화산과 마그마

화산폭발예측

화산은 지구 내부에 녹아 있는 마그마와 가스가 한데 모여 내부의 강한 압력에 의해 지각의 벌어진 틈으로 분출하여 형성됩니다. 화산은 삿갓 모양을 한 화산은 다른 산하고 연결되어 있지 않으며 봉우리 부분이 움푹 패여 있는 특징을 가지고 있습니다.

 

화산 분출물은 기체, 액체, 고체 등의 여러 형태로 뿜어져 나오는데, 때로는 주변 생태계와 인간과 인간들의 거주지까지 파괴할 만큼 위력이 강하기 때문에 화산 폭발을 예측하는 것은 중요합니다. 화산 폭발이 임박한 지역에서는 지진활, 지표면의 변형, 가스 분출, 온도 변화 등이 발생하기 때문에 이러한 현상을 복합적으로 관찰함으로써 폭발을 예측할 수 있습니다.

 

먼저 마그마가 지표면 가까이 상승하는 움직임은 지진을 일으킵니다. 이 지진은 움직임을 기록하는 기계인 지진계에 의해 감지되고 기록될 수 있는데 지구 내부 또는 표면을 따라 전파되는 지진파는 먼저 도착하는 P-wave (primary wave)와 나중에 도착하는 S-wave(secondary wave)로 나뉩니다. 또한 지표면이 변형되는 현상은 마그마가 지표 아래에서부터 상승하면서 화산의 정상과 경사면에 변화를 유발하기 때문에, 폭발의 중요한 징후가 됩니다.

 

또 다른 예측 수단은 아황산가스 등의 가스 분출입니다. 화산 폭발 전 높은 수치의 아황산가스가 측정되는데, 이는 지표 근처로 상승한 마그마로부터 나온 것으로 예측의 좋은 수단이 됩니다. 마지막으로 뜨거운 마그마와 가스가 움직이면서 지표 부근의 암석 온도가 상승하는데 이때 발생한 열 감지를 이용해 폭발의 가능성을 예측할 수도 있습니다.

 

마그마

마그마는 지구 깊숙한 곳에서 발견되는 고온의 암석과 가스의 혼합체입니다. 마그마의 대부분은 지하 수십 킬로미터에서 수백 킬로미터 깊이에서 발생하며 마그마의 온도는 대부분의 경우 대략 700-1300°C이고 카보나타이트 마그마의 경우 600°C로 상대적으로 온도가 낮습니다.

 

마그마는 주로 커다란 지하 웅덩이인 마그마 잼에 모여 있는데, 그 안에 있는 암석은 오랜 기간 동안 엄청난 압력을 받다가 이 압력이 챔버 주변의 암석에 균열을 만들고 그 균열 사이로 마그마가 빠져나가는 화산 폭발로 인해 챔버 위에 화산이 생겨납니다.

 

마그마 챔버를 발견하기는 쉽지 않지만, 발견되는 대부분의 챔버의 깊이는 주로 지표면으로부터 1-10km 아래에 존재합니다. 마그마가 형성되는 환경은 섭입대(오래된 대양저가 지각 이래로 밀려들어 가는 해구 지역), 대륙 단층 지역 등이 있습니다. 마그마는 용암의 형태로 화산으로부터 분출하는 경우도 있고 지표 아래에서 냉각되어 응고되기도 합니다.

 

마그마로부터 형성된 암석은 화성암으로 분류되고, 화강암과 현무암 등이 가장 잘 알려져 있습니다. 화강암의 경우 분출 후 서서히 냉각되면서 입자가 굵은 형태를 띠며, 반대로 현무암의 경우 용암 분출 후 급격히 냉각되어 입자가 작은 광물질 구조를 가지고 있습니다. 그리고 마그마의 온도에 따라 생성되는 광물이 달라지는데, 감람석은 고온에서 다른 물질과 결합 없이 생성된 형태이고 석영은 다른 성분들과 결합하면서 복잡한 구조를 이루는 암석입니다.