 수심에서부터 끌리고, 보다 굵은 입자를 운반할 수 있다. 잔잔한 파도는 모래 같은 세립질을 운반하여 해안에 쌓는 건설적인 작용을 하는 데 반하여 폭풍시 큰 파랑은 기존의 모래를 침식하여 깊은 물속으로 운반하는 파괴적인 작용을 한다.

② 연안류(longshore current)：파랑이 해안에 비스듬이 접근할 때 쇄파대(碎波帶)를 따라 해안에 평행하는 연안류 혹은 연안표류(沿岸漂流 longshore drifting)가 발생한다.

이들 연안류는 해안을 따라 퇴적물을 이동시키고 이 작용이 각종 해안지형을 형성한다. 연안류의 속도는 보통 초당 10~30cm의 속도이나 폭풍시는 1m를 넘는다.

③ 이안류(rip current)：해안쪽으로 밀어붙이는 파랑(swash)은 쇄파를 형성하여 수중사주(submarine bar)를 넘어서 면으로 전진한다. 그러나 이 물이 바다쪽으로 되돌아갈 때(back wash)는 이 사주에 막혀서 직접 되돌아가지 못하고 사주를 통과하는 좁은 수로를 통하여 물기둥을 이루며 흘러가는데 이것을 립류라 한다.

립류의 속도는 초속 수십cm에 이르며 퇴적물, 특히 부유퇴적물을 바다 쪽으로 운반하는 작용을 한다.

④ 조수(tide)：12시간 주기로 해면이 높아졌다 낮아졌다 하는 현상을 조수현상이라 한다. 조차가 작은 해안은 0.5m 이하인 반면 캐나다 남동부 펀디 만에서는 최대 조차가 16m이다. 조차에 따라서 해안을 저조차해안(2m 이하), 중조차해안(2~4m), 대조차해안(4m 이상)으로 분류하기도 한다.

조수는 2가지 방법으로 해안지형에 영향을 준다. 조류(tidal current)는 다량의 퇴적물을 하구에서 깊은 바다 쪽으로(낙조류의 운반), 바다에서 해안 쪽으로(창조류의 운반) 운반한다. 조수의 상승과 하강은 수심과 해안선의 위치를 변경하여 해안지대에서 파도의 에너지를 분산시킨다.

⑤ 기타 요소：기후는 강수·기온·바람의 형태로 해안지형 발달에 매우 중요한 역할을 한다.

강수는 해안으로 유출되는 하천의 상태와 깊은 관계를 갖고 있어서 해안으로 운반된 하천퇴적물의 양과 형태가 적도환경과 사막환경에서 뚜렷한 대조를 이룬다. 기온은 해안퇴적물과 암석의 풍화에 영향을 주며, 또 아주 추운 기후는 1년중 바다를 몇 개월 동안 얼어붙게 하여 해안작용을 중지시킨다. 바람은 파랑을 발생시키는 원동력이 되고, 또 직접적으로 해안에 사구를 만든다. 중력 또한 해안작용에 역할을 하는데, 파랑이 해식애의 기저부를 깎아내면 중력 때문에 윗부분의 암석이 바다로 무너진다.

이와 같은 작용이 반복되면서 해안침식이 이루어진다.

침식해안의 지형

침식해안은 해식에 의하여 기반암의 노출이 우세한 지형경관이다.

이와 같은 해안은 북아메리카의 서해안처럼 이동해가는 암석권판의 전면에 해당하는 지역, 스칸디나비아 지역, 로렌시아 지역과 같이 대륙빙상이 물러가고 보상융기운동(glacioisostatic rebound)이 일어나고 있는 지역에서 잘 나타난다. 침식해안에 잘 나타나는 지형은 다음과 같다.

① 해식애(海蝕厓 sea cliff)：수직에 가까운 해안 절벽으로 몇 m에서 수백m 높이에 이르기까지 다양하다.

해식애는 절벽 아래쪽 해면이 닿는 곳이 파랑의 침식으로 파지고(noch cuting) 이때문에 지탱력을 잃은 위쪽 물질이 붕괴하는 작용을 반복하면서 형성되고 후퇴한다.

② 파식대지(波蝕台地 wave-cut platform)：해식애 전면(前面)에 평균조위면의 고도로 형성된 침식평탄면으로 파식대지는 해식애의 후퇴와 파랑의 마식작용에 의하여 형성되며 수m 폭으로 다양하다.

③ 시스택(sea stack)：돌출부가 해식을 받아서 해식애와 파식대지로 되는 과정에서, 경암부는 파식에 견디어 파식대지 위에 고립된 바위섬으로 남게되는데 이것을 시스택이라 한다.

④ 시아치(sea arche)：기반암의 차별침식으로 밑쪽이 뚫어져서 아치를 형성한 것이다. 시아치는 침식을 계속받으면 붕괴되어 시스택이 되고 나중에는 이것도 침식을 받아 전부 파식대지가 된다.

퇴적해안 지형

퇴적해안은 이동하는 암석권판의 뒤쪽 가장자리에 위치한다.

미국의 대서양안과 멕시코만 같은 곳에서 나타난다. 이 해안은 저기복의 해안평야가 넒게 펼쳐져 있으며, 연안주(offshore bar)와 석호(lagoon), 삼각주 등의 퇴적지형이 넓게 형성되어 있다. 퇴적해안은 파도의 작용이 우세한 해안, 조수의 작용이 우세한 해안, 복합적인 해안으로 나눌 수 있다. 파도의 작용이 우세한 해안은 모래해변이 특징적이며, 해안에 평행된 각종 모래지형, 즉 연안주·사주·사취 등이 발달한다.

텍사스와 노스캐롤라이나 주 해안이 이에 해당된다. 조수의 작용이 우세한 해안은 삼각강과 해안선에 직각방향으로 배열된 간석지(tidal flat)·염성습지(salt marsh)·갯골(tidal channel) 지형이 우세하다. 북해연안의 해안이 그 예이다. ① 퇴적해안의 유형：퇴적해안은 3가지 주요유형, 즉 삼각주해안, 연안주와 삼각강해안, 정선평야해안으로 나눌 수 있다. 하구(河口)에 퇴적물이 쌓여서 바다쪽으로 전진한 것을 삼각주(delta)라 한다.

삼각주가 형성되기 위해서는 대륙붕과 같은 얕은 바다가 있어야 하고 하천의 퇴적물 공급이 조류나 파랑이 침식해가는 것보다 많아야 한다.

삼각주의 형태는 퇴적물을 하구에 퇴적하는 하천의 작용이 조류나 파랑에 어떻게 영향을 받느냐에 따라 결정된다. 퇴적물 공급, 파도 에너지, 조수 에너지의 3요소를 3각형의 꼭지점에 둔 3각 다이아그램(그림14)으로 이 관계를 설명할 수 있다. 즉 하천의 작용에 파랑이나 조류의 영향을 거의 받지 않는 곳에서는 수지상(樹枝狀)의 분류(分流)를 일으켜 미시시피 삼각주에서와 같이 조족상삼각주(鳥足狀三角洲 bird-foot delta)를 형성한다.

파랑의 영향을 많이 받는 삼각주는 삼각주 외각의 모양에 파랑의 영향을 받는다. 이때 하천이 분류하지 않을 경우는 첨상삼각주(尖狀三角洲 arcuate delta)를 형성하고, 하천이 많은 분류를 할 때는 호상삼각주(弧狀三角洲 arcuate delta)를 형성한다.전자의 예는 브라질의 상프란시스쿠(São Francisco) 삼각주이고, 후자는 서아프리카의 세네갈(Senegal) 삼각주이다.

조류의 영향이 탁월한 곳의 삼각주는 삼각강(estuary) 형의 삼각주를 형성하는데 갠지스 강 삼각주가 그 예이다. 또한 연안주와 삼각강 해안은, 하천이 유입되는 다양한 만이 내만퇴적물로 퇴적되어 있고 그 앞쪽 바다에는 해안선에 평행된 좁고 긴 연안주가 형성되어 있는 해안이다.

대부분이 모래로 구성된 연안주는 파랑과 연안류에 의해서 형성되었다. 따라서 이 연안주는 육지와 외해를 분리시키고 그 사이에 석호를 형성한다. 연안주는 군데군데 잘려져서 조석통로(tidal inlet)를 이루며 이를 통하여 만과 외해 간의 물질 교류가 이루어진다. 파랑의 작용이 우세한 해안에서는 삼각강이나 연안주 등을 형성하지 않고 다만 해빈(海濱 beach)과 사구로 이루어진 해안을 형성하는데, 이것이 정선평야(汀線平野 strand plain)이다. 루이지애나 서부와 텍사스 동부해안이 이에 해당된다.

② 해빈과 해안사구：해빈은 해수면이 낮은 곳으로부터 육지쪽으로 사면의 경사나 퇴적물이 갑자기 변하는 지점까지의 식생이 피복되지 않은 퇴적물의 집적대이다.

이들 퇴적물의 대부분은 모래이지만 때때로 자갈이나 점토로 이루어질 수도 있다. 해빈의 단면은 2부분으로 나눌 수 있는데 바다쪽에 비교적 급경사로 이루어진 전빈(前濱 foreshore)과 육지 쪽에 거의 수평으로 이루어진 후빈(後濱 backshore)으로 나누어진다. 이 해빈의 단면은 파도가 잔잔하여 퇴적물이 부가적으로 쌓이고 있을 때는 전빈과 후빈의 2부분으로 이루어지지만, 폭풍 때 해빈이 침식을 받고 있을 때는 오직 바다 쪽으로 급경사된 전빈만이 있을 뿐이다.

그러나 파도가 낮아지고 바다가 잔잔해지면 점차로 전빈과 후빈 2개의 단면으로 분화된다.

해빈퇴적물의 입자의 크기는 해빈의 경사에 영향을 미쳐서 입자가 클수록 가파른 경사를 이룬다. 또한 해빈의 육지 쪽에 인접하여 사구가 형성되어 있다. 이 사구의 모래는 대부분이 후빈에서 공급되며, 바람에 의하여 육지 쪽으로 이동되어가다가 장애물을 만나 사구를 형성하게 된다.

따라서 모래의 공급이 사구 형성에 주된 요인이 된다. 사구를 형성하는 모래는 중사 및 세사이며 아주 분급이 좋다. 사구에 모래의 공급이 계속되면 성장하고 이동하는 활동사구가 되지만 모래의 공급이 중단되고 다양한 식생이 피복되면 사구는 안정되어 버린다.

충돌구덩이

지표상에 떨어진 우주물질(운석·소혹성·혜성)들의 충격에 의해 만들어진 지형들이 많다. 실제로 태양계의 진화과정에서 초기에 화성 크기의 천체가 지구와 충돌이 있었고, 이것이 달을 만들고 지구표면에 대륙과 해분의 분화를 유도한 것으로 추정하고 있다.

충돌구덩이(impact crater)는 규모에 따라 상이한 지형특성을 가지고 있다. 즉 작은 규모에서부터 상승한 외륜(外輪 rim)을 갖고 있는 사발 모양의 와지, 중앙에 하나의 언덕을 가지고 있는 좀더 큰 함몰지, 중앙에 복잡한 여러 개의 언덕이 있는 분지, 직경이 1,000km가 넘고 수많은 둥근 테두리를 갖고 있는 분지에 이르기까지 다양하다.

달과 수성의 전 표면, 그리고 대부분의 혹성에서도 마찬가지지만 화성과 금성의 어떤 특정지역에는 많은 충돌구덩이가 형성되어 있다. 이에 비하면 지구상의 충돌구덩이는 그 수가 적다. 그럼에도 불구하고 현재까지 약 100개 정도의 충돌구덩이가 발견되었으며, 직경 수십m의 것에서부터 160km에 이르기까지 다양하다.

지구상에 충돌구덩이의 수가 적은 것은 풍화·침식·조산작용과 같은 지형형성작용이 오래된 구조를 지워버렸기 때문으로 판단된다. 달에는 이와 같은 지형형성작용이 없으므로 충돌구덩이가 잘 보존되어 있어서 무한한 정보의 저장소 역할을 하고 있다. 달에서 관찰된 충돌구덩이에 대한 연구와 그밖의 우주물리학적 연구는 다음과 같은 결론을 얻었다.

아마도 직경 20km 이상의 소혹성은 수십 억 년 동안 지구와 충돌했으며, 직경 10km 규모의 것은 매 1억~5,000만 년 만에 충돌한 것으로 판단된다. 비중 3의 밀도를 가지고 있는 직경 10km 크기의 돌과 같은 단단한 물체가 초속 25km 속도로 지구표면에 부딪치면 1억 메가톤(지구상의 모든 핵무기가 갖고 있는 에너지보다 큼)을 능가하는 운동 에너지를 갖게 된다.

이와 같은 충격은 처음에 60~70km 직경의 1차적인 함몰지를 만들고 그 다음으로 분지의 벽이 무너지면서 직경 100~125km의 최종함몰지를 만든다. 이와 같은 충격은 6,500만 년 전에 지구상의 공룡이 멸종된 것과 같은 생물학적 진화에 지구적 규모로 영향을 미치게 될 수도 있을 것이다. 미국 애리조나 주의 배링거 운석 충돌구덩이(Barringer meteor crater)는 2만~3만 년 전에 지름 약 30m의 별똥이 떨어지면서 생긴 것으로 깊이 200m, 지름 1.2km이다.

캐나다 온타리오 주에 있는 서드베리(Sudbury) 함몰지와 남아메리카의 브리드포트(Vredefort) 함몰지는 직경이 약 140km이며, 원래는 여러 개의 테두리(multi-ring)가 있었으나 이것은 선캄브리아시대에 형성된 것이므로 심하게 변형되어 있다. 테두리 구조가 잘 보존되어 있는 것은 소련의 포피가이(popigai) 함몰지로 직경이 약 100km이고 결정질 암석으로 된 바닥에 명백히 3열의 테두리를 보여주고 있다.

생물지형

생물은 암석 풍화에 기여한다. 박테리아와 지의류의 활동, 뿌리의 쐐기작용, 부식산에 의한 용식·용탈 등이 그것이다. 또한 생물 그 자체가 만든 지형도 있다. 예를 들면 미국 남부지역에 있는 가재의 은신처로 40~50km 높이의 원통형 진흙탑, 서부 사하라의 흰개미탑, 산호충이 만든 산호초 등이 그것이다.

이중에 산호초는 대규모 지형을 형성하여 산호초섬이나 대보초(Great Barrier Reef) 같은 지형을 만들었다. 최근에 만들어진 주요 생물지형(biogenic landform) 중에서 가장 광범위하게 지형변화에 관계하는 것은 인간활동에 의한 것으로 소위 인조지형이다. 채석장, 노천해굴, 고속도로 건설 등은 인간에 의한 직접적인 지형개변이다.

한편 석유나 지하수 등을 뽑아올림으로써 지하수위를 낮추고 그결과 공극압을 낮추게 되어 지반침하를 유발시켰다. 삼림을 벌채하고 초지를 농경지화하는 과정에서 토양침식과 우곡의 발달을 촉진했다. 대규모의 댐의 건설은 하천의 흐름의 패턴을 바꾸어 놓았다. 이와 같은 것들은 인간이 간접적으로 지형변화를 유발시키는 것이다.