제주도 Non-Andic 토양의 광물학적 진화

• 영문명: Mineralogical Evolution of Non-Andic Soils, Jeju Island
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 하대호(Dae-Ho Ha) 유장한(Jang-Han Yoo) 문희수(Hi-Soo Moon) 이규호(Gyoo Ho Lee) 송윤구(Yungoo Song)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』35권 6호, 491~508쪽, 전체 18쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2002.12.30

국문 초록

화산 쇄설물을 모재로 하여 발달한 제주도 토양은 많은 양의 비정질 물질을 포함하는 Andisols이 대부분을 차지하고 있으나, 강수량이 상대적으로 적은 제주도 서부 지역에서는 Andisols의 특징을 보이지 않는 토양이 발달하고 있다. 서부 해안에 접해 있는 당산봉에는 이와 같이 층상규산염광물이 우세한 non-Andic토양이 나타난다 본 연구는 당산봉 토양에 나타나는 층상 규산염 광물의 조성 및 풍화에 따른 이들 점토광물의 진화 과정을 밝히는데 그 목적이 있다. 연구 지역 토양은 A층과 C층이 발달해 있으며 B층은 나타나지 않는다. pH(H₂O)는 일반적인 화산 쇄설물 기원 토양(<6.0)보다 높은 6.6-7.3으로 하부로 갈수록 증가한다. pH(NaF)는 9.49-9.81로 비정질 물질의 존재를 지시하는 9.4보다 높게 나타나며, 선택적 용해법을 이용하여 구한 비정질 물질의 양은 0.55-1.02 wt%로 매우 낮다. 유기물 함량은 표토에서 2.00wt%로 Andisol에 비해 매우 낮다. 주 구성 광물은 석영, 장석, 감람석이며, 점토 입도를 구성하는 층상규산염 광물은 입도와 풍화정도에 따라 차이를 보인다. <0.2㎛ 입도의 주 구성 점토 광물은 스멕타이트, 카올리나이트/스멕타이트 혼합층광물, 일라이트이다. 카올리나이트/스리타이트 혼합층광물의 카올리나이트의 비율은 85-86%로 깊이에 관계없이 일정하다. 풍화가 진행될수록 스멕타이트의 함량은 감소하며, 카올리나이트/스멕타이트 혼합층광물의 함량은 증가한다. 2-0.2㎛ 입도의 주 구성 점토 광물은 질석, 스멕타이트, 일라이트, 카올리나이트, 녹니석이다. 녹니석은 표토에서만 나타나며, 하부에서는 나타나지 않는다. 녹니석/스멕타이트 혼합층광물 내의 녹니석 함량은 59-70%이며 풍화가 진행될수록 양은 증가한다. 그러나 풍화의 정도가 낮은 제일 하부에서는 녹니석/스멕타이드 혼합층광물이 나타나지 않는다. 질석과 스멕타이트의 일부는 층간이 hydroxy-Al/Mg/Fe으로 채워진 hydroxy-interlayered vermiculite(HIV)와 hydroxy-interlayered smectite(HIS)의 형태로 나타난다. HIV는 A층과 C층 모두에서 나타나며, 층간 물질은 hydroxy-Fe/Al이다. 층간의 hydroxy-Fe/Al의 양은 표토로 갈수록 증가하며, HIV를 형성하는 질석의 층 전하도 표토에서 높게 나타난다. HIS는 C층에서만 나타나며, 층간 물질은 hydroxy-Mg/Al이며, hydroxy-Mg가 우세하다. 본 지역의 토양에서는 풍화가 진행될수록 스멕타이트는 카올리나이트와 질석, HIS로 진화하였으며, 질석은 HIV를 거쳐 녹니석으로 진화하였을 것으로 사료된다.

영문 초록

While about 80% of Jeju soils are classified as Andisols, the soils derived from volcanic ash in Dangsanbong are not Andisols. There is a significant difference of precipitation in localities of Jeju island. The study area is characterifed by the lowest amount of annual rainfall in Jeju Island, and by the layered silicates as dominant solid phase in clay fraction. The purpose of this study was to characterize the mineralogy of the non-Andic soils in detail, especially hydroxy-interlayered silicates. Two major soil horizons are recognized in the soil profile developed in the Dangsanbong area, which can be designated as A and C. The soil pH(H₂O), ranges from 6.6 to 7.3 increasing with depth, is higher than that of typical Andisols(pH<6.0). While the pH(NaF), ranges from 9.49 to 9.81, indicates that significant amount of amorphous phases might be present as exchanging complexes. It is estimated to about 1.54-2.88 wt% by using chemical selective dissolution. The organic content of surface horizon is about 2 wt%. This soil are composed of quartz, feldspar and olivine as major constituents with minor of silicate clays. Quartz is frequently observed in A and distinctly decreases in its amount with depth, while olivine is dominant phase in C and rarely observed in A. In the <0.2㎛ size fraction, smectite and kaolinite/smectite interstratification are dominant with minor of illite. The amounts of smectite decrease with depth, while the amounts of kaolinite/smecite interstratification increase with depth, which indicates the trend of mineral transformation with increasing the degree of weathering. The proportion of kaolinite in kaolinite/smectite interstratification is about 85%, and is not changed significantly through the profile. In the 2-0.2㎛ size fraction, vermiculite, smectite, illite and kaolinite are major components with minor of chlorite. Most of chlorite are interstratified with smectite. Chlorite which is not interstratified with smectite occurs only in surface horizon. The proportion of the chlorite in the chlorite/smectite interstratification is 59-70(%) and increases with depth. Hydroxy-interlayered vermiculite(HIV) with hydroxy-Fe/Al in their interlayers occurs in both A and C horizon. The amounts of hydroxy-Fe/Al decrease with depth. Hydroxy-interlayered smectite(HIS) of which interlayers might be composed of hydroxy-Mg/Al occurs only in C horizon. As the results of mineralogical investigation for the soil profile in the study area, clay minerals might be changed and evolved through the following weathering sequences: 1) Smectite Kaolinite, HIS, Vermiculite, 2) Vermiculite HIV Chlorite.

키워드

당산봉 화산 쇄설물 층상 규산염 광물 혼합층광물 HIV(hydroxy-interlayered vermiculite) HIS(hydroxy-interlayered semectite)Dansanbong volcanic ash layered silicates HIV HIS chlorite/smectite kaolinite/smectite