화산 폭발 위험 가능성, '마그마 점도'로 밝힌다
화산 폭발 위험 가능성, '마그마 점도'로 밝힌다
  • 함예솔
  • 승인 2021.04.08 14:50
  • 조회수 1614
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2018년 하와이 킬레우에아(Kīlauea) 화산 분화는 엄청났는데요. 5월에 분화해 무려 3개월 동안 엄청난 양의 용암을 내뿜었습니다. 그런데 당시 화산 분화로 과학자들은 향후 발생할 화산폭발의 위험 가능성을 예측할 수 있는 새로운 요인을 밝혀냈다고 하는데요. 해당 연구 결과는 ‘Nature’에 게재됐습니다. 

빠르게 움직이는 용암 통로는 약 10km 떨어진  바다로 흘러갔고 그 과정에서 약 36평방 킬로미터의 땅을 덮었고 해안을 따라 3.5평방 킬로미터의 새로운 육지를 만들었다. 평지에서 속도가 느려ㅑ진 곳에서는 마그마가 퍼져나갔다. 출처: B. Shiro, USGS
빠르게 움직이는 용암 통로는 약 10km 떨어진 바다로 흘러갔고 그 과정에서 약 36평방 킬로미터의 땅을 덮었고 해안을 따라 3.5평방 킬로미터의 새로운 육지를 만들었다. 평지에서 속도가 느려ㅑ진 곳에서는 마그마가 퍼져나갔다. 출처: B. Shiro, USGS

 

마그마 점성도가 핵심 

 

화산 내부의 마그마 성질은 화산 분화 방식에 영향을 미치는데요. 특히 용융된 암석의 ‘점성도(viscosity)’는 화산 분화하는 인근 지역에 얼마나 위험한 영향을 미치는지 결정합니다. 왜냐하면 점성이 강한 마그마는 더 강력한 폭발적 분출과 관련 있기 때문인데요. 점성이 높으면 마그마는 가스가 분출구를 통해 빠져나가는 걸 막을 수 있기 때문에 화산의 배관 시스템 내부에 압력이 쌓여 결과적으로 더 폭발적인 분화를 일으킬 수 있기 때문입니다. 


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참고로 마그마의 점성도는 그 안에 들어있는 이산화규소(Silica, SiO2)의 정도에 따라 달라지는데요. 점성도는 말 그대로 마그마의 끈적한 정도를 나타냅니다.이산화규소(Silica, SiO2)가 많이 포함된 마그마의 경우에는 상대적으로 온도가 낮고 점성도가 높아 용암이 천천히 흐르게 됩니다.

 

카네기과학원(Carnegie Institution for Science) 다이아나 로만(Diana Roman)은 “하지만 마그마 점성도는 대게 폭발 후에만 정량화되며 사전에는 정량화되지 않는다”며 “그래서 우리는 항상 화산의 화산 폭발 방식을 예측하는데 도움이 될 수 있는 마그마 점도의 초기 징후를 확인하려고 노력하고 있다”고 설명했습니다. 그녀는 분출 전에 측정할 수 있는 마그마 점성도의 지표를 확인하는 새로운 연구를 주도했는데요. 이는 과학자들과 비상관리자들이 미래의 분출 가능한 패턴을 이해하는데 도움을 줄 수 있습니다. 

 

2018년 하와이 킬레우에아(Kīlauea) 화산 분화는 1960년 이후 킬레우에아 하층부 동쪽열극대에서 발생한 첫 번째 분화 활동이 포함돼 있었습니다. 24개의 열극 중 첫번째 열극이 5월 초 시작됐고 분화는 3개월 간 계속됐습니다. 이는 다이아나 로만을 포함한 수많은 연구자들에게 전례없는 정보를 주었습니다. 이 사건은 킬라우에아 밑의 고체 암석에서의 분출 전 응력뿐만 아니라 고점성도와 저점성도의 마그마 거동에 대한 풍부한 데이터를 동시에 제공했습니다. 

용암 분수가 55m 높이의 10층 건물 높이 정도의 분석구(cinder cone)를 만들었다. 출처: B. Shiro, USGS
용암 분수가 55m 높이의 10층 건물 높이 정도의 분석구(cinder cone)를 만들었다. 출처: B. Shiro, USGS

지체 구조 운동과 화산 활동은 지각의 지각층을 구성하는 암석에 형성될 수 있는 단층(fault)라 불리는 균열의 원인이 되는데요. 지질학적인 응력으로 인해 이러한 단층이 서로 반대 방향으로 이동할 경우 지질학자들은 3-D 방향과 움직임을 측정합니다. 

 

2018년 킬레우에아 화산 하층부 동쪽 열극대에서 발생한 일을 연구함으로써 다이아나 로만과 그녀의 동료들은 화산 폭발 이전과 화산 폭발이 진행되는 동안 하층부 동쪽 열극대에서 발생한 단층 이동 방향이 불안의 전조가 발생하는 기간 동안 상승하는 마그마의 점도를 추정하는데 사용될 수 있음을 밝혀냈습니다. 

화산 분출.. 점성도에 따라 위험도도 달라져.. 출처: Carnegie Institution for Science
화산 분출.. 점성도에 따라 위험도도 달라져.. 출처: Carnegie Institution for Science

로만은 “우리는 강력한 모니터링으로 화산의 배관 시스템의 압력과 응력을 더 점성이 강한 마그마의 지하 움직임과 연관시킬 수 있다는 걸 밝혔다”며 “이를 통해 모니터링 전문가들이 킬레우에아 같은 화산의 화산 폭발 거동을 더 잘 예측하고 대응 전략을 미리 조정할 수 있게 될 것”이라고 밝혔습니다. 


##참고자료##


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