김해평야(金海平野)에 분포(分布)한 특이산성토(特異酸性土)의 생성(生成)과 광물학적(鑛物學的) 특성(特性) -II. 점토광물(粘土鑛物)의 분포(分布) 및 생성(生成)

Genesis and Mineralogical Characteristics of Acid Sulfate Soil in Gimhae Plain -II. Genesis and Distribution of the Soil Clay Minerals

김해평야(金海平野)에 분포(分布)하는 특이산성토(特異酸性土)는 하해혼성충적층(河海混成沖積層)에서 발달(發達)되어 있으며 풍화환경(風化環境) 조건(條件)이 일반 토양(土壤)과 상이(相異)하다. 특히 이들 토양점토(土壤粘土) 광물(鑛物)은 강산성(强酸性) 조건(條件)에서 규산염광물(珪酸鹽鑛物)의 풍화속도(風化速度)를 촉진(促進)시키며, 건조(乾燥)와 습윤(濕潤)의 반부(反復)은 유황함유광물(硫黃含有鑛物)의 산화환원(酸化還元)으로 인한 토양(土壤)의 pH 변화(變化) 폭(幅)을 증가(增加)시키므로 광물(鑛物)의 풍화(風化)를 더욱 가속화(加速化)시킨다. 본(本) 보(報)에서는 이와같은 환경(環境) 조건(條件)에서 생성(生成)된 김해통(金海統), 봉림통(鳳林統), 해탁통(海拓統), 등구통(登龜統)에 대한 토양점토광물(土壤粘土鑛物)의 동정(同定) 및 특성(特性)을 구명(究明)하므로써 생성과정(生成過程)을 구명(究明)코자 하였다. 점토(粘土)의 규반비(珪礬比)는 3.14~3.77 범위로 토양통간(土壤統間)에 뚜렷한 차이(差異)는 없었으며 illite나 vermiculite 등의 2 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)과 1 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)이 혼재(混在)하기 때문에 규반비(珪礬比)가 높았다. 점토(粘土)의 CEC는 22.1~29.2cmol/kg 범위(範圍)로 낮은 편이며, 이는 1 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)의 함량(含量)이 높고 강산성(强酸性) 조건(條件)에서 생성(生成)될 수 있는 2 : 1 격자형(格子型) 점토광물(粘土鑛物)의 층간(層間)에 CEC가 낮은 Al 및 Fe의 수산화물(水酸化物)의 침입(侵入) 정도(程度)가 크기 때문이다. Jaorosite[$KFe_3(SO_4)_2(OH)_6$]는 B층(層) 혹은 C층(層)에 함유(含有)되어 있으며 X-선(線) 회절(回折) Peak 및 $Fe_2O_3$와 $K_2O$ 함량(含量)으로 보아 김해통(金海統)에서 가장 많이 혼재(混在)하고 있을 것으로 판단(判斷)된다. X-선(線) 회절분석(回折分析), DTA 분석(分析), TG 분석(分析) 결과(結果) 토양(土壤) 중 점토광물(粘土鑛物)은 kaolin광물(鑛物), vermiculite, illite 및 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite(hydroxy interlayered vermiculite : HIV)가 주광물(主鑛物)이었으며, 특히 강산성(强酸性) 조건하(條件下)에서는 vermiculite로부터 HIV가 많이 생성(生成)되었다. 부산물(副産物)로는 토양(土壤)에 따라 차이(差異)가 있었으나 석영(石英) 및 장석(長石)과 Jarosite, pyrite, hematite 및 goethite 등(等)의 함철광물(含鐵鑛物)이 소량(少量) 존재(存在)하였다. 점토광물(粘土鑛物)의 층위별(層位別) 분포(分布)를 보면 전반적으로 kaolin 광물(鑛物)은 표층(表層)에서 많았고, 심층(心層)으로 갈수록 줄어드는 경향이었다. vermiculite와 illite의 함량(含量)은 층위간(層位間)에 뚜렷한 차이(差異)는 없으나, 김해통(金海統)과 해척통(海拓統)에서 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite(HIV) 함량(含量)이 표층(表層)에 비하며 심층(心層)으로 갈수록 증가(增加)하는 경향이었다. 이러한 경향은 각해통(各海統)과 해척통(海拓統)에서 토양(土壤)의 pH가 심층(心層)에서 매우 낮아 2 : 1 격자형(格子型) 광물(鑛物)의 안정도(安定度)가 떨어져 Al 및 Fe의 수산화물(水酸化物)이 층간(層間)에 침입(侵入)된 vermiculite가 많이 생성(生成)된 결과(結果)로 생각된다.

Acid sulfate soils occur extensively in Gimhae area where they have been formed from the brackish alluvial sediments along the sea coast and river estuary. The strong acid environment enhances silicate weathering and thus affects the soil clay minerals. The minerals were identified through chemical, X-ray diffraction and thermal methods. The ratio of $SiO_2$ and $Al_2O_3$ in the clay fractions ranged from 3.14 to 3.77, indicating that the distribution of the clay minerals were 1 : 1 and 2 : 1 minerals. Cation exchange capacity in the clay fractions was low due to high contents of 1 : 1 minerals and hydroxy interlayered vermiculite(HIV). The B and C horizon rich in jarosite have large amounts of yellow streaks which reflect high content of $Fe_2O_3$ and $K_2O$. Vermiculite and illite were quantified from thermogravimetry(TG), kaolin minerals from both TG and differential thermal analysis(DTA), and HIV from X-ray diffraction analysis. The dominant clay minerals were kaolin minerals, vermiculite, illite and HIV. HIV considered to be formed, especially, in acid soil environments. The minor minerals were quarts, feldspar, jarosite, pyrite, hematite and goethite. Kaolin minerals were the most abundant clay minerals throughout the acid sulfate soil. Kaolin minerals, however, increased towards the top of horizons throughout the soils and HIV decreased towards the top of horizons in the soil of Gimhae series and Haecheog series. Alteration of HIV to kaolin minerals during weathering of low pH condition in deep soil horizons may explain the high quantities of kaolin minerals and the relatively low quantities of HIV in the soil at top horizons.