마그마의 비폭발성 분출과 폭발성 분출

마그마가 생성되면 주변 암석보다 낮은 밀도를 갖게 되어 서서히 상승하게 된다. 상승하는 마그마도 상부 암석의 하중에 의해 압력을 받으며 이 압력은 심도에 비례한다. 따라서 마그마가 상승함에 따라 마그마의 압력은 감소하게 된다. 마그마내 용존된 가스함량은 압력에 의해 결정된다. 고압일수록 마그마 내 용존된 가스함량은 증가한다. 상승하는 마그마내 가스들은 소다수 내의 기체들과 같은 방식으로 용출되면서 기포를 생성시킨다.

・비폭발성 분출

- 사람들은 화산폭발을 재앙으로 인식해서 활화산이 있는 지역을 위험한곳이라고 생각하여 이곳을 피하려고 한다. 그러나 지질학자들은 어떤화산들은 매우 안전하다는 사실을 발견하고 이르 통해 화산을 연구하기도 한다. 대재앙을 몰고온 1980년 워싱턴주 세인트 헬렌스 화산폭발, 1982년 멕시코의 엘치콘(띠 Chichon)화산 폭발과는 달리 하와이의 화산과 같은 비폭발성화산은 상대적으로 안전하다.

폭발성 화산과 비폭발성 화산의 차이는 마그마의 점성과 가스함량에 달려 있다. 비폭발성 화산의 마그마는 점성과 가스함량이 낮다. 비폭발성 화산도 초기에는 점성이 낮은 현무암질 마그마 내 가스 기포가 급속히 상승하기 때문에 격렬하게 나타날 수 있다. 현무암질 마그마가 급속히 상승할 경우 급격한 압력 감소가 수반되므로 가스 기포가 마그마로부터 급속히 방출된다(그림4.4). 가스 방출시의 압력이 지표면을 뒤흔들면 용암분말이 화구주변으로 치솟는 분천을 형성한다. 격렬한 분출이 진정되면 뜨거운 용암이 화구로부터 분출되면서 사면을 따라 급속히 흘러내린다(그림4.5).

그림4.4 화산의 온도 측정 아이슬란드의 현무암질 화산인 카플라(Kafla)의 분출광경. 방화복을 입은 지질학자가 분출물로부터 수백 m 떨어진 거리에서 관찰하고 있는 모습을 망원렌즈로 촬영하여 분출지와의 거리가 축소되어 보인다.

그림4.5 빠르게 흐르는 용암 낮은 점성을 갖는 현무암질 용암이 본화구로부터 부드럽게 흘러내려가는 과정은 용암이 유체와 같이 자유롭게 유동할수있음을 보여준다 이용암의 온도는 1,100oC정도이며 분출은 1983년 하와이에서 발생하였다.

용암표면은 급속히 냉각되어 굳어지나 그 내부의 용암은 계속 유동하게 되어 용암 터널을 형성하게 된다. 이러한 용암 터널은 그 내부를 흐르는 용암의 열 방출을 억제하여 화구로부터 매우 먼 거리까지 용암의 이동을 가능하게 한다. 용암이 냉각되고 용존가스를 계속적으로 방출하게 되면 용암의 점성이 증가하게 되어 유용양태가 변화된다. 초기의 용암은 파로에포에 유동을 보이지만 점성이 증가하고 유동속도가 감소하면서 거친 표면 조직을 갖는 아아 유동을 보인다. 따라서 하와이 유형의 분출과 같은 비폭발성 화산에서는 분천, 파호에호에 용암 및 아아용암을 생성시킨다.

현무암질 마그마가 냉각되고 점성이 증가하면서 가스 기포들의 방출이 점점 어려워진다. 용암이 암석으로 굳게되면, 후기에 형성된 가스 기포는 암석내 포획되어 보존된다. 이러한 기포구멍을 기공이라하고 화성암내 기공이 발달한 것을 다공질 조직이라 한다.

이러한 기포구멍을 기공이라고 하며 화성암내 기공이 발달한것을 다공질 조직이라 한다.(그림4.6) 다공질 현무암의 기공에 지하수로부터 침전된 방해석, 석영, 도는 다른광물이 이차적으로 채워지기도 하는데 이를 행인상조직이라고 한다.

그림 6. 포획된 기포들 캘리포니아 차이나 호수지역에 발달하는 다공질 현무암	그림 7. 기공 충진물 : 방해석, 불석 등의 2차적 광물이 기공을 채워 생성된 행인상 조직이 발달하는 현무암.

 

・ 폭발성 분출

- 점성이 큰 안산암질 또는 유문암질 마그마에서는 가스 기포가 매우 서서히 상승한다. 지표면으로의 마그마 상승에 따라 압력 감소에 따른 용존기체의 팽창과 유출이 급격히 일어난다. 점성질의 유문암질 마그마에서 급격히 생성된 기체 기포가 방출되면 고화되는 용암의 표피는 가스팽창으로 인하여 거친 틈이 생성되는데 이런 암석을 부석(pumice)이라 한다.

어떤 경석은 밀도가 낮아 물에 드기도하는데 이를 부석이라 한다. 태평양 중아에 위치하는 섬의 해변에는 화산폭발시 생성된 부석이 해류를 따라 떠 내려와 흩어져 있기도 한다.

만약 용존가스가 극소량이거나 없는 마그마는 그 조성에 관계없이 용암을 분출한다. 그러나 용존가스가 존재하고 점성이 높을수록 분출되는 가스들에 의해 폭발성 분출을 하게된다.

 

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