▣ 화산 (화산, Volcano)
★ 열극 분출(Fissureeruption)을 하고 있는 아이슬란드 바우달붕가(B rrarbunga) 화산
★프리니식 분출을 일으키고 있는 스프리에르 화산
◈1개요◆지구 내부에서 형성된 마그마(Magma)가 지표면을 뚫고 분출해 용암 등의 물질을 쌓아 만든 산체.• 육지뿐만 아니라 해저에서도 화산 활동이 활발하다(사실 지구에서 일어나는 화산 활동의 대부분은 해저에서 일어난다).• 해저에서 분출이 시작된 화산이 해수면보다 높게 쌓이면 화산섬을 만들어낸다.• 많이 알려진 예로는 제주도와 하와이, 카나리아 제도, 아이슬란드, 산토리니 등이 있다.◆한편 법률상으로는 ‘땅속 깊은 곳에 있는 마그마가 지표 또는 지표 근처에서 분화해 화산재, 화산가스 등이 발생하는 현상’으로 정의된다.• 지진, 쓰나미, 화산의 관측 및 경보에 관한 법률 제2조 제3호.• 화산이라는 단어 자체는 본래 물리적인 지형을 가리키지만 법률상의 정의로는 화산 분출 ‘현상’을 화산이라고 부른다는 것이 차이점이다.◈2 지질학적 원리◆화산은 지구에서 일어나는 화성활동(igneousactivity)의 일환으로 만들어진다.• 따라서 마그마가 만들어지는 것이 선행되고 지표까지 도달하는 과정이 요구된다.ᅡ 마그마(Magma) 형성과 상승◆지구 내부에서 특별한 조건이 만들어지면 암석이 녹게 된다.• 녹는다고 해서 많이 녹는 것은 아니고 부분적으로만 녹는다(절반 이상은 녹지 않는다).• 처음 녹기 시작할 때는 광물 사이에 조금씩 들어가 있는데 이것이 여러 작용을 통해 굳어지게 된다.• 이렇게 뭉치면 마침내 그 덩어리를 마그마라고 부른다.• 특히 그 마그마가 충분한 규모를 가지고 화산의 공급원이 될 때 이 덩어리를 마그마겜(magmachamber)이라고 한다.◆액체 상태가 대부분을 차지하는 마그마는 주위의 다른 암석보다 비중이 적기 때문에 지표면 부근까지 서서히 상승한다.• 이러한 마그마가 지표까지 이르면 지표에 물질을 분출시키고, 이 분출물이 퇴적되면 화산암체(extrusive body)를 형성한다.• 이 중에서 산의 형상을 한 것을 화산(華山)• 산체의 형태나 성질에 따라 세부로 분류된다.◆ 지하 깊이에서는 암석이 유동적이어서 큰 문제는 없지만 지표 가까이 접근하면 암석이 온도가 낮아 단단한 성질(brittle)을 갖게 된다.• 따라서 마그마는 주변 암석의 균열을 일으키거나 균열을 따라 이동하게 된다.(이 과정에서 화산성 지진이 발생할 수 있다) 따라서 마그마의 구조는 매우 복잡하고 상승에 걸리는 시간도 변하기 쉽다.• 이 때문에 마그마는 같은 형성 기원을 가지더라도 성질이 서로 달라질 수 있으며 화산 분출 양상도 달라질 수 있다.• 예를 들어 아래에서 설명하는 옐로스톤 화산 같은 경우는 한 번 분출하는 주기만 수십만 년이다.• 마그마 덩어리가 임계점을 넘으면 화산은 폭발하며 이때 휘발성이 높은 물질은 화산가스로 변해 대기 중에 산란되고 나머지는 용암이나 화산쇄설물로 화구 주변에 쌓여 식는다.◆간단히 말하면 지구의 여드름 같은 것이다.22.1판 구조적 환경◆마그마가 형성되기 위해서는 특정 조건이 부합해야 하기 때문에 어디서도 마그마가 만들어질 수 없다.• 또한 화산이 형성되기 위해서는 지표까지 마그마가 올라가 분출할 수 있어야 하는데 마그마의 점성이 너무 커서 뚫고 나가야 할 지각이 너무 두꺼우면 그것이 불가능해진다.• 이 때문에 대륙 충돌대에서는 마그마는 만들어지지만 화산은 발달하지 않는다.• 대륙 충돌대는 지각 용융(anatexis)이 일어나 화강암질 마그마가 만들어지는데, 점성이 너무 높아 지각 물질이 겹쳐 지각 두께가 매우 두껍기 때문이다.◎ 2.2 해령(mid-ocean ridge): ◎ 가장 많은 화산 활동을 하는 곳으로 보통 오랜 세월 맨틀 물질을 마그마 생성에 소모했기 때문에 불호정성 미량 원소가 결핍된 솔레에이트질 현무암(depleted tholeiitic basalt)을 분출시킨다.• 해령은 마그마가 만들어지는 곳과 분출하는 곳 사이의 거리가 상당히 가깝기 때문에 마그마의 분화작용이 일어나는 시간이 짧아 현무암보다 더 진화한 화산암은 잘 발견되지 않는다. • 물 아래에서 일어나는 분출이기 때문에 독특한 용암류(베개 용암)와 분기공(블랙 스모커)이 발달해 있어 화학 합성을 통해 구축된 생물계에 에너지를 공급하고 있다.• 또한 이곳에서 방출된 화산 기원의 물질은 바다의 여러 조성 조절 작용을 하여 해저에 광물질을 퇴적시키는 공급원이기도 하다.◎ 2.3열 곡대(riftzone): ◎ 대륙이 넓어지면 하부 맨틀에 상승류가 형성되고 맨틀 바위에 감압이 일어난다.• 이에 따라 감압용융이 일어나 마그마가 만들어지게 된다.• 특히 열곡대의 확대가 맨틀프룸의 영향에 의한 것이라면 높아진 온도에 의해 보다 많은 마그마가 만들어지게 된다.• 마그마에 의해 가열된 암석권은 열곡대가 더욱 넓어지도록 하기 때문에 서로 도움이 된다. • 열곡대의 마그마 성질은 워낙 다양하여 아직 많은 것이 이해되지 않고 있다.• 열곡대가 급속히 퍼지거나 지각 두께가 얇고 압력이 낮은 중심부에서는 부화한(enriched) 솔레아이틱 현무암이 나타나지만 압력이 높은 주변부나 발산 속도가 느린 환경에서는 알칼리 현무암 계열이 나타나게 된다.• 또한 현무암과 유문암질 마그마는 자주 발견되지만 중간 단계로 여겨지는 안산암질 화산암이 잘 발견되지 않는 것도 특징적이다.◎2.4 섭입대(subductionzone): ◎해양판이 다른 판과 충돌하면 무거운 해양판은 종종 맨틀에 밀어 넣게 된다.• 이러한 판구조적 환경을 섭입대라 하여 가장 복잡한 마그마 형성 원리를 가지고 있으며 마그마의 성질도 다양하다.• 그러나 근본적인 원인은 물의 공급인데 섭취한 해양판에서 고압 환경에 의해 방출된 물이 판 위쪽에 놓인 맨틀에 스며들게 된다.• 맨틀 암석은 물이 들어가면 용융점이 강하하기 때문에 맨틀이 부분적으로 녹게 된다. ◆절대 마찰이나 온도가 올라가 녹는 것은 아니다.• 녹은 암석은 물과 이산화탄소가 비교적 풍부한 마그마가 되어 위에 얹힌 지각으로 올라오게 된다.• 그래서 지각물질과의 상호작용을 일으켜 섭입대 특유의 화산활동을 만들어낸다.◆섭입대 화산 활동의 가장 큰 특징은 폭발적인 분출이지만 풍부한 유체(물 이산화탄소 등)와 두꺼운 지각이 작용한 결과다.◎ 열점(hot-spot): ◎ 맨틀프룸이 상승하면 감압이 일어나는 동시에 해당 지역에 많은 열을 가하기 위해 마그마가 만들어지게 된다.• 이 때문에 마그마 활동이 활발하게 발생하는데, 특히 맨틀프룸의 맨 앞부분은 규모가 크고 막대한 양의 마그마를 만들어낸다.• 이 때문에 대규모 화산암 지대(Large Igneous Province, LIP)가 만들어질 것으로 여겨진다.◆ 열점에 의한 용융은 비교적 깊은 곳에서 이루어진다는 것이 특징이며 맨틀프룸이 왕성할 때는 부분 용융 정도가 상당히 높아 솔레아이트질 마그마가 형성된다.• 나중에 용융도가 조금 떨어질 무렵에는 알칼리 마그마가 만들어진다.• 보통 특정 지역에 고정되어 지속적으로 화산 활동이 일어나기 때문에 열점은 주변을 살펴보면 보통선상의 배치를 보이게 된다.• 이쯤 되면 지구 굴뚝 같다. 상세한 것에 대하여는, 열점의 항목을 참조.◆ 기타 판내 화산 활동 : · 그 밖에도 화산 활동이 일어날 가능성이 있다. 두꺼운 대륙 지각 아래 암석권에서 지표로 뚫고 올라오는 킴벌라이트 화산 구조가 예로부터 보고되고 있다.• 또 맨틀의 구조적 특성 때문에 플레이트 경계에서 조금 멀리 떨어진 곳에서도 화산이 일어날 수 있다는 해석이 제기돼 백두산처럼 아직 형성원리에 논란이 진행 중인 경우도 있다..52.5 분출물의 종류◆화산에서 분출하는 물질은 그 종류가 다양한데 크게 세 가지로 구분된다.◎ 2.5.1 용암류(lavaflow): ◎ 마그마가 분쇄되지 않고 지표에서 덩어리로 흘러내리는 흐름을 말한다. 화산의 대표적인 분출물이다.◎2.5.2 화산쇄설물(pyroclast): ◎ 화산 분출 시 만들어지는 모든 종류의 파편을 가리키는 말이다.• 마그마에 용해되어 있던 휘발성 성분이 여러 이유로 용출(exsolve)되고 기체압 또는 응력을 가한 결과 주변 암석과 마그마가 파열되어 만들어진다.• 파편은 공중으로 날아갈 때 고체일 수도 있고 액체일 수도 있다.• 액상의 화산 쇄설물이 굳기 전에 퇴적되어 다시 흐르면서 용암류를 만드는 것도 가능하다.• 화산쇄설물은 성분이나 형성과정, 그 결과 만들어지는 형태가 매우 다양한 ‘파편’이기 때문에 크기에 따라 세분한다.◆ 2.5.2.1 화산탄과 화산암괴(volcanic bombs & volcanic blocks): 화산쇄설물 중 지름이 64mm를 넘는 것으로 쇄설성 퇴적물의 대력(cobble) 혹은 그 이상의 크기에 상응한다.ᄀ 空中 공중으로 치솟을 때 액상이었다면 이를 화산탄이라 하고, ᄀ 固体 고체 상태의 암석 파편이었다면 화산암괴와 구분한다.• 화산탄은 포물선을 그리며 날 때 액체였기 때문에 흔히 구형이나 유선형, 혹은 그에 준하는 독특한 조직을 보이게 된다.• 또 바깥쪽만 굳어져 내부는 아직 뜨거운 액체일 수 있으며 바깥쪽이 파열돼 ‘빵껍질’ 같은 조직을 보이기도 한다.• 화산암괴는 대부분의 경우 화산이 분출할 때 파쇄하거나 밀어낸 주변 암석인 경우가 많고, 그래서 다양한 크기의 날카롭게 각진 암석 덩어리가 많다.• ‘주변 암석’에는 화산체의 기반을 이루는 기반암의 경우도 있고, 같은 화산에서 이전에 분출된 화산 분출물인 경우도 있다.• 간혹 하나의 분출에서 먼저 굳어진 마그마 조각이 떠내려가 화산암괴를 이루기도 한다.• 화산탄은 액체였기 때문에 대부분의 크기가 주먹만한 크기에서 남다른 크기에 그친다.• 하지만 화산암괴는 주먹만한 크기부터 집기만한 크기까지 다양하게 발견되는데 강력한 화산 분출에서는 집기만한 화산암괴가 킬로미터 단위까지 튀면서
★프리니식 분출을 일으키고 있는 스프리에르 화산
◈1개요◆지구 내부에서 형성된 마그마(Magma)가 지표면을 뚫고 분출해 용암 등의 물질을 쌓아 만든 산체.• 육지뿐만 아니라 해저에서도 화산 활동이 활발하다(사실 지구에서 일어나는 화산 활동의 대부분은 해저에서 일어난다).• 해저에서 분출이 시작된 화산이 해수면보다 높게 쌓이면 화산섬을 만들어낸다.• 많이 알려진 예로는 제주도와 하와이, 카나리아 제도, 아이슬란드, 산토리니 등이 있다.◆한편 법률상으로는 ‘땅속 깊은 곳에 있는 마그마가 지표 또는 지표 근처에서 분화해 화산재, 화산가스 등이 발생하는 현상’으로 정의된다.• 지진, 쓰나미, 화산의 관측 및 경보에 관한 법률 제2조 제3호.• 화산이라는 단어 자체는 본래 물리적인 지형을 가리키지만 법률상의 정의로는 화산 분출 ‘현상’을 화산이라고 부른다는 것이 차이점이다.◈2 지질학적 원리◆화산은 지구에서 일어나는 화성활동(igneousactivity)의 일환으로 만들어진다.• 따라서 마그마가 만들어지는 것이 선행되고 지표까지 도달하는 과정이 요구된다.ᅡ 마그마(Magma) 형성과 상승◆지구 내부에서 특별한 조건이 만들어지면 암석이 녹게 된다.• 녹는다고 해서 많이 녹는 것은 아니고 부분적으로만 녹는다(절반 이상은 녹지 않는다).• 처음 녹기 시작할 때는 광물 사이에 조금씩 들어가 있는데 이것이 여러 작용을 통해 굳어지게 된다.• 이렇게 뭉치면 마침내 그 덩어리를 마그마라고 부른다.• 특히 그 마그마가 충분한 규모를 가지고 화산의 공급원이 될 때 이 덩어리를 마그마겜(magmachamber)이라고 한다.◆액체 상태가 대부분을 차지하는 마그마는 주위의 다른 암석보다 비중이 적기 때문에 지표면 부근까지 서서히 상승한다.• 이러한 마그마가 지표까지 이르면 지표에 물질을 분출시키고, 이 분출물이 퇴적되면 화산암체(extrusive body)를 형성한다.• 이 중에서 산의 형상을 한 것을 화산(華山)• 산체의 형태나 성질에 따라 세부로 분류된다.◆ 지하 깊이에서는 암석이 유동적이어서 큰 문제는 없지만 지표 가까이 접근하면 암석이 온도가 낮아 단단한 성질(brittle)을 갖게 된다.• 따라서 마그마는 주변 암석의 균열을 일으키거나 균열을 따라 이동하게 된다.(이 과정에서 화산성 지진이 발생할 수 있다) 따라서 마그마의 구조는 매우 복잡하고 상승에 걸리는 시간도 변하기 쉽다.• 이 때문에 마그마는 같은 형성 기원을 가지더라도 성질이 서로 달라질 수 있으며 화산 분출 양상도 달라질 수 있다.• 예를 들어 아래에서 설명하는 옐로스톤 화산 같은 경우는 한 번 분출하는 주기만 수십만 년이다.• 마그마 덩어리가 임계점을 넘으면 화산은 폭발하며 이때 휘발성이 높은 물질은 화산가스로 변해 대기 중에 산란되고 나머지는 용암이나 화산쇄설물로 화구 주변에 쌓여 식는다.◆간단히 말하면 지구의 여드름 같은 것이다.22.1판 구조적 환경◆마그마가 형성되기 위해서는 특정 조건이 부합해야 하기 때문에 어디서도 마그마가 만들어질 수 없다.• 또한 화산이 형성되기 위해서는 지표까지 마그마가 올라가 분출할 수 있어야 하는데 마그마의 점성이 너무 커서 뚫고 나가야 할 지각이 너무 두꺼우면 그것이 불가능해진다.• 이 때문에 대륙 충돌대에서는 마그마는 만들어지지만 화산은 발달하지 않는다.• 대륙 충돌대는 지각 용융(anatexis)이 일어나 화강암질 마그마가 만들어지는데, 점성이 너무 높아 지각 물질이 겹쳐 지각 두께가 매우 두껍기 때문이다.◎ 2.2 해령(mid-ocean ridge): ◎ 가장 많은 화산 활동을 하는 곳으로 보통 오랜 세월 맨틀 물질을 마그마 생성에 소모했기 때문에 불호정성 미량 원소가 결핍된 솔레에이트질 현무암(depleted tholeiitic basalt)을 분출시킨다.• 해령은 마그마가 만들어지는 곳과 분출하는 곳 사이의 거리가 상당히 가깝기 때문에 마그마의 분화작용이 일어나는 시간이 짧아 현무암보다 더 진화한 화산암은 잘 발견되지 않는다. • 물 아래에서 일어나는 분출이기 때문에 독특한 용암류(베개 용암)와 분기공(블랙 스모커)이 발달해 있어 화학 합성을 통해 구축된 생물계에 에너지를 공급하고 있다.• 또한 이곳에서 방출된 화산 기원의 물질은 바다의 여러 조성 조절 작용을 하여 해저에 광물질을 퇴적시키는 공급원이기도 하다.◎ 2.3열 곡대(riftzone): ◎ 대륙이 넓어지면 하부 맨틀에 상승류가 형성되고 맨틀 바위에 감압이 일어난다.• 이에 따라 감압용융이 일어나 마그마가 만들어지게 된다.• 특히 열곡대의 확대가 맨틀프룸의 영향에 의한 것이라면 높아진 온도에 의해 보다 많은 마그마가 만들어지게 된다.• 마그마에 의해 가열된 암석권은 열곡대가 더욱 넓어지도록 하기 때문에 서로 도움이 된다. • 열곡대의 마그마 성질은 워낙 다양하여 아직 많은 것이 이해되지 않고 있다.• 열곡대가 급속히 퍼지거나 지각 두께가 얇고 압력이 낮은 중심부에서는 부화한(enriched) 솔레아이틱 현무암이 나타나지만 압력이 높은 주변부나 발산 속도가 느린 환경에서는 알칼리 현무암 계열이 나타나게 된다.• 또한 현무암과 유문암질 마그마는 자주 발견되지만 중간 단계로 여겨지는 안산암질 화산암이 잘 발견되지 않는 것도 특징적이다.◎2.4 섭입대(subductionzone): ◎해양판이 다른 판과 충돌하면 무거운 해양판은 종종 맨틀에 밀어 넣게 된다.• 이러한 판구조적 환경을 섭입대라 하여 가장 복잡한 마그마 형성 원리를 가지고 있으며 마그마의 성질도 다양하다.• 그러나 근본적인 원인은 물의 공급인데 섭취한 해양판에서 고압 환경에 의해 방출된 물이 판 위쪽에 놓인 맨틀에 스며들게 된다.• 맨틀 암석은 물이 들어가면 용융점이 강하하기 때문에 맨틀이 부분적으로 녹게 된다. ◆절대 마찰이나 온도가 올라가 녹는 것은 아니다.• 녹은 암석은 물과 이산화탄소가 비교적 풍부한 마그마가 되어 위에 얹힌 지각으로 올라오게 된다.• 그래서 지각물질과의 상호작용을 일으켜 섭입대 특유의 화산활동을 만들어낸다.◆섭입대 화산 활동의 가장 큰 특징은 폭발적인 분출이지만 풍부한 유체(물 이산화탄소 등)와 두꺼운 지각이 작용한 결과다.◎ 열점(hot-spot): ◎ 맨틀프룸이 상승하면 감압이 일어나는 동시에 해당 지역에 많은 열을 가하기 위해 마그마가 만들어지게 된다.• 이 때문에 마그마 활동이 활발하게 발생하는데, 특히 맨틀프룸의 맨 앞부분은 규모가 크고 막대한 양의 마그마를 만들어낸다.• 이 때문에 대규모 화산암 지대(Large Igneous Province, LIP)가 만들어질 것으로 여겨진다.◆ 열점에 의한 용융은 비교적 깊은 곳에서 이루어진다는 것이 특징이며 맨틀프룸이 왕성할 때는 부분 용융 정도가 상당히 높아 솔레아이트질 마그마가 형성된다.• 나중에 용융도가 조금 떨어질 무렵에는 알칼리 마그마가 만들어진다.• 보통 특정 지역에 고정되어 지속적으로 화산 활동이 일어나기 때문에 열점은 주변을 살펴보면 보통선상의 배치를 보이게 된다.• 이쯤 되면 지구 굴뚝 같다. 상세한 것에 대하여는, 열점의 항목을 참조.◆ 기타 판내 화산 활동 : · 그 밖에도 화산 활동이 일어날 가능성이 있다. 두꺼운 대륙 지각 아래 암석권에서 지표로 뚫고 올라오는 킴벌라이트 화산 구조가 예로부터 보고되고 있다.• 또 맨틀의 구조적 특성 때문에 플레이트 경계에서 조금 멀리 떨어진 곳에서도 화산이 일어날 수 있다는 해석이 제기돼 백두산처럼 아직 형성원리에 논란이 진행 중인 경우도 있다..52.5 분출물의 종류◆화산에서 분출하는 물질은 그 종류가 다양한데 크게 세 가지로 구분된다.◎ 2.5.1 용암류(lavaflow): ◎ 마그마가 분쇄되지 않고 지표에서 덩어리로 흘러내리는 흐름을 말한다. 화산의 대표적인 분출물이다.◎2.5.2 화산쇄설물(pyroclast): ◎ 화산 분출 시 만들어지는 모든 종류의 파편을 가리키는 말이다.• 마그마에 용해되어 있던 휘발성 성분이 여러 이유로 용출(exsolve)되고 기체압 또는 응력을 가한 결과 주변 암석과 마그마가 파열되어 만들어진다.• 파편은 공중으로 날아갈 때 고체일 수도 있고 액체일 수도 있다.• 액상의 화산 쇄설물이 굳기 전에 퇴적되어 다시 흐르면서 용암류를 만드는 것도 가능하다.• 화산쇄설물은 성분이나 형성과정, 그 결과 만들어지는 형태가 매우 다양한 ‘파편’이기 때문에 크기에 따라 세분한다.◆ 2.5.2.1 화산탄과 화산암괴(volcanic bombs & volcanic blocks): 화산쇄설물 중 지름이 64mm를 넘는 것으로 쇄설성 퇴적물의 대력(cobble) 혹은 그 이상의 크기에 상응한다.ᄀ 空中 공중으로 치솟을 때 액상이었다면 이를 화산탄이라 하고, ᄀ 固体 고체 상태의 암석 파편이었다면 화산암괴와 구분한다.• 화산탄은 포물선을 그리며 날 때 액체였기 때문에 흔히 구형이나 유선형, 혹은 그에 준하는 독특한 조직을 보이게 된다.• 또 바깥쪽만 굳어져 내부는 아직 뜨거운 액체일 수 있으며 바깥쪽이 파열돼 ‘빵껍질’ 같은 조직을 보이기도 한다.• 화산암괴는 대부분의 경우 화산이 분출할 때 파쇄하거나 밀어낸 주변 암석인 경우가 많고, 그래서 다양한 크기의 날카롭게 각진 암석 덩어리가 많다.• ‘주변 암석’에는 화산체의 기반을 이루는 기반암의 경우도 있고, 같은 화산에서 이전에 분출된 화산 분출물인 경우도 있다.• 간혹 하나의 분출에서 먼저 굳어진 마그마 조각이 떠내려가 화산암괴를 이루기도 한다.• 화산탄은 액체였기 때문에 대부분의 크기가 주먹만한 크기에서 남다른 크기에 그친다.• 하지만 화산암괴는 주먹만한 크기부터 집기만한 크기까지 다양하게 발견되는데 강력한 화산 분출에서는 집기만한 화산암괴가 킬로미터 단위까지 튀면서