지표면의 형태는 기후조건이나 조륙운동, 또는 조산운동 등의 영향으로 끊임없이 변화합니다.
1. 풍화의 침식
풍화(weathering) 및 침식(erosion)은 기온의 변화나 강우, 바람, 또는 빙하의 영향 등으로 신선한 암석이 점차적으로 악화되는 현상을 말합니다. 풍화나 침식을 일으키는 요인에는 물리적 분리(physdual soil), 화학적 분해(chemical decomposition), 그리고 유기물에 따른 생물학적 작용 등을 들 수 있다.
신선한 암석이 오랜 기간 동안 풍화되면 토사(residual soil)가 됩니다. 따라서 흙이란 '풍화가 완전히 진행된 암석', 또는 '암석의 풍화 잔류물'로 정의할 수 있습니다. 풍화된 암석들은 원래의 위치에 남아 있기도 하지만, 바람이나 물, 혹은 중력의 영향으로 다른 지역으로 이동한후 퇴적되는 것이 일반적입니다.
침식작용 암석의 풍화와 풍화물질의 이동을 포함합니다. 지표면, 또는 노출된 면으로부터의 거리가 멀어질수록 풍화의 정도(degree of weathering)는 감소합니다.
2. 풍화의 종류
풍화의 종류는 풍화작용을 일으킨 외부 영향의 형태에 따라 크게 물리적, 화학적, 생물학적, 또는 유기적 풍화 등으로 구분됩니다. 풍화의 종류나 속도를 결정하는 가장 중요한 요인으로는 기후를 들 수 있습니다. 즉, 다습한 지역에서는 화학적, 생물학적인 풍화가 우세하고 기후의 변화가 매우 심한 지역에서는 수분의 동결.용해.광물입자들 사이의 열팽창성의 차이 등을 통해 물리적 풍화가 우세하게 나타납니다.
다습한 지역에서의 풍화 속도는 주로 기온 및 강우량, 그리고 유기물의 분포 등에 영향을 받습니다. 특히 기온이 10℃ 증가함에 따라 풍화의 속도는 두배 이상 증가할 수 있습니다. 또한 토양이나 암반 중의 수분은 유기물질의 분해로 발생되는 이산화탄소와 결합하여 화학적 풍화를 일으키는 중요한 요인이 됩니다.
물리적(physical), 또는 기계적 풍화(mechanical weathering)는 주로 암반 중의 수문의 동결(freezing) 및 융해(thawing)로 인해 일어납니다. 절리나 공극 내에 존재하던 수분의 동결로 부피팽창은 대략 9%에 잘하며, 이에 따라 암석이 깨지거나 점차적으로 악화됩니다. 따라서 물리적 풍화를 좌우하는 요소들로는 암석의 공극률이나 공극의 크기, 포화도(degree of saturation)등을 들 수 있습니다.
일반적으로 암석을 구성하는 광물입자들의 크기가 클수록, 그리고 공극의 크기가 클수록 동결 융해에 따른 풍화에 저항성이 큽니다. 물리적 풍화는 암석의 열전도율이나 입자들 사이의 열팽창도의 차이로 일어나기도 합니다. 즉, 열전도율이 낮은 암석들은 온도변화에 따라 표면과 내부의 팽창성에 차이가 나타납니다. 따라서 강우량이 낮은 사각지대에서도 일교차로 인한 암석의 표면이 점차적으로 마모되는 현상이 나타납니다.
화학적 풍화는 광물입자들의 화학적인 변질이나 암석의 용해(solution)를 말합니다. 화학적 변질은 광물의 산화(oxidation), 수화(hydration), 가수분해(hydrolysis) 등이 수반되며, 암석의 용해는 주로 암반 중의 산성수나 염기성수에 의해 좌우됩니다. 화학적 풍화에 가장 중요한 요인은 물이며, 지하수나 지표수에 포함되어 있는 자유산소(free oxygen), 이산화탄소 유기산(organic acid), 및 질산 등은 광물의 화학성분들과 결합하여 새로운 물질을 생성합니다.
3. 풍화의 속도
암석이 풍화되는 속도는 외부적인 환경요인들뿐만 아니라 암석의 내구성(durability)에 의해서도 영향을 받습니다. 풍화에 대한 암석의 내구성은 주로 광물학적 조성이나 조직, 공극의 분포, 또는 암반 중의 불연속면들의 분포 등에 의해서 결정됩니다.
고온·고압 하에서 형성된 염기성 광물들은 저온에서 형성된 산성 광물들에 비해, 그리고 조립질의 광물들은 세립질의 광물들에 비해 일반적으로 풍화에 대한 저항성이 낮습니다. 또한 화성암 등이 나타나는 입자간의 치밀한 결합이, 퇴적암에서 볼 수 있는 고결물의 접합인 경우에 비해 풍화에 대한 저항이 큽니다. 암석 중의 공극이나 불연속면들은 유체의 이동통로가 되어 물리적인 분리나 화학적분해 작용을 일으키는 요인이 됩니다.