화산이 폭발하면 지하에서 많은 가스가 나오게 되는데 이것은 사이다 병마개를 열었을 때 거품이 나오는 현상과 같은 현상이다?
그렇다. 화산이 폭발하면 여러 종류의 기체가 나오는데 화산에서 분출하는 가스의 90% 이상은 수증기와 이산화탄소이다. 이 중 이산화탄소는 마그마의 압력이 높을수록 많은 양이 녹아 있다가 마그마가 지표로 분출하면서 압력이 낮아지면 녹아 있을 수 없기 때문에 나오게 된다.
● 화산이란?
화산이라는 용어인 volcano는 ‘불의 신'이라는 이름인 ‘vulcan'에서 유래 되었다. 분출된 물질은 분출되는 구멍, 즉 화구 주위에 모일 것이므로 자연히 화산을 둘러싼 산체가 이루어진다.
엄밀히는 이 산체를 화산체라고 하여 화산과 구별하나 보통 화산체는 화산을 합하여 넓은 의미에서 화산이라고 호칭된다.
● 화산 활동의 원인
마그마는 생성 위치에 따라 지각의 약한 부분을 뚫고 올라와 지하 수 Km~수 십Km 깊이에 모여 있는 마그마 굄(마그마 챔버)을 만든다. 이 마그마 굄에서 마그마가 냉각되면서 휘발성 성분이 증가한다. 그 결과, 마그마 굄의 압력이 점점 높아져서 그 위의 약한 부분을 뚫고 화산 활동을 일으킨다.
● 마그마와 용암은 똑같다?
땅속에 있는 용암이 마그마고 땅으로 배출된 것을 용암이라고 한다.
화산이 지하로 통하는 구멍을 화도, 화도의 상단을 화구라고 한다.
화구에서 분출되는 기본적인 물질은 고압가스와 녹은 돌이며 후자를 용암(lava)이라고 한다. 화도 맨 밑에 저장되어 있는 용융 물질이 마그마이고 마그마가 들어 있는 공간은 마그마쳄버이다.
마그마는 광물 결정과 용존가스가 포함된 암석의 용융체로서, 온도가 높아서 지각이나 맨틀이 용융될 때 생성된다. 마그마는 지하 깊은 곳에서 고압하에 있으므로 포함 되어있는 가스는 유리 되어있지 않고 녹은 돌 속에 완전히 용해 되어있을 것으로 생각된다.
이는 마치 탄산수 중의 CO2가스가 밀폐된 병 속의 고압하에서 방출되지 못하고 액체 속에 유폐되어 있음에 비유할 수 있다.
마그마가 화도를 통하여 화구로 접근함에 따라 기압이 저하되며 녹은 돌과 가스는 분리되기 시작할 것이다.
그러면 가스는 분리되어 한 곳에 모여서 고압의 기체로 변할 것이고 마그마의 성분은 처음과 달라진다. 이렇게 가스를 분리하고 남은 마그마가 용암이다. 학자에 따라서는 녹은 상태의 용암을 마그마라고 부른다.
화산은 가장 직접적으로 마그마를 연구할 수 있는 곳이다.
● 화산의 일생
현재 활동하고 있는 화산을 활화산, 역사상에 활동의 기록이 남아있는 휴화산, 활동기록이 없는 것을 사화산이라고 하나 휴화산을 활화산으로 취급하는 학자가 많다. 사화산이라도 앞으로 전혀 활동이 없을 것이라는 보장은 없다.
화산은 아무렇지도 않던 지면에 생겨나는 경우는 드물고 다른 화산 부근에 생겨나는 일이 많다.
활동을 계속하고 있는 화산에서 관찰된 바에 의하면 화산은 용암의 유출, 가스의 분출, 암괴나 화산회의 포출- 폭발을 번갈아 또는 그 중의 하나 또는 둘을 주로 하는 활동을 한다.
오랫동안 이런 활동을 계속한 후에는 점점 쇠약해지고 활동이 중지된다.
● 화산분출물
화구를 통하여 분출되는 가스, 용암, 암편, 화산회를 총칭하여 이들을 화산분출물이라고 한다.
① 가스
화구로 분출되는 수증기가 큰 구름기둥을 만드는 것을 보아 화산이 다량의 수분을 토하고 있음을 짐작되나 실측에 의해서도 화구에서 나오는 모든 기체의 60~95% 또는 그 이상이 수증기임이 밝혀졌다. 이는 공중으로 상승하면서 냉각되어 화산 부근에 심한 비를 내리게 한다. 분출되는 가스 중에는 수소와 산소도 들어 있으며 그 중의 일부는 화합하여 물이 된다.
산소와 수소가 화도 안에서 급격하게 화합하면 폭발을 일으킨다. 이렇게 하여 지각 내부에 있던 물이 처음으로 지표에 나와 수권에 추가되면 이런 물을 초생수, 또는 처녀수(juvenile water)라고 한다.
수증기 다음으로 많은 가스는 이산화탄소이다. 어떤 화산은 승화된 유황과 그 화합물인 황하수소(H2S)- 아황산가스(SO2)를 분출하고, 염소(Cl2)와 염화수소(HCl)를 포함하는 화산가스도 방출한다. 염소는 일부 바닷소금의 근원이 될 것으로 보인다.
② 용암
마그마가 지표에 분출된 때에는 그 중의 가스를 거의 전부 잃어버리고 용암으로 되어 버린다. 용암이 굳어진 것이 고체용암 또는 화산암이다.
용암은 SiO2의 함유량에 따라 유문암, 안산암 및 현무암으로 크게 3대분 된다.
용암의 일반적인 온도를 결정하는 것은 용암의 성분인데 어두운 색을 띠는 염기성인 현무암질 용암의 경우가 평균적으로 1200℃내외이며 밝은색의 유문암질 용암의 경우가 600~800℃의 범위를 가진다.
평균적인 온도가 높을수록 유동성이 커서 현무암질 용암의 경우 흘러내리는 속도가 45~65km/h에 이른다.
용암의 화학 성분은 화산에 따라 다르고 같은 화산에서도 시기에 따라 달라진다.
③ 화산 쇄설물
화산의 폭발에 의하여 방출된 크고 작은 암편.
입도에 따라 분석 ·화산자갈·화산모래·화산재·화산진 등으로 나뉜다.
직접 마그마로부터 분출된 것과, 기존의 오래된 암석의 파편이 있으며, 나중 것만을 분출하는 폭발을 수증기폭발이라 한다. 특징있는 형태나 구조를 가진 분석 ·화산자갈을 화산탄(火山彈), 머리카락 모양으로 늘여진 것을 화산모(火山毛)라고 한다.
또 화산쇄설물이 서로 고결하여 생긴 암석을 화산쇄설이라고 한다.
화산탄, 분석들과 같은 쇄설물은 사람을 살상하는 무서운 파편들이기도 하다.
● 화산의 분포
지구상의 화산은 육상과 해양 중에 분포되어 있으며 역사적으로 뚜렸한 활동의 기록이 있는 화산과 현재 활동하고 있는 화산을 모두 활화산으로 취급하면 그 총수는 516좌에 달한다.
활동의 기록은 없으나 분기공에서 후화산작용이 끝나지 않은 것과 산체가 화산임이 뚜렸하게 보존되어 있는 사화산의 총수는 730여 좌이다.
화산은 그 대부분이 환태평양 화산대에 분포되어 있으며 이 화산대는 지진대와 일치되어 있다.
화산대는 해구 가까이에 있고 세계적으로 변동대에 속한다. 해구에 평행한 습곡산맥 정선에 따라 화산이 분포되어 있다.
● 화산의 긍정적효과
1. 마그마에 의해 데워진 지하수가 올라와 온천수가 생긴다.
2.분출한 화산재가 지표면에 쌓여서 생성된 비옥한 화산성 토양은 농작물의 수확량을 증대시킨다.
3.화산체 주변에 침전되어 생성된 금. 은. 구리 등의 광물질을 제공한다.
4.지열 에너지를 난방이나 발전소에 이용한다.
● 화산의 피해
지중해의 테라섬에 있는 산토린 화산은 B.C.16세기에 30~50M 두께의 화산회를 그 주위에 뿌려서 당시에 고대 문명국을 완전히 멸망시켰다.
화산의 강력한 폭발에너지는 지축을 흔들면서 약한 지반에 균열을 일으켜서 나중에 지진을 유발한다.
뿜어져 나오는 유독한 화산가스로 말미암아 질식해서 죽는 동물도 많이 생기며 호수나 바다에도 영향을 끼쳐 용해성 화산가스가 물에 녹아서 물을 급속히 산성화 시켜 적조 못지않게 물속의 생물들을 대량으로 살상시키기도 한다. 또한 지구온난화의 주원인인 이산화탄소를 대량으로 배출한다.
해저의 폭팔형 화산은 지진형 해일을 일으켜서 해안가에 큰 피해를 준다. 대표적으로 1883년 인도네시아 크라카토아 화산이 폭발했을때 생긴 해일은 파도높이가 38M(이번에 일어난 2004년 동남아 해일은18M)에 달했으며 36000여명이나 사망했다.
지축을 뒤흔들만한 폭팔형 화산은 지구 연평균기온을 떨어뜨리며 기후에 영향을 주어서 흉작을 일으키고 냉해와 가뭄으로 인한 기근을 유발한다.(크라카토아 폭팔당시 평균기온이 4℃정도 떨어짐)
화산재는 사람의 호흡을 방해하여 호흡기 장애를 일으키며 더 높이 올라간 미세한 화산재는 대기권의 구름과 섞이면서 화산재가 응결핵이 돼 홍수를 일으키기도 한다.
현재까지 화산폭팔 단일 재앙으로만 죽은기록은 1815년에 인도네시아에서 발생한 탐보라 화산으로 사망자만 9만2000명이다.