52. 아이스 렌즈(ice lens)

 흙이 동결할 때는 동결전보다 체적이 팽창하여 지표면이 융기하는 수가 있다

이를 동상이라 하는 현상으로 지면의 융기가 현저할 경우에 동결토 단면을 굴착하면 두께 1∼10mm, 폭 1∼6cm 의 얼음층이 수평과 나란하게 나타난다.

이와 같은 얼음층을 렌즈형을 하고 있으므로 아이스 렌즈라 한다. 아이스 렌즈라는 말은 1940년경부터 이 같은 얼음층을 부르는 이름으로 사용되었으며, 캐나다에서는 국립연구소에 위원회를 만들어 R.J.E Brown 과 W.O.Kupsch 가 중심이 되어 1974년에 용어집이 정리되었는데 이에 따르면 아이스 렌즈는 다음과 같이 정의되어 있다.

① 주로 수평인 렌즈모양의 얼음(크기에 관계치 않음)

② 일반적으로 지면에 평행한 격리빙(segregated)의 층군에 대하여 사용된다. 렌즈의 두께는 머리칼 정도부터 10m 범위에 있다.

또한, 격리빙은 다음과 같이 정의한다. 즉 간극수가 동결면으로 이동되어 얼음으로 여기저기 렌즈군 또는 층군으로 되며, 두께는 머리카락 굵기에서 10m 정도까지 있다.

정의 ① 은 형상이 렌즈모양이라는 것이고 ②는 성인이 격리빙이라는 것으로 형상과 성인 양면에서 정의된 것이 주목된다. 영구동토를 포함한 자연동결토를 대상으로 한 것이므로 ①의 수평 및 ② 의 지면에 평행하다는 것은 동결면에 평행하다는 의미이다. 동결면에 평행방향이라고 생각하면 인공동결토도 같다고 할 수 있다.

영구동토에서는 핑고(내부에 빙체를 포함한 작은 산)라는 10cm 두께의 격리빙을 포함한 것도 있으므로 아이스 렌즈의 두께는 큰 것은 10cm이상이라 할 수 있다. 그러나 격리빙은 육안으로 확인할 수 있으며, 동상이 발생한 곳은 그 내부에 아이스 렌즈를 포함하고 있다고 생각할 수 있다. 얼기 전에 물로 존재하는 동토괴의 함수율은 얼은 후에 더욱 많아지므로 동결시 물이 미동결층에서 동결층으로 이동되어 얼음으로 격리되고 흙입자와 분리된다고 할 수 있다.

동상의 정도는 토질, 온도, 수분의 3존건 이외에 외적인 구속조건에 따라 다르며, 그 정량적인 예측은 간단하지 않다. 내부에 아이스 렌즈가 육안으로 확인할 수 없는 경우는 동상율(어느 층의 동상량이 그 층이 얼기 전의 두께와의 비)은 작으나 0은 아니다. 예를 들면 동상층의 두께가 10m인 경우, 동상율이 1%로 작은 경우에는 단면의 변위는 10cm 나 된다.

영구동토가 존재하는 소련에서는 아이스 렌즈라는 말은 없으며 동토 내의 수분은 얼음포함, 얼음시멘트, 부동수로 구분하고 있다. 얼음포함이란 흙입자에서 분리되어 있는 얼음, 얼음시멘트는 흙입자 사이에 결합되어 있는 얼음, 부동수는 흙입자 표면에 흡착되어 얼지않는 수분을 말한다. 따라서 얼음포함이 아이스렌즈와 같은 의미로 생각할 수 있다. 또한 동결전에 흙이 어느 정도 건도되어 있으면 그 흙이 얼어도 얼음시멘트이며, 얼음포홤으로는 되지 않는다는 설이 있다. 그러나 그 한계의 얼기 전 함수비는 소성한계의 함수비와 같다고 생각되는데, 즉 얼기 전에 흙이 소성한계를 넘는 함수비를 갖고 있으면 소성한계를 넘는 수분이 얼음포함으로서 분리된다는 것이다. 얼음포함의 형상이나 크기는 특별히 정의되어 있지 않으며, 캐나다나 소련에서는 다소 생각의 차이가 있다.