▣화산◈처럼 보기(화산과 관련된 추가 용어 설명)☯화산과 관련된 용어, 지형 정리◆학계에서 화산과 관련된 특별징수적인 모습을 세부적으로 분류하면서 사용할 용어들을 정리합니다.▣ 용암(바위바위, Lava
★화산 분출물 중 암석이 녹아 만들어진 붉게 빛나는 뜨거운 액체.
◈화산 퇴적물의 일종(일종)인 암과 마그마(Magma)의 구분◆용암은 단순히 마그마에서 가스가 빠져나온 것을 가리키는 용어가 아니다.중학교/고등학교의 교과서등에서는 마그마가 지상에 분출해 가스가 빠지면 용암이 된다고 하는 식으로 설명하지만, 이 기술은 오해의 여지가 있다.◆비록 용암은 녹은 암석을 말하며 마그마는 암석이 녹아 만들어진 것이지만 두 가지는 정의에서 용례까지 다르다.첫째, 마그마는 지하에 있는 덩어리를, 용암은 지표에서 분출 완료한 대상을 가리키는 용어이다.둘째, 화산은 지하에 있는 마그마를 다양한 방식으로 분출시킬 수 있으며 이 가운데 용암은 녹은 암석이 덩어리째 분출된 물질을 말한다. 화산 쇄설물도 마그마에서 가스가 빠져나와 굳어진 마그마 덩어리가 퇴적되는데 이를 용암이라 부르지 않는다.•그래서 용암이란 녹은 암석이 덩어리 형태로 흐르거나(용암류) lava flow가 분출하는(화산탄, lava bomb) 경우 그 덩어리 혹은 굳어진 암석을 말한다.◆물론 용암은 마그마에 비해 훨씬 낮은 압력(대기압)에 놓인 용융물이므로 휘발성 물질이 당연히 빠지기 쉬운 환경이다.따라서 용암의 휘발성 성분을 분석하면 마그마의 성분을 대변하기 어렵다.•또한 용암은 하나의 흐름이라도 시간이 지남에 따라 휘발성 물질의 농도가 다르기 때문에 최대한 급랭시킨 경우에만 용암 자체의 성질을 의미하는 것으로 간주한다.· 마그마 자체의 휘발성분을 찾고 싶을 때는 확산이 어려운 상태로 갇혀 있는 특별한 경우에 가능.•실제로 용암을 분석해 보면 본래 4wt.8% 정도 물을 포함한 섭입대 용암류가 흘러 굳어질 때 처음에는 거의 4wt.2%를 가지지만 굳어지면 약 1wt 내외의 휘발 성분만을 잔류시킨다는 것을 확인할 수 있다.반대로 용암 또한 휘발성 물질을 어느 정도 보유하고 있는 물질이라는 뜻이기도 하다.◆이 때문에 화산학에서 용암에 대해 설명할 때 통상 용암이 흐르는 양상에 대한 설명이 강조되고 있다.따라서 용암의 흐름 양상을 지배하는 점성이 중요하며, 점성을 지배하는 온도, 성분, 기체 함량 등이 용암을 설명할 때 주로 다뤄진다.•결국과 같은 화산암을 분석해도 분석하는 대상이 용암이었는지, 화산탄이었는지, 화산 쇄설물이었는지에 따라 도출되는 값의 의미는 달라진다.점성◆용암은 흐르는 것이 가장 중요한 특성으로, 점성은 용암을 구별하는데 결정적인 기준을 제공한다.용암의 점성은 용암 내에 포함된 고체 물질의 함량과 규산염이 얽힌 상태(degree of polymerization)에 따라 달라진다.고체 물질이라고 하면 성장한 반정(phenocryst)을 말하며, 온도가 내려가고 있는 마그마는 반정이 더 자라기 쉬운 환경인 만큼 온도가 고온일 경우 자연스럽게 반정량도 조금 줄어드는 경향을 보인다.규산염이 얽혀 있는 것은 규소와 공유 결합하고 있는 산소가 또 하나의 규소와 공유 결합하는 것을 의미한다.이것은 높은 온도, 휘발성 물질의 함량, 또는 알칼리 양이온의 함량에 반비례하는 경향을 가지고 있다.•그래서 높은 온도, 풍부한 물, 풍부한 알칼리 원소를 가지는 용암은 점성이 매우 낮다.◆그러나 무엇보다 규산염의 얽힘을 지배하는 것은 규산염의 함량 그 자체다.따라서 규산염 함유량이 높은 용암은 점성이 높아진다.따라서 용암을 구분함에 있어 대부분 규산염 함량이 낮은 현무암질(=고철질) 용암류와 분화된 마그마에서 유래한 안산암질 내지는 유문암질 용암류로 대별된다.현무암질용암류는 점성이 비교적 낮아 케첩 정도의 점성을 지니는데 비해 유문암질용암류의 점성은 땅콩버터 정도로 높다.◆같은 현무암질 용암류라도 앞의 온도 휘발성 물질과 알칼리 원소의 함량에 따라 점성이 달라질 수 있다.•이는 휘발성 물질과 알칼리 원소는 규소-산소-규소 간의 결합을 끊는 역할을 하기 때문이다. 예를 들어 물(H2O)은 이 결합을 다음과 같이 끊을 수 있다.Si-O-Si+H2O=Si-OH+HO-Si◆또, 온도도 중요하고, 1매의 현무암질 용암류에서도, 흐르는 중심부는 재빠르게 흐르는 형태이지만, 온도가 낮은 주변부는 보다 느리고 점성이 높고, 버스가 되는 형태가 된다.ā 형태와 종류◆상기 점성에 따른 특성으로 인해 형태는 크게 현무암질 용암류가 갖는 특성과 규장질 용암류로 크게 나눌 수 있다.지구에서 가장 많이 발견되는 용암류는 현무암질 용암류로 대체로 온도가 1000~1200도 정도의 고온이다.규장질 용암류는 보통 800~900도 정도를 생각하면 된다.◆용암의 흐름은 용암의 점성뿐 아니라 용암을 얼마나 분출하는가에도 영향을 많이 받는다.가장 많이 관찰되는 용암류의 흐름은 소량이 분출되는 때인데, 이 분출은 대개 하와이에서의 관찰을 기준으로 설명되어 왔다.◆흔한 현무암질용암류는 가장 바깥쪽이 급랭하고 거무스름한 껍질을 갖게 된다.급랭한 바깥이기 때문에 용암류는 다양한 구조를 가진다.어느 정도 흐르는 양이 한정되어 있는 경우, 비교적 넓고 얇은 흐름이 된다.•이때 용암은 외피가 단단해지고 내부가 흐르면서 최전방에 압력을 가하다가 조금씩 폭발하면서 혀 모양의 돌출된 덩어리를 만들면서 진행된다.•계곡과 같은 한정된 구조 때문에 온도 손실이 최소화되거나 양이 많아 온도가 높게 유지되면 그 두께 때문에 용암은 강물처럼 흐른다.·이때 주변부가 굳어 제방을 만들면서 단열효과를 주고, 따라서 상당히 멀리 흐른다.•이러한 흐름이 계속되면 상부까지 제방을 덮으면서 용암류 내부만 빠르게 흐르는 단열구조를 만들게 되는데 이를 용암튜브(lavatube)라고 한다.·당연히, 지표에 따라서 흐르는 것보다 속도도 빠르고, 높은 온도도 잘 보존된다.이 용암튜브를 흐르던 용암은 빠지고 남은 공간은 나중에 용암터널이 된다.◆ 방금 분출한 현무암질 용암류는 보통 점성이 낮게 흐르면서 독특한 형태를 보이는데, 이 모습이 마치 밧줄이 겹쳐진 모양을 닮았다고 해서 ‘밧줄 구조(ropestructure)’라고 부르며, 이러한 용암을 로피 용암(ropylava)이라고 부른다.·또는 이것을 파호이호이 용암(pahoe hoe lava)이라고 한다(이 문서 상단의 사진).그러나 이보다 점성이 높아지면 용암이 흐르는 데 제약이 많이 걸리고 응력이 강하게 작용해 용암이 파쇄된다.•그래서 덩어리가 큰 용암덩어리가 부서지면서 진행되는데 이것을 아아 용암(aalava)이라고 한다.하와이의 원주민이 이것이 식어서 생긴 지표면을 걸으면 아프다고 해서 이렇게 이름이 붙여졌지만 막 깨진 용암유리가 사방을 덮고 있어 매우 날카롭게 전진했을 때 유리가 서로 스치는 소리가 난다.하나의 용암에서도 부위나 시간, 위치에 따라 아아 용암과 빠호이호이 용암이 공존할 수도 있다.•흐르기만 하는 용암은 줄줄 흐르는 파호이호이 용암이지만, 시간이 지나 멀리까지 이르면 아아 용암으로 변환되는 것은 전형적이다.◆용암류가 흐르지 않고 특정 장소에 쌓여 식지 않고 유지될 경우 이를 용암호(lavalake)라고 부른다.보통 화산 크레이터로 발달하지만 안정적인 용암 공급이 필수적이다.•대부분의 용암호는 낮은 점성과 상당한 마그마 공급이 보장되어야 하기 때문에 현무암질로 되어 있지만, 드물게 분화한 마그마인 향암질 용암호도 존재한다!
★바닷속에서 관찰되는 베개 용암의 예
◆반대로 깊은 물 속에서 분출되는 현무암질 용암은 매우 많은 물 때문에 표면이 갑자기 식고, 그에 따라 용암이 중력에 의해 번지지 않고 그대로 굳어진다.그리고 새로운 용암이 밀어내는 압력과 냉매에 의한 수축에 의해 발달하는 균열을 깨고 새로운 용암덩어리가 흘러나온다.•이 과정을 통해 깊은 물 속의 용암은 치약을 짠 것 같은 형태로 발달하는데, 이를 보통 베개 용암(pillow lava)이라고 한다.•양치용 용암(tooth paste lava)이라는 표현도 쓴다.하와이 해저에서 촬영된 베개 용암의 생성과정, 대체로 베개 용암이 가장 많이 존재하는 곳은 단연 해저로 지구상의 거의 모든 용암을 분출하고 있는 중앙해령에서 흔히 관찰되며 대체로 베개 용암은 해양 지각의 상징과 같다.·하지만 물만 많으면 되기 때문에, 담수에서도 발달 가능하다.콜롬비아나 남한의 연천에서 민물로 발달한 사례가 목격된다.•한편 물속에서 분출된 용암은 단순히 식는 것 뿐만 아니라 주변의 물을 급격히 팽창시켜 주변 외피를 파열시키기도 하는데 그런 조각들이 얽혀 용암 주변에 굳어지게 된다.•이와 같이 굳어진 암석을 「hyaloclastite」라고 부르며, 수성 분출로 자주 관찰된다.◆반대로, 온도가 낮고 규산염이 풍부하게 되는 규장질 마그마는 점성이 매우 높다.이 때문에 안산암이나 유문암에 해당하는 마그마는 폭발적으로 분출하는 경향이 강해진다.그 때문에 현무암질 용암류보다 관찰되는 빈도가 현저히 적으며 실제로도 드물다.•그러나 휘발성 물질이 풍부하지 않거나, 잘 보존되지 않으면 분화된 성분의 용암도 잘 발달한다.점성이 높고 큰 덩어리로 흘러 부서지는 용암의 흐름을 블록 용암(blocky lava) 또는 괴상 용암이라고 부른다.•어떤 마그마에 기원을 두느냐에 따라 다르지만 극단적인 용암류의 경우 굳어 거대한 흑요석층이 되기도 한다.•이러한 높은 점성의 용암은 보통 넓은 면적을 덮기 어렵고 주변에 누적돼 많게는 화산돔(volcanic dome)이 된다.화산돔은 내부에서 공급되는 화산물질에 의해 커지거나 성장하는 추세다.화도를 봉쇄하는 원인이 되어, 내부나 외부에서 성장하는 화산 돔은 내부 압력을 증가시켜 격렬한 폭발을 일으키기도 한다.특히 화산돔이 불안정하게 무너져 예상치 못한 화산 쇄설류를 형성하기도 한다.◆극도로 희귀한 경우이지만 카르보네타이트, 즉 탄산염 용암류도 존재한다.문자 그대로 용암의 성분이 석회암과 비슷한 경우. 통상 용암류의 점성을 결정하는 요소가 규산염 간에 중합체를 이루는 현상임을 감안할 때 카보네타이트 용암류의 점도가 매우 낮음을 알 수 있다.•일반적인 용암류에 비하면 거의 물과 같이 흐르는 수준이며 온도도 훨씬 낮아 500도까지 내려간다.이러한 낮은 온도 덕분에, 꽤 가까이에서(1~2m정도) 관찰할 수 있다.카보나타이트 용암류는 풍화에 매우 약하여 용암류의 기록이 없어지기 쉽고 분출 직후에 공기 성분과 반응하여 본래의 마그마 성분은 표층으로부터 서서히 없어져 간다.용암의 색깔도 매우 짙은 검은 색으로 외피는 오히려 새하얗다. 현생화산으로 이들 용암을 흐르는 화산은 하나뿐이지만 탄자니아의 올데이 노랭가이 산(마사이알로 신의 산)이다.이런 용암류를 분출시키는 카보네타이트 마그마가 식으면 카보네타이트의 심성암을 만드는데, 암석 전체가 잘 자란 분해석으로 가득 차 있다◆유황을 많이 포함한 용암류의 경우, 유황이 연소해 특유의 푸른 불꽃을 일으킵니다.•이러한 경우는 극히 드물지만, 용암과 함께 흐르면서 장관을 만들기도 한다.•밤이면 이런 파란색이 두드러져 마치 용암이 파랑처럼 관찰된다.◆한편 인간이 경험하지 못한 규모의 용암류도 존재한다.•용암 퇴적층 안에는 분출된 양이 너무 많아서 오늘날 관찰 가능한 용암류로는 상상할 수 없는 것이 있는데, ‘홍수’ 용암(flood basalt)이라는 이름이 있다.이러한 다량의 분출로 퇴적된 영역 혹은 암체를 대규모 화성지대(Large Igneous Province, LIP)라고 한다.•데칸 트랩(Decan Trapps)과 시베리아 트랩이 대표적이다.◆또한 비록 지금은 분출할 가능성이 없지만 지구가 훨씬 뜨거웠던 옛날로 흐른 용암은 지금보다 온도가 높았다.•이 고대 용암류는 1600도를 오르락내리락했고 점성도 더 낮아 마그네슘 함량도 훨씬 높았다.•실제로 지구가 뜨겁고 격렬할 때 분출된 물질인 만큼 대량으로 배출되는 양도 많았을 것이다.다만 용암의 연령이므로 지구상에 드물게 보존되고 있다.•이 코마티에이트 용암류는 지표와의 보다 높은 온도차와 마그네슘이 매우 높다는 성질 때문에 감람석이 나뭇가지처럼 굳어 있는데, 이런 조직을 스피니펙스(spinifex) 조직이라고 부른다.◈위험요소◆비록 화산이 가져오는 현상들 가운데 비교적 속도가 느리고 예측 가능하며 위험도는 상대적으로 낮을 것으로 평가되지만 어디까지나 상대적인 것이다.용암류도 매우 위험한 현상이다.용암류는 기본적으로 온도가 높은 유체이다.또 거품이 튕겨 용암 파편이 튀는 경우가 있어 주의가 필요하다. 용암 자체의 기체 성분 뿐만이 아니라, 용암이 지면을 흐르면서 지면에 포함되는 수분등이 증발하고, 이것이 거품이 되어 용암 위에서 폭발하기도 한다.◆용암류는 상당히 두껍게 흘러내려 흐름이 멈추면 바닥의 지형이 영원히 변하기 때문에 인명피해는 피할 수 있어도 재산피해는 불가피하게 발생한다.·대부분 용암은 한 번 흘러서 멈추지 않고 기원 마그마의 공급이 끊길 때까지 계속 분출하므로 사실상 막을 방법도 없다. 느리고 예측 가능하지만 막을 수 없기 때문에 사람들은 미리 대피하지만 옮기지 못하는, 집 등의 재산은 그대로 포기해야 한다.최근(2018년) 하와이의 분출로 인한 피해 양상이 이러한 특성을 잘 보여주고 있다.◆마그마에서 공급이 활발할 때에는 용암의 흐름이 많고, 강을 이루어 흐르게 되며, 이때 주류에 가까이 접근하는 것은 매우 위험하다.그러나 분출이 상당히 안정적이 되고 흐름의 끝에 있는 경우에는 위에서 설명한 바와 같이 여러 겹의 ‘혀’를 내고 천천히 흐르기 때문에 가까이서 관찰할 수 있다.•용암에 관한 많은 영상(특히 즐거움을 추구하는 영상)들은 바로 이러한 첨단의 소량의 흐름을 이용하는 것이다.•영화에서 다량의 용암이 콸콸 쏟아지는 연출을 보여주지만 대부분의 영상은 이런 소량의 흐름을 이용하기 때문에 두 연출의 괴리가 존재한다.◆에도 점성이 낮은 용암이 다량 나올 때는 상상하기 어려운 속도로 흘러 재해를 일으키기도 한다.•니라공고(Nyiragongo) 화산의 갑작스러운 분출은 대표적인 사례로 꼽힌다. 이곳에는 알칼리 함량이 매우 높은 용암호가 있었는데 1977년 호수 벽면이 무너지면서 호수 용암이 방출됐다.방출된 용암은 시속 60km의 매우 빠른 속도로 사면을 흘러내려 이러지도 저러지도 못하고 마을을 덮쳐 70명 이상의 희생자를 냈다.이 화산은 2002년에 측면에서 다시 분출해 다량의 화산기체를 분출해 100명이 넘는 사망자를 냈다.◆기타◆용암은 대중문화에서 매우 고온의 자연현상의 상징으로 묘사된다.·이 때문인지 접촉하는 모든 것을 녹여 흔적도 없이 파괴하는 공포의 물질이라는 잘못된 인식이 있다.•그러나 위에서 살펴본 바와 같이 대부분의 용암은 양이 적고 위협적인 인상을 주지 않는다.•사람들의 상상과는 달리 예측 가능한 작은 용암류는 방열복 없이 접근이 가능하다.•또 지표의 형태나 마그마의 성질에 따라서는 극도로 위험한 용암류도 존재하기 때문에 기본적으로 접근할 때는 안전을 확인할 필요가 있다.아래는 그러한 소량의 용암류를 이용한 영상이다.동영상 생략★하와이의 용암이 흘러내리는 도중에 몬스터, 에너지, 캔을 놓은 영상. 용암이 흘러내리면 캔이 녹기는커녕 오히려 조금 탄 채 용암에 떠내려가는 모습을 볼 수 있다.콜라캔을 활용한 다른 영상용암을 쓰레기 소각장으로 사용할 수 없는 이유다.
◆실제 용암의 온도는 위에서 설명한 것처럼 700-1300도 정도니까 상상과 달리 아무리 뜨거워도 쇠도 녹이지 못하고 흐물흐물해지는 수준에 그친다.•그래서 학자들이 연구할 때, 그냥 양동이를 가져가서 삽으로 떠내면.실은 양동이등에서 퍼 넣는데는 모두 이유가 있다.용암이 최대한 본래의 성분을 유지하기 위해서는 급랭 해야 한다.따라서 물과 같이 빨리 굳힐 수 있는 것 속에 넣어야 한다.양동이에 물 등을 담아 용암덩어리를 빠르게 넣어 급랭시킨 뒤 물에 오염된 표피성분을 제거하고 내부의 급랭한 용암을 연구하는 것이 유리하다.용암의 열기를 이용해 소시지를 굽는 (!) 진풍경을 보여주기도 한다.용암이 매우 위험한 것은 부인할 수 없는 사실이지만 영화 볼케노에서 인간이 한순간에 녹아 죽는 장면을 보고 충격을 받은 사람이 많아서인지 인간이 용암 위에 오르자마자 매우 잔혹하게 녹아내린다고 생각하는 사람이 많다.•매우 높은 확률로 죽기는 마찬가지지만 인식과 달리 영화처럼 순식간에 녹아들지는 않고 영화보다 약간 느린 속도로 닿은 부위부터 타면서 불이 붙다가 서서히 녹아내리는 방식으로 진행될 가능성이 높다.이 실험에서는 높은 곳으로부터 떨어뜨려 용암안에 깊게 들어가, 불타고 나온 가스가 폭발을 일으켰다. 그리고 용암은 암석으로 되어 있어 비중이 크고 사람이 낮은 위치에서 떨어지면 위로 뜰 수 있다.이 영상에서는 평범한 등산화로 가볍게 밟거나 떼거나 하는 정도로 아무런 문제가 없는 것을 알 수 있다.◆그래도 무서운 자연재해로서의 이미지는 유지되어 왔기 때문에, 게임등에서는 자주 즉사 트랩으로서 등장한다.•용암에 상처가 나는 것만으로도 상당히 잔혹한 묘사로 느껴지기 때문인지 창작물에서 캐릭터가 용암에 빠져 죽는 연출은 매우 드물게 나온다.용암호에 제물을 바치거나 익사하는 연출은 종종 등장한다.나무위키백과사전의 도움으로 공부한 내용.