▣ 화산 ( 火山 , Volcano )
★ 열극분출(Fissure eruptio n)을 하고 있는 아이슬란드-바울다르붕가(Bararbunga)를 하고 있는 아이슬란드-바울다르붕가 (Bararbunga
★프리니식 분출을 일으키고 있는 스프리에르 화산
◈개요◆지구 내부에서 형성된 마그마가 지표면을 뚫고 분출해 용암 등의 물질질을 쌓아올린 산체.육지 뿐만이 아니라, 해저로부터도 화산 활동이 활발하다(사실, 지구에서 일어나는 화산 활동의 대부분은 해저에서 일어난다).•해저에서 분출이 시작된 화산이 해수면보다 높게 쌓이면 화산섬을 만들어낸다.잘 알려진 예로는 제주도와 하와이, 카나리아 제도, 아이슬란드, 산토리니등이 있다.◆한편 법적으로는 땅속 깊숙이 있는 마그마가 지표면 또는 지표면 근처에서 분화해 화산재, 화산가스 등이 발생하는 현상으로 정의된다.지진, 해일, 화산 관측 및 경보에 관한 법률 제2조 제3호.화산이라는 단어는 본래 물리적인 지형을 가리키지만 법률상의 정의로는 화산 분출의 현상을 화산이라고 부른다는 것이 그 차이다.◈2 지질학적 원리◆화산은 지구에서 일어나는 화성 활동의 일환으로 만들어진다.따라서 마그마가 만들어지는 것이 선행되어 지표까지 도달하는 과정이 요구된다.따라서 마그마의 형성 및 상승◆지구 내부에서 특별한 조건이 만들어지면 암석이 녹는 것이다.· 녹았다고 해서 많이 녹는 것은 아니고, 부분적으로만 녹는다(반 이상은 녹지 않는다).처음에 녹기 시작할 때는 광물의 사이에 뚝뚝 들어가 있었지만, 이것이 여러가지 작용으로 굳어진다.이렇게 뭉치면 마침내 그 덩어리를 마그마라고 부른다.•특히 그 마그마가 충분한 규모를 가지고 화산의 공급원이 될 때 이 덩어리를 마그마 덩어리(magmachamber)라고 한다.◆액체 상태가 대부분인 마그마는 주변의 다른 암석보다 비중이 적기 때문에 지표면 근처까지 서서히 상승한다.• 이러한 마그마가 지표면까지 오면 지표면에 물질을 분출시키고, 이 분출물이 퇴적되면 화산암체(extrusive body)를 형성한다.이 중에서 산 모양을 한 것을 화산이라고 부른다.산체의 모조나 성질에 의해서 세부적으로 분류된다.◆지하 깊은 곳에서는 암석이 유동적이어서 큰 문제는 없지만 지표 가까이 다가가면 암석이 온도가 낮아 딱딱한 성질을 띠게 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 가졌어도 성질이 서로 바뀔 수 있으며 화산 분출 양상도 바뀔 수 있다.·예를 들어 이하에 설명하는 옐로스톤 화산의 경우는 한 번 분출하는 주기만 해도 수십만 년이다.마그마 덩어리가 임계점을 넘으면 화산이 폭발하고 휘발성이 높은 물질은 화산가스로 변해 대기 중으로 퍼지고 나머지는 용암이나 화쇄물에 의해 분화구 주변에 쌓여 식는다.◆간단히 말하면 지구의 여드름 같은 것이다.ā2.1판 구조적 환경◆마그마가 형성되려면 특정 조건이 맞아야 하므로 어디서든 마그마가 만들어질 필요는 없다.또 화산이 형성되려면 지표면까지 마그마가 올라가 분출할 수 있어야 하는데 마그마의 점성이 너무 커 뚫어야 하는 지각이 너무 두꺼우면 그것이 불가능해진다.·이 때문에 대륙 충돌대에서는 마그마가 만들어지지만 화산은 발달하지 않는다.•대륙충돌대는 지각용융(anatexis)이 일어나고 화강암질 마그마가 만들어지는데, 점성이 너무 높아 지각물질이 겹쳐 지각두께가 매우 두껍기 때문이다.◎2.2 해령(mid-ocean ridge):◆가장 많은 화산활동을 하는 곳으로, 보통 오랜 세월 동안 맨틀물질을 마그마 생성에 소모했기 때문에 불호정성 미량원소가 결핍된 솔레아이트질 현무암(deplete dtholeiitic basalt)을 분출시킨다.해령은 마그마가 만들어지는 곳과 분출되는 곳과의 거리가 상당히 가까워 마그마의 분화작용이 일어나는 시간이 짧고 현무암보다 진화한 화산암은 잘 발견되지 않는다. •물 밑에서 일어나는 분출로 독특한 용암류(베개용암)와 분기공(블랙스모커)이 발달되어 있어 화학합성으로 구축된 생물계에 에너지를 공급하고 있다.또 이곳에서 방출된 화산 기원 물질은 바다의 여러 조성을 조절하고 해저에 광물질을 퇴적시키는 공급원이기도 하다.◎2.3 열곡대(rift zone):◆대륙이 넓어지면 아래쪽 맨틀에 상승류가 형성돼 맨틀암에 감압이 일어난다.이것에 의해 감압 용융이 일어나 마그마가 생기게 된다.특히 열곡대의 확장이 맨틀 플룸의 영향에 의한 것이라면 높아진 온도에 따라 더 많은 마그마가 만들어지게 된다.•마그마에 의해 가열된 암석권은 열곡대를 더 잘 열기 때문에 서로 도움이 된다. 열곡대의 마그마 성질은 너무 다양해서 아직까지도 대부분이 이해되지 않고 있다.늑골대가 빨리 열리거나 지각이 얇아 압력이 낮은 중심부에서는 부화한(enriched) 솔레아이틱 현무암이 나타나지만 압력이 높은 주변부나 발산속도가 느린 환경에서는 알칼리 현무암 계열이 나타난다.•현무암과 유문암질마그마는 흔히 발견되지만 중간단계로 여겨지는 안산암질화산암이 잘 발견되지 않는 것도 특징이다.◎2.4 섭입대(subduction zone):◆해양판이 다른 판과 충돌하면 무거운 해양판은 종종 맨틀에 밀린다.•이러한 판구조적 환경을 섭입대라 하는데, 가장 복잡한 마그마 형성원리를 가지고 있으며 마그마의 성질도 다양하다.•그러나 근본적인 원인은 물의 공급인데, 섭입한 해양판에서 고압환경으로 방출된 물이 판 위에 놓인 맨틀에 침투한다.·맨틀암석은 물이 들어가면 용융점이 강하하기 때문에, 맨틀이 부분적으로 녹는다. ◆마찰이나 온도가 절대로 올라가서 녹는 것이 아니다.녹화된 암석은 물과 이산화탄소가 비교적 풍부한 마그마를 이루면서 위에 올려진 지각으로 올라온다.그래서 지각물질과의 상호작용을 일으켜 섭입대 특유의 화산활동을 만들어낸다.◆섭입 대화산 활동의 가장 큰 특징은 폭발적인 분출이지만 풍부한 유체(물과 이산화탄소 등)와 두꺼운 지각이 작용한 결과다.◎열점(hot-spot):◆맨틀프룸이 상승하면 감압이 일어남과 동시에 그 지역에 많은 열을 가하기 때문에 마그마가 만들어지게 된다.·이 때문에 마그마 활동이 활발히 발생하는데, 특히 맨틀룸의 맨 앞부분은 규모가 크고 막대한 양의 마그마를 만들어 낸다.·이 때문에 대규모 화산암 지대(Large Igneous Province, LIP)가 만들어질 것으로 생각된다.◆ 열점에 의한 용융은 비교적 깊은 곳에서 이루어지는 것이 특징이며, 맨틀푸룸이 성행할 때에는 부분용융의 정도가 상당히 높아 솔레아이토질 마그마가 형성된다.•나중에 용융도가 조금 떨어질 무렵에는 알칼리 마그마가 생긴다.보통 특정지역에 고정되어 지속적으로 화산활동이 일어나기 때문에 열점은 주변을 살펴보면 보통 선상의 배치를 보이게 된다.이것은 지구의 굴뚝이나 다름없다. 자세한 사항은 10점 항목 참조.◆기타 플레이트 내부의 화산활동: ·그 외에도 화산활동이 일어날 수 있다. 두꺼운 대륙 지각하의 암석권에서 지표로 올라오는 킴벨라이트 화산구조가 오래 전부터 보고된 바 있고, 맨틀의 구조적 특성 때문에 판 경계에서 조금 떨어진 곳에서도 화산이 일어날 수 있다는 해석이 제기돼 백두산처럼 아직 형성원리가 논의가 진행 중인 경우도 있다.2.5 분출물의 종류◆화산에서 분출되는 물질은 그 종류가 다른데, 크게 세 가지로 구분된다.◎2.5.1 용암류(lava flow):◆마그마가 분쇄되지 않고 지표에서 덩어리가 무너져 내리는 흐름을 말한다. 화산의 대표적인 분출물이다.◎2.5.2 화산 쇄설물(pyroclast):◆화산 분출 때 만들어지는 모든 종류의 파편을 말한다.•마그마에 용해되었던 휘발성 성분이 여러가지 이유로 용출(exsolve)되면서 기체압 또는 응력을 가한 결과 주변의 암석과 마그마가 파열되어 만들어진다.파편은 공중에 튈 때 고체일 수도 있고 액체일 수도 있다.•액상 화산 쇄설물이 굳기 전에 퇴적돼 다시 흐르면서 용암류를 만들 수도 있다.화산쇄설물은 성분이나 형성과정, 그 결과 만들어지는 형태가 매우 다양한 파편이기 때문에 크기에 따라 세분된다.◆2.5.2.1 화산탄과 화산암괴(volcanic bombs & volcanic blocks):화산 쇄설물 중 지름이 64mm가 넘는 것으로 쇄설성 퇴적물의 힘(cobble) 또는 그 이상의 크기에 상응한다.空中공중으로 튕길 때 액상일 경우 이를 화산탄이라 하고, 固体고체 상태의 암석 파편일 경우 화산암괴로 구분한다.화산탄은 포물선을 그리며 날 때 액체이기 때문에 구형이나 유선형, 또는 그에 준하는 독특한 조직을 보인다.또 표면만이 굳어져, 내부는 아직 뜨거운 액체인 경우가 있으므로 표면이 파열해 ‘빵껍질’과 같은 조직을 보이기도 한다.화산암괴는 대부분 화산이 분출할 때 부서지거나 밀어낸 주변 암석인 경우가 많고, 그래서 다양한 크기의 날카롭게 각진 암석덩어리가 많다.•주변암석은 화산체의 기반을 이루는 기반암일 수도 있고 같은 화산에서 이전에 분출된 화산분출물일 수도 있다.가끔 하나의 분출로 먼저 굳어진 마그마의 조각이 흘러가 화산의 암괴를 이루기도 한다.화산탄은 액체였기 때문에 대부분의 크기가 주먹 크기에서 사람 정도의 크기에 그친다.•그러나 화산암괴는 주먹만한 크기부터 집채만한 크기까지 다양하게 발견되는데, 강력한 화산 분출로 집채만한 화산암괴가 킬로미터 단위까지 튀어 나오면서