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퇴적

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목차

1. 개요

퇴적은 지질학적 과정으로, 암석의 침식, 운반, 침강, 암석화 과정을 포괄하며, 특히 부유 상태의 입자가 쌓이는 현상을 의미한다. 퇴적 작용은 하천, 파랑, 조류, 빙하, 바람 등 다양한 요인에 의해 이루어지며, 퇴적 환경에 따라 연흔이나 사층리 같은 퇴적 구조가 형성된다. 퇴적물은 쇄설성, 화학적, 생물학적 퇴적으로 분류되며, 퇴적 작용을 통해 선상지, 삼각주, 사취, 모래사장 등 다양한 퇴적 지형이 만들어진다. 퇴적 속도는 퇴적물의 축적 두께를 나타내며, 지질학적 시간 규모에서 퇴적 에피소드를 통해 퇴적물이 축적된다. 인간 활동은 토사 퇴적을 유발하여 수로 오염을 일으키며, 수처리 과정에서 침강은 입자를 제거하는 데 사용된다.

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퇴적
개요
정의입자는 액체에 떠다니는 고체 입자가 중력에 의해 용기 바닥으로 가라앉는 것
관련 분야화학 공학
환경 공학
지질학
과정
침전부유된 입자가 액체에서 분리되어 침전물 또는 슬러지를 형성하는 과정
퇴적물, 바람, 얼음과 같은 운반 매체에 의해 운반된 퇴적물이 특정 위치에 쌓이는 과정
영향 요인
입자 크기입자 크기가 클수록 침전 속도가 빠름
입자 밀도입자 밀도가 클수록 침전 속도가 빠름
액체 점도액체 점도가 높을수록 침전 속도가 느림
중력중력이 클수록 침전 속도가 빠름
활용
산업폐수 처리
광업
식품 가공
기타지질학적 연구
강 하구의 삼각주 형성 연구
참고
관련 용어스토크스의 법칙
레이놀즈 수

2. 원리

퇴적 작용에 의한 퇴적은 주로 하천 및 파랑이나 연안류, 조류에 의해 이루어진다. 하천이 산악부에서 경사가 완만한 평야부로 나오는 지점이나, 호수, 바다로 흘러 들어가는 지점에서는 유속과 유량이 감소하여 부력이 저하되고, 운반되던 사력(砂礫)이 중력에 의해 흐름에서 떨어져 나가, 체질되어 집적되어 선상지나 삼각주 등의 퇴적 지형을 형성한다. 연안류나 조류에 의한 퇴적의 예로, 사취나 모래사장을 들 수 있다. 또한, 유수에 의한 퇴적의 경우, 퇴적 환경/Depositional environment영어에 따라 연흔이나 사층리 등의 퇴적 구조/Sedimentary structures영어가 형성되어, 퇴적 환경의 추정이나 지층의 상하 판정에 사용된다.

퇴적 작용은 반드시 유수의 작용을 필요로 하는 것은 아니다. 빙하나 바람에 의해서도 분해, 운반, 집적이 이루어지며, 각각 특징적인 퇴적물을 형성한다(빙성 퇴적물, 풍성층).

암염이나 석고, 돌로마이트와 같이, 증발 등으로 호수 등의 수용액 중에서 포화되는 등, 화학적 과정을 거쳐 침전된 것도 퇴적물로 취급된다.

퇴적물이 속성 작용을 받아, 고결되어 형성된 것이 퇴적암이다. 주요 퇴적암으로, 역암, 사암, 이암 등이 있다.

많은 철광석을 산출하고 있는 줄무늬상 철광상은, 과거 해양 중에 대량으로 용해되어 있던 철이 산화철이 되어 침전된 것으로, 그 대부분이 생물학적인 퇴적(남세균에 의한 것으로 생각된다)에 의해 생겼다고 전해진다. 그 외에 생물 유해가 집적되어 퇴적된 것으로는, 처트(규조 등, 규질 미화석이 기원)나 석회암(산호 등의 석회질 껍질을 가진 생물이 기원)이 대표적인 것으로 꼽힌다.

이탄은 초본·수목류나 이끼류 등의 식물 유해가 환원 상태로 퇴적된 것으로, 현재도 주로 한랭한 지역의 습지 등에서 형성되고 있는 것이 관찰할 수 있다.

석탄은 갯벌이나 호수 등의 수중에 식물 유해 등이 퇴적, 이탄화된 상태로 퇴적물 중에 매몰되어, 더욱 열과 압력 등의 작용에 의해 변성되는 것(석탄화 작용이라고 한다)으로 형성된 것, 더 나아가 석유나 천연 가스는 퇴적된 생물 유해가 매우 장기간에 걸쳐 석탄과 마찬가지로 변성을 받아 탄화수소로 분화된 것이라는 설이 주류를 이루고 있다.

2. 1. 쇄설성 퇴적

퇴적 작용에 의한 퇴적은 주로 하천 및 파랑이나 연안류, 조류에 의해 이루어진다. 하천이 산악부에서 평야부로 나오는 지점이나, 호수, 바다로 흘러 들어가는 지점에서는 유속과 유량이 감소하여 부력이 저하되고, 운반되던 사력(砂礫)이 중력에 의해 흐름에서 떨어져 나가, 체질되어 집적되어 선상지나 삼각주 등의 퇴적 지형을 형성한다. 연안류나 조류에 의한 퇴적의 예로, 사취나 모래사장을 들 수 있다. 또한, 유수에 의한 퇴적의 경우, 에 따라 연흔이나 사층리 등의 가 형성되어, 퇴적 환경의 추정이나 지층의 상하 판정에 사용된다.

퇴적 작용은 반드시 유수의 작용을 필요로 하는 것은 아니다. 빙하나 바람에 의해서도 분해, 운반, 집적이 이루어지며, 각각 특징적인 퇴적물을 형성한다(빙성 퇴적물, 풍성층).

상기와 같은 쇄설물 외에, 암염이나 석고, 돌로마이트와 같이, 증발 등으로 호수 등의 수용액 중에서 포화되는 등, 화학적 과정을 거쳐 침전된 것도 퇴적물로 취급된다.

2. 1. 1. 퇴적물의 분류

퇴적의 분류는 다음과 같다:[2]

  • 제1형 퇴적은 입자가 일정한 침강 속도로 개별적으로 침강하거나, 철분이 풍부한 광물이 원점까지 하강하는 유선으로 침전되는 특징을 보인다. 이들은 개별 입자로서 침강하며 침강하는 동안 응집되지 않는다(서로 달라붙지 않음). 예시로는 모래 및 미세 입자 물질이 있다.
  • 제2형 퇴적은 퇴적 과정에서 입자가 응집되는 특징을 보이며, 이로 인해 크기가 지속적으로 변화하고 따라서 침강 속도가 변화한다. 예시로는 명반 또는 철 응집이 있다.
  • 제3형 퇴적은 구역 퇴적이라고도 한다. 이 과정에서 입자는 고농도(1000mg/L 이상)로 존재하여 입자가 덩어리로 침강하는 경향이 있으며, 뚜렷한 맑은 구역과 슬러지 구역이 존재한다. 구역 침강은 석회 연화, 침전, 활성 슬러지 침전 및 슬러지 농축기에서 발생한다.

2. 1. 2. 퇴적의 유형

퇴적의 분류:[2]

  • 제1형 퇴적은 입자가 일정한 침강 속도로 개별적으로 침강하거나, 철분이 풍부한 광물이 원점까지 하강하는 유선으로 침전되는 특징을 보인다. 이들은 개별 입자로서 침강하며 침강하는 동안 응집되지 않는다(서로 달라붙지 않음). 예시: 모래 및 미세 입자 물질
  • 제2형 퇴적은 퇴적 과정에서 입자가 응집되는 특징을 보이며, 이로 인해 크기가 지속적으로 변화하고 따라서 침강 속도가 변화한다. 예시: 명반 또는 철 응집
  • 제3형 퇴적은 구역 퇴적이라고도 한다. 이 과정에서 입자는 고농도(1000mg/L 이상)로 존재하여 입자가 덩어리로 침강하는 경향이 있으며, 뚜렷한 맑은 구역과 슬러지 구역이 존재한다. 구역 침강은 석회 연화, 침전, 활성 슬러지 침전 및 슬러지 농축기에서 발생한다.

2. 2. 화학적 퇴적

암염이나 석고, 돌로마이트와 같이, 증발 등으로 호수 등의 수용액 중에서 포화되는 등, 화학적 과정을 거쳐 침전된 것도 퇴적물로 취급된다.

2. 3. 생물학적 퇴적

많은 철광석을 산출하고 있는 줄무늬상 철광상은, 과거 해양 중에 대량으로 용해되어 있던 철이 산화철이 되어 침전된 것으로, 그 대부분이 생물학적인 퇴적(남세균에 의한 것으로 생각된다)에 의해 생겼다고 전해진다.[3][4] 그 외에 생물 유해가 집적되어 퇴적된 것으로는, 처트(규조 등, 규질 미화석이 기원)나 석회암(산호 등의 석회질 껍질을 가진 생물이 기원)이 대표적인 것으로 꼽힌다.

이탄은 초본·수목류나 이끼류 등의 식물 유해가 환원 상태로 퇴적된 것으로, 현재도 주로 한랭한 지역의 습지 등에서 형성되고 있는 것이 관찰할 수 있다.

석탄은 갯벌이나 호수 등의 수중에 식물 유해 등이 퇴적, 이탄화된 상태로 퇴적물 중에 매몰되어, 더욱 열과 압력 등의 작용에 의해 변성되는 것(석탄화 작용이라고 한다)으로 형성된 것, 더 나아가 석유나 천연 가스는 퇴적된 생물 유해가 매우 장기간에 걸쳐 석탄과 마찬가지로 변성을 받아 탄화수소로 분화된 것이라는 설이 주류를 이루고 있다.

2. 3. 1. 침강 평형

현탁액에서 침강하는 입자가 단단한 경계면에 도달하면, 경계면에서의 입자 농도는 입자의 확산에 의해 저항을 받는다. 경계면 근처의 퇴적물 분포는 침강 평형에 도달한다.[3][4] 분포 측정은 입자의 특성에 대한 정보를 제공한다.[3][4]

3. 지질학에서의 퇴적

지질학에서, ''퇴적''은 암석 노두에서 입자가 침식되어 퇴적물이 처음 형성되는 것부터 퇴적물 수송 및 침강을 거쳐 퇴적물의 암석화에 이르기까지 퇴적암의 형성을 초래하는 전체 과정을 광범위하게 적용하는 용어이다. 그러나 이 용어는 특히 퇴적물의 퇴적에 적용되며, 엄밀한 의미에서 공기나 물 속의 초기 부유 상태로부터 퇴적 입자의 기계적 퇴적에만 적용된다. 퇴적은 퇴적 지형과 퇴적 기록을 구성하는 암석의 형성을 초래한다.[5] 퇴적, 특히 강 계곡에서 퇴적에 의한 지표면 구축은 ''성토''라고 한다.

'''퇴적 속도'''는 단위 시간당 축적된 퇴적물의 두께이다. 현탁 부하의 경우, 이는 Exner 방정식으로 수학적으로 표현할 수 있다.[6] 퇴적 속도는 원양 퇴적물의 경우 1,000년에 3 mm 미만에서 주요 강 삼각주의 일부에서는 1,000년에 수 미터까지 다양하다. 그러나 퇴적물의 장기적인 축적은 퇴적 속도보다는 수용 공간을 생성하여 지질학적 시간 규모에 걸쳐 퇴적물이 축적될 수 있게 하는 침강 속도에 의해 덜 결정된다. 지질 기록에서 대부분의 퇴적은 비퇴적 또는 침식의 긴 간격으로 분리된 상대적으로 짧은 '''퇴적 에피소드'''에서 발생했다.[7]

하구 환경에서, 침강은 식물의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받을 수 있다. 맹그로브와 같은 나무는 파도나 해류의 감쇠에 매우 중요하며, 부유 입자의 침강을 촉진한다.[8]

퇴적 작용에 의한 퇴적은 주로 하천 및 파랑이나 연안류, 조류에 의해 이루어진다. 하천이, 지금까지 하상 경사가 급한 산악부에서 경사가 완만한 평야부로 나오는 지점이나, 호수, 바다로 흘러 들어가는 지점에서는 유속과 유량이 감소하여 부력이 저하되고, 지금까지 운반되던 사력(砂礫)이 중력에 의해 흐름에서 떨어져 나가, 체질되어 집적되어 선상지나 삼각주 등의 퇴적 지형을 형성한다. 연안류나 조류에 의한 퇴적의 예로, 사취나 모래사장을 들 수 있다. 또한, 유수에 의한 퇴적의 경우, 에 따라 연흔이나 사층리 등의 가 형성되어, 퇴적 환경의 추정이나 지층의 상하 판정에 사용된다.

퇴적 작용은 반드시 유수의 작용을 필요로 하는 것은 아니다. 빙하나 바람에 의해서도 분해, 운반, 집적이 이루어지며, 각각 특징적인 퇴적물을 형성한다(빙성 퇴적물, 풍성층).

상기와 같은 쇄설물 외에, 암염이나 석고, 돌로마이트와 같이, 증발 등으로 호수 등의 수용액 중에서 포화되는 등, 화학적 과정을 거쳐 침전된 것도 퇴적물로 취급된다.

퇴적물이 속성 작용을 받아, 고결되어 형성된 것이 퇴적암이다. 주요 퇴적암으로, 역암, 사암, 이암 등이 있다.

많은 철광석을 산출하고 있는 줄무늬상 철광상은, 과거 해양 중에 대량으로 용해되어 있던 철이 산화철이 되어 침전된 것으로, 그 대부분이 생물학적인 퇴적(남세균에 의한 것으로 생각된다)에 의해 생겼다고 전해진다. 그 외에 생물 유해가 집적되어 퇴적된 것으로는, 처트(규조 등, 규질 미화석이 기원)나 석회암(산호 등의 석회질 껍질을 가진 생물이 기원)이 대표적인 것으로 꼽힌다.

이탄은 초본·수목류나 이끼류 등의 식물 유해가 환원 상태로 퇴적된 것으로, 현재도 주로 한랭한 지역의 습지 등에서 형성되고 있는 것이 관찰할 수 있다.

석탄은 갯벌이나 호수 등의 수중에 식물 유해 등이 퇴적, 이탄화된 상태로 퇴적물 중에 매몰되어, 더욱 열과 압력 등의 작용에 의해 변성되는 것(석탄화 작용이라고 한다)으로 형성된 것, 더 나아가 석유나 천연 가스는 퇴적된 생물 유해가 매우 장기간에 걸쳐 석탄과 마찬가지로 변성을 받아 탄화수소로 분화된 것이라는 설이 주류를 이루고 있다.

3. 1. 퇴적 지형

퇴적 지형은 운반된 물질이 쌓여 만들어진 지형이다. 화산 활동으로 만들어진 화쇄류 대지, 하천 상류에서 만들어지는 선상지, 빙하가 운반한 물질이 쌓인 모레인(퇴석), 하천 중하류에서 유속 감소로 생성되는 자연 제방과 평야(퇴적 평야)가 있다. 하천 하구에서는 삼각주(델타)와 갯벌이, 바닷가에서는 사취와 사주가 형성된다.

3. 2. 퇴적 속도

3. 3. 퇴적 에피소드

4. 화산 활동과 퇴적

화산의 작용으로 생성된 지층은 화산에서 분출된 화산 퇴적물이 퇴적되어 만들어진다.

화산의 퇴적 작용으로 인한 인적 피해 사례
시기산 이름영향
2011/01/26신모에다케도로에 화산재가 쌓이는 등 심각한 피해가 발생했다.[13]
1977/05/02사쿠라지마퇴적물로 인해 대중교통에 파손 등의 피해가 발생했다.[14]



''(자세한 내용은 화산쇄설물 참조)''

=== 크기에 따른 분류 ===



=== 성분에 따른 분류 ===

4. 1. 화산 퇴적물

''(자세한 내용은 화산쇄설물 참조)''

=== 크기에 따른 분류 ===

=== 성분에 따른 분류 ===

4. 1. 1. 크기에 따른 분류

4. 1. 2. 성분에 따른 분류

4. 2. 화산 활동으로 인한 피해 (일본 사례)

5. 인간 활동과 퇴적

원치 않는 부유 물질의 증가된 이동과 퇴적은 토사 퇴적이라고 하며, 세계 일부 지역의 수로에서 주요 오염원이다.[9][10] 높은 퇴적률은 부실한 토지 관리와 높은 빈도의 홍수 발생의 결과일 수 있다. 적절하게 관리하지 않으면, 산호초와 같이 영향을 받는 취약한 생태계에 해로울 수 있다.[11] 기후 변화 또한 토사 퇴적률에 영향을 미친다.[12]

5. 1. 토사 퇴적 (Siltation)

원치 않는 부유 물질의 증가된 이동과 퇴적은 토사 퇴적이라고 하며, 세계 일부 지역의 수로에서 주요 오염원이다.[9][10] 높은 퇴적률은 부실한 토지 관리와 높은 빈도의 홍수 발생의 결과일 수 있다. 적절하게 관리하지 않으면, 산호초와 같이 영향을 받는 취약한 생태계에 해로울 수 있다.[11] 기후 변화 또한 토사 퇴적률에 영향을 미친다.[12]

6. 수처리에서의 퇴적

수처리에서 침강(沈降, sedimentation)은 입자들을 가라앉혀 제거하는 과정을 의미한다. 침강을 통해 입자들을 제거하는 시설은 침전지(sedimentation basin, settling basin)라고 한다.

7. 참고 문헌

참조

[1] OED sedimentation
[2] 간행물 Methods for determining the capacities of slime-settling tanks 1916
[3] 웹사이트 The Nobel Prize in Physics 1926 https://www.nobelpri[...] 2021-11-27
[4] 간행물 The unbearable heaviness of colloids: facts, surprises, and puzzles in sedimentation https://iopscience.i[...] 2012-06-27
[5] 서적 Glossary of geology. American Geological Institute 1997
[6] 간행물 A generalized Exner equation for sediment mass balance
[7] 서적 Origin of sedimentary rocks Prentice-Hall 1980
[8] 간행물 Sedimentation in an estuarine mangrove system 2007-02-15
[9] 웹사이트 Siltation & Sedimentation http://blackwarriorr[...] blackwarriorriver.org 2009-11-16
[10] 웹사이트 Siltation killed fish at Batang Rajang - Digest on Malaysian News http://malaysiadiges[...] malaysiadigest.blogspot.com 2009-11-16
[11] 간행물 Sedimentation in mangroves and coral reefs in a wet tropical island, Pohnpei, Micronesia 2006-02-01
[12] 웹사이트 The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses » Rate of Siltation in Wular Lake, (Jammu and Kashmir, India) with Special Emphasis on its Climate & Tectonics http://ijc.cgpublish[...] The International Journal of Climate Change: Impacts and Responses 2009-11-16
[13] 웹사이트 2011 年霧島山新燃岳の噴火活動福岡管区気象台＊・鹿児島地方気象台 https://www.jma.go.j[...] 2024-07-13
[14] 웹사이트 桜島 有史以降の火山活動 https://www.data.jma[...] 2024-07-13
[15] OED sedimentation


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