화산 ()
내용 요약
화산은 지구 심부에서 고온의 용융상태로 있던 마그마가 지표로 분출하여 화구에 쌓여서 이루어진 지형이다. 특별한 경우에는 폭발이나 함몰에 의해서 오히려 움푹 들어간 지형을 이룰 수도 있다. 마그마 자체가 지표까지 흘러나오지 못하고 지표 가까이까지만 상승하여 화산 모양을 이루는 경우도 있다. 화산이 형성될 때는 다량의 분출물이 뿜어나오게 되는데, 여기에는 화산가스·화산쇄설물·용암 등이 포함되어 있다. 분화의 활동 시기에 따라 활화산·휴화산·사화산으로 나눌 수 있다. 현재 지구상에는 800여 개의 활화산이 알려져 있다.
정의
지구 심부에서 고온의 용융상태로 있던 마그마가 지표로 분출하여 화구에 쌓여서 이루어진 지형.
내용
특별한 경우에는 폭발이나 함몰에 의해서 오히려 움푹 들어간 지형을 이룰 수도 있고, 마그마 자체가 지표까지 흘러나오지 못하고 지표 가까이까지만 상승하여 화산모양을 이루는 경우도 있다.
화산이 형성될 때는 다량의 분출물이 뿜어나오게 되는데, 여기에는 주1 · 주2 · 용암 등이 있다. 화산가스의 대부분은 수증기이며, 그 밖에 주3 · 주4 · 주5 · 주6 · 주7 · 주8 · 주9 · 황 · 주10 · 주11 등이 있다.
용암은 마그마가 직접 지표로 흘러나온 것으로 분출 당시의 온도는 1,000∼1,200℃이고, 600∼700℃ 정도로 식으면 굳어서 암석이 된다.
화산쇄설물은 화산이 분화할 당시 그 폭발력에 의하여 화구 주변의 암석이나 이미 굳어진 용암 자체가 부서져서 여러 가지 크기의 파편물상태로 뿜어져 나온 것이다. 그 크기 · 형태 · 구조에 따라 화산암괴(火山岩塊) · 화산력(火山礫) · 화산재로 분류된다.
화산은 그 분화의 활동시기에 따라 활화산 · 휴화산 · 사화산으로 나눌 수 있다. 활화산은 현재 분화가 일어나고 있는 화산이고, 휴화산은 현재는 분화하고 있지 않으나 역사상에 분화한 기록이 있는 화산으로 한라산이 그 예이다. 그리고 사화산은 화산의 특성을 지니고 있으나 현재 분화하지도 않고 기록도 없는 산을 말한다.
지구상에서 화산활동은 적어도 35억 년 전부터 있었다는 증거가 밝혀져 있다. 이후 지질시대를 통해서 화산활동은 지각의 변동대(變動帶)를 무대로 하여 일어났고, 현재는 호상열도(弧狀列島), 해안의 중앙해령(中央海嶺), 대륙의 연변부등지에서 발생하고 있다.
현재 지구상에는 800여 개의 활화산이 알려져 있고, 이들 활화산에 대한 세계의 화산대는 지진대와 지리적으로 밀접히 관련되어 서로 평행하게 분포하고 있다.
화산은 그의 형태와 구조에 의해서 몇 가지로 분류된다. 마르(maar)는 지하의 얕은 곳에 있던 마그마의 가스에 지하수의 첨가로 생긴 수증기 폭발에 의해서 지표에 형성된 원형의 작은 화구를 말한다. 마르의 전형적인 예는 독일의 아이펠(Eifel)지방이고, 우리나라 제주도의 산굼부리도 이러한 형상을 이룬다.
쇄설구(碎屑丘)는 마르형성보다는 더욱 격렬한 단계에 이르러 다량의 쇄설물이 분출하면서 화구 주변에 쌓인 것으로 원추상의 화산체를 이룬다. 이의 정상부위는 바닥 부분에 비하여 상당히 넓은 면적의 화구를 이루고 있으며, 구성물질에 따라 부석구(浮石丘) · 암재구(岩滓丘) · 분석구(噴石丘) 등으로 구분된다.
우리나라 제주도에는 많은 분석구가 있는데, 오름(산) 중에서 섬의 중심을 지나는 장축선 위에 분포하는 오름은 대부분 분석구이다. 쇄설구는 성층화산(成層火山)에 비하면 일반적으로 작으며, 다른 성층화산에 기생하여 만들어지는 것이 많다.
화산암첨(火山岩尖)은 용암이 지표에 나오기 전에 거의 굳은 상태로 있었다. 그러나 아래로부터 치미는 힘에 의하여 송곳 모양의 암석기둥 상태로 솟아오르게 된 것을 말한다. 용암원정구(熔岩圓頂丘)는 점성이 작은 용암이 분출하여 화구로부터 멀리까지 흘러가지 못하고 일반적으로 돔(dome) 모양의 둥근 언덕을 이룬 것을 말한다.
제주도의 산방산 · 범석 · 문섬 · 숲섬과 울릉도의 성인봉 · 말봉 등이 그 좋은 예이다. 성층화산은 용암의 분출과 화산쇄설물의 방출이 반복되어 쌓여 점차 큰 화산으로 성장한 것이며 균형잡힌 원추형의 화산을 이루게 된다.
한라산체는 이것들이 모여서 만들어진 큰 성층화산이다. 이는 대개 정상에 화구가 있고, 산사면의 경사는 고도가 높을수록 커서 정상 부근에서는 최대 40°에 달하는 것도 있다.
성층화산의 기저(基底)의 지름은 20∼30㎞, 해발고도는 때때로 3,000m를 넘게 되지만, 화산 자체의 높이는 1,000m 이하의 것이 많다.
순상화산(楯狀火山)은 화산쇄설물의 방출이 적고 유동성이 큰 현무암질 용암 또는 철분이 많은 안산암질 용암이 유출되어 형성된 화산체로, 마치 서양의 방패 모양을 닮아 완만한 경사를 이룬 것을 말한다.
비교적 작은 순상화산은 아이슬란드에서 알려져 있고, 대형의 순상화산은 하와이와 같이 해양 쪽에 다수 분포하고 있다. 우리나라의 제주도를 형성한 화산은 전형적인 순상화산이다.
용암대지(熔岩臺地)는 광역적으로 깨진 틈 또는 다수의 화도(火道)로부터 유동성이 큰 용암이 다량으로 흘러나와 광대한 면적에 걸쳐 거의 수평으로 쌓인 대지형(臺地型)의 화산체를 말한다. 용암대지는 1회의 용암유출에 의해서 만들어진 것도 있다.
그러나 대부분의 경우는 매우 긴 시간 반복해서 많은 용암이 유출되어 대규모의 형태를 이룬 것이다. 인도의 데칸고원(50만㎢), 북미의 콜롬비아강대지(15만 5000㎢), 아르헨티나의 파타고니아대지(6만 5000㎢) 등에서 알려져 있다.
우리나라에서는 백두산을 중심으로 만주 지역까지 걸친 개마고원(9만㎢)과 추가령지구대의 용암대지(48㎢)가 알려져 있다. 이 밖에도 칼데라(caldera) 구조가 있는데, 이는 폭발과 침식작용에 의하여 화구가 확대되어 만들어진 것으로서 대부분의 경우 함몰(陷沒)이 수반되어 만들어진다고 생각된다.
성층화산의 중심 화구는 지름 1㎞를 넘는 것이 드물게 있다. 그러나 이 칼데라에 의한 화산지방에서는 때때로 지름이 최대 수십㎞ 이상의 큰 원형 화산성요지(火山性凹地)를 이루기도 한다. 우리나라에서는 백두산의 천지가 칼데라에 의해서 형성되었다고 알려져 있다.
화산활동은 지진활동과 함께 현재 지구표면에서 볼 수 있는 가장 격렬하고 파괴적인 현상이며 우리의 지구가 아직 살아 있다는 증거가 된다. 화산은 폭발 당시 뜨거운 용암과 화산재의 분출로 짧은 시간에 수많은 인명피해와 기근, 질병 등을 가져다 주기도 하나, 반면에 여러 가지 혜택을 주기도 한다.
화산작용은 광상(鑛床)을 새로이 생성시켜서 인간에게 필요한 자원을 제공할 수 있고, 농작물에 필요한 토양을 새로이 형성시킬 수도 있다. 또한 화산이 지니고 있는 막대한 에너지는 인간에게 필요한 새로운 종류의 에너지공급원이 될 수 있다.
오늘날의 과학기술로는 화산폭발시기를 정확하게 예측할 수 없다. 그러나 화산의 거대한 폭발이 발생되기 전에 나타나는 여러 가지 현상들로부터 화산폭발의 커다란 재해를 어느 정도 예방할 수는 있다.
약한 지진활동과 약하게 반복되는 화산재와 화산가스의 분출상태, 화산을 덮고 있는 만년설의 변화, 그리고 조화미동(調和微動) 등으로 그 가능성을 점칠 수는 있다.
우리나라에는 활화산이 없으나 과거의 지질시대에는 격렬한 화산활동이 있었다. 한반도는 중생대 백악기 중엽 약 1억 년 전에서 고제3기(8700만 년∼5800만 년 전)에 이르기까지 두 지관이 수렴하는 경계에 위치해 있어 현재의 일본열도에서와 같이 격렬한 화산활동이 있었다.
그 뒤 오랜 기간의 계속된 침식과 지각변동에 의하여 화산체의 모양은 거의 소실되거나 화산체 하부 또는 내부의 흔적만이 남아 있을 정도이다. 이들 화산활동의 흔적은 경상분지(경상남북도를 차지하는 백악기 퇴적분지), 옥천대(沃川帶) 내대(內帶)와 외대(外帶)에 넓게 분포한다.
그리고 제3기 에오세마이오세에 들어와 일본열도가 한반도에서 떨어져 나가기 시작하면서 그 사이의 지각에 열목이 생겨, 길주명천지구 및 칠보산지루, 구룡포감포 등 현재의 동해안을 따라서 활발한 화산활동이 있었다. 그러나 그들의 화산체도 그 뒤 침식, 삭박되어 현재는 그 흔적만이 남아 있을 정도이다.
그 뒤 제3기 말∼제4기에 들어와 제주도를 비롯하여 울릉도 · 추가령열곡 · 백두산 · 길주명천지구대 등지에서 활발한 화산활동이 있어, 사화산 또는 휴화산이나마 화산체의 모양을 잘 남기고 있다.
이들은 신생대 환동해알칼리화산암구의 일원으로 알칼리암렬(岩列)의 특성을 잘 보여준다. 한라산 화산체는 주로 현무암으로 된 경사가 매우 완만한 순상화산으로서 높이는 1,950m이다. 조면암으로 되어 있는 한라산 정상부는 종상화산(鐘狀火山)을 방불하게 한다.
한라산화산체 사면상에는 360여 개에 달하는 분석구, 용암구 등의 기생화산(寄生火山)이 산재한다. 화산암류는 알칼리암렬의 Na계열의 특성을 나타낸다.
5회에 달하는 화산윤회를 나타내며 첫단계 말기에 분출되었으리라고 믿어지는 조면암(粗面岩)의 KAr연대는 약 75만 년 전이어서 한라산 화산활동은 그보다 훨씬 이전에 시작되었으리라 생각된다.
한라산 정상 가까이의 백록담 조면암의 KAr연대는 약 2만 5000년 전이다. 『동국여지승람』 제38권에 의하면 100년과 1007년에도 화산활동의 여운이 있었던 것으로 알려져 있다.
그러나 현재는 화산활동의 에너지를 거의 상실한 사화산이다. 해안저지대에는 만장굴 · 소천굴 · 빌레못굴 등의 세계적 규모의 용암동굴이 산재되어 있다.
울릉도화산체는 해상에 노출되어 있는 성인봉의 높이는 998m이나 해면 하 2,000m에 이르기까지 성층화산의 특성을 나타내어 그 규모는 높이 3,000m에 이르러 매우 큰 것으로 믿어진다.
해면 상은 주로 조면암과 그와 동질의 역질응회암 또는 집괴암으로 되어 있으며, 해면 하에서 형성된 화산 원지형은 화산체가 해면 상으로 융기하는 동안 해식에 의하여 파괴되었다.
해면 하는 주로 알칼리감람석 현무암으로 구성되어 있는 것으로 생각된다. 성인봉 북쪽에 있는 나리분지는 지름 3∼4㎞의 칼데라이다. 해수면상에 있는 조면암의 KAr연대는 280만 년∼100만 년 전이어서 울릉도 화산활동은 제3기 말에 시작되었음을 알 수 있다.
화산회(tephra)에 의한 연구에 따르면 울릉도의 화산활동은 1만 년 전 이후에도 4회의 큰 폭발이 있었으며 나리분지 내에 있는 알봉의 활동시기는 6,300년 전 이후 2,000∼3,000년 전에 있었던 것으로 추정된다.
울릉도는 동해 배호상분지(背弧狀盆地)의 하나인 울릉분지와 한국대지(韓國臺地) 경계의 대륙사면을 따라 분출한 화산도로서 알칼리계열에 속하여 K분화계통을 나타낸다.
우리의 영산인 백두산은 높이 2,749m의 순상화산 또는 성층화산으로서 정상에는 수면의 넓이 21.4㎢, 수면둘레 13.11㎞, 지름 4.85∼3.35㎞, 수심평균 213m의 칼데라호인 천지(天池)가 있다.
천지 수면의 해발고도는 2,155m이고, 수온은 연평균 9℃이다. 백두산의 형성은 제3기 말 1990만 년∼310만 년 전 5회 내지 6회의 용암분출에 의한 200∼400m 두께의 현무암대지의 형성으로부터 시작된다. 이 현무암대지는 중국 동북지방의 송화강유역 뿐만 아니라, 우리나라의 개마고원일대까지 넓게 차지한다.
백두산 주체가 형성된 것은 제4기(0. 58±0. 20Ma∼0. 21±0. 098Ma)에 들어와서이다. 이때 분출된 용암은 주로 점성(粘性)이 큰 알칼리조면암으로서 백두산 정상 가까이에 분포한다. 정상부에 덮여 있는 부석(浮石)은 백두산 화산활동의 최종기인 1,400년 전, 1,000년 전, 그리고 300∼400년 전의 분화의 산물이다.
천지의 형성은 약 1만 년 전에 있었던 대분화로부터 시작되었으며, 그 뒤 몇 회에 걸치는 함몰과 분화로 오늘에 이르렀다. 백두산이 장관을 이루는 것은 제4기 동안에 있었던 빙하기(氷河期)의 빙식작용(氷蝕作用)으로 형성된 권곡(圈谷, Kar) · 즐형산릉(櫛形山陸, arete) · 혼(horn) · 현곡(懸谷) 등의 빙식지형 때문이다.
이들 분화 중 약 1,000년 전의 분출물인 화산회는 동해를 지나 일본 동북지방에까지 영향을 미쳤던 것으로 보아, 격렬한 화산 폭발을 수반한 화산활동이 있었던 것으로 생각된다.
철원평강현무암평원은 추가령열곡상에 있는 오리산(평강 서남쪽 5㎞)과 680m 고지(경원선 상에 있는 검불암역 부근)에서 분출한 현무암류(玄武岩流)가 구 한탄강 유로를 따라 임진강본류 부근에까지 유출, 형성된 것이다. 그 여정은 98㎞에 달하며, 11회 이상의 용암분출이 있었다.
전곡부근 구석기시대의 유적지(10만 년 전 내외로 추정)의 문화층(지질학분야에서는 전곡층으로 명명)은 현무암평원 상에 퇴적된 범람원퇴적층으로 그 직하부에 있는 현무암의 KAr연대는 27만 년 전의 것으로 알려졌다. 이로 보아 추가령열곡상에서의 화산활동은 30만 년 전 전후에 있었던 것으로 추정된다.
지금의 한탄강 유로는 이 용암평원을 개석하여 형성된 것이다. 한탄강 계곡의 곡벽에서 관찰되는 현무암층의 두께는 30m에 달하는 곳도 있다. 추가령현무암은 제주도 · 백두산 · 울릉도 등지에서와 같이 알칼리암렬에 속한다.
참고문헌
『고려사(高麗史)』
『숙종실록(肅宗實錄)』
『동국여지승람(東國輿地勝覽)』
『한국의 지질과 광물자원』(연세대학교 지질학과동문회, 1982)
『제주도는 어떻게 만들어진 섬일까』(이문원·손인석, 춘광, 1983)
『지질학원리』(원종관외, 우성문화사, 1990)
『火山と火山岩』(久野久, 岩波書店, 1965)
『火山の科學』(久保寺章, 日本放送出版協會, 1973)
Volcanology(Williams,H. and McBirney,A.R., Freeman,Cooper ＆ Co., 1979)
주석
관련 미디어
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