화산의 분화와 화산분출물 1 - 화산가스, 용암

화산(火山, volcano)은 분화구에서 분출하는 물질로 이루어지고, 하나의 큰 화산체는 수많은 횟수의 분화에 의해 완성된다. 격 렬한 분화는 일반적으로 긴 휴식기 후에 일어나며, 다량의 분출물 을 뿜어내는 분화는 대개 며칠 안에 끝난다. 분화가 하나의 분화구 를 통해 일어나면 이를 중심분화(中心噴火, central eruption), 대규 모의 균열을 통해 일어나면 이를 열하분화(裂罅噴火, fissure eruption)라고 한다. 화산활동의 내용은 화산을 이루고 있는 화산분출 물에 간직되어 있다.

 

화산가스

화산분출물은 마그마(magma)에서 비롯한다. 마그마는 용융상태의 비휘발성 물질과 휘발성 물질로 구성되었 는데, 지하 깊은 곳에서는 압력이 커서 이들 물질이 일체를 이루고 있는 것으로 생각된다. 마그마가 분화구에 접근하면, 압력이 낮아 지므로 이에 포함된 가스성분은 분리되어 화산가스(volcanic gas) 를 이루게 된다. 화산의 분화활동은 화산가스가 많을수록 격렬해진다. 화산가스의 95% 이상은 수증기이고, 수증기의 대부분은 화산 체에 스며 있던 물이 재순환하는 것이다. 화산가스에 포함된 산소 와 수소가 결합하여 만들어진 물, 즉 마그마에서 기원한 물은 처녀 수(妻女水, juvenile water)라고 한다.

화산가스에는 질소 • 아황산가스 • 일산화탄소 • 유황 • 염소 등도 포함되어 있다. 이러한 성분들은 용융상태의 용암에서도 분리되어 나온다. 가스의 분출량은 측정하기가 쉽지 않지만 일본의 오시마섬의 미하라산이 1950~1951년간에 폭발했을 때는 1초에 0.055~2.1톤의 가스가 방출되었고, 이때 방출된 가스의 총량은 용암의 10~15%에 해당하는 것이었다고 알려졌다. 그리고 캄차카반도의 베지미아니산이 1956년에 폭발했을 때 방출된 수증기의 양은 무게 의 비율로 전체 분출물의 2.5%였다고 한다.

 

용암

용암(熔岩, lava)은 지표로 분출한 마그마가 아직 용융상대에 있는 것을 가리키기도 하고, 마그마가 식어서 생긴 화산암(火山岩)을 가리키기도 한다. 지표로 솟아오른 용암은 낮은 곳으로 흘러내리는데, 이의 유동성(流動性)은 용암의 성분 및 온도 와 밀접한 관계가 있다.

용암 또는 암석은 규산(Si02)의 함량에 따라 산성(66% 이상), 중성(66~52%), 염기성(52~45%), 초염기성(45% 이하)으로 구분 된다. 현무암은 염기성암, 안산암과 조면암은 중성암, 유문암은 산 성암에 속한다. 산성암은 규장질암(硅長質岩, felsic rocks), 염기성 암은 고철질암(苦鏃質岩, mafic rocks)이라고도 불리운다. 성분과 관련하여 유문암과 같은 산성암은 회백색, 현무암과 같은 염기성암 은 흑색을 띤다?) 그리고 산성 용암은 온도가 낮고 유동성이 작으 며, 염기성 용암은 온도가 높고 유동성이 크다.

현무암질 용암은 온도가 높고 유동성이 커서 조용히 분출하며, 다량으로 분출할 때는 용암류(熔岩流, lava f10`v)를 이루면서 멀리 까지 흘러간다. 이러한 형식의 분화를 일출식 분화(溢出式噴,大, effusive eruption)라고 한다. 현무암질 용암에서는 가스 가 쉽게 탈출한다. 반면에 유문암질 용암은 온도가 낮고 유동성이 작아 격렬하게 폭발하면서 분출하는 것이 보통이다. 이러한 형식의분화를 폭발식 분화(爆發式噴火, explosive eruption)라고 한다. 유 문암질 용암에서는 가스의 탈출이 어려우며, 대규모의 폭발식 분화 는 대규모의 분연(噴煙)을 동반한다.

현무암질 용암은 지표로 분출할 때의 온도가 1,00협~1,200℃이 고, 1,000℃ 이하에서 유동성이 갑자기 떨어진다. 그러나 가스가 충분히 녹아 있는 경우에는 700℃ 이하에서도 계속 호른다. 용암에 남아 있는 가스는 기포(氣泡)를 이루면서 용암류의 상층으로 모여 작고 동그란 구멍을 만들어 놓는다. 현무암에서 많이 보이는 이러 한 구멍을 끼공(氣孑L, vesicle)이라고 한다.

한편 고온의 용암이 식을 때는 수축하면서 갈라진다. 용암의 수축현상은 온도가 높고 유동성이 큰 현무암질 용암에서 현저하게 일어난다. 냉각 중에 있는 용암의 표면에는 수축쯍심점들이 생기 고, 이러한 점들이 고르게 분포하는 경우 용암은蠲각형의 무수한 돌기둥으로 갈라지게 된다彎암을 돌기둥으로 갈라놓은수직적인 절리를 주상절리(柱狀節理, columnar joint)라고 한다.

현무암층에 절벽이 잘 형성되는 것은 주상절리 때문이다. 주상절리 는 조면암과 안산암에도 발달한다. 울릉도 남양동의 '국수바위'는 조면암, 광주 무등산(無等山)의 '입석대'는 안산암에 형성되어 있다. 무등산의 안산암은 중생대 백악기 말에 분출한 것이다.