마그마

화산이 분출하면 용암과 가스가 나오거나 또는 분출물이 화구에서 방출된 후 식어 암석으로 변하는데, 이러한 분출물을 총칭하여 마그마라 한다. 마그마는 지하에 존재하며 고체보다는 용융체로 생각할 수 있다. 냉각되어 암석으로 변하는 불 휘발성 물질과 수증기나 가스로 방출되는 휘발성 물질로 구성되어 있다. 조성은 화산에 따라 다르며, 같은 화산이라도 분화하는 시기에 따라 달라지기도 한다. 마그마의 구조는 우선 지하에 마그마가 모여 있는 마그마 방, 지표와 화구를 연결하는 화도가 있다. 마그마 방은 하나가 있는 게 아니라 여러 개가 있다. 근원적인 마그마 방이 있고 더 엷은 지각 속에 또 다른 마그마 방이 있다. 근원 마그마 방에서 마그마는 다른 마그마 방으로 이동한다. 화산의 분화는 이처럼 더 엷은 지각 속에 있는 마그마 방이 주로 관여한다. 마그마는 생성은 첫 번째 초생 마그마인 용융체가 주위 맨틀 물질보다 부력이 생겨 상승하다가 지각과 맨틀의 경계인 모호면 부근, 즉 깊이 30~40 킬로미터에서 멈춘다. 이때, 마그마의 조성은 현무암 질이다. 그런 다음 다시 주위 지각과 밀도(비중과 밀도는 거의 같은 의미이나 액체는 비중을, 고체는 밀도를 사용하는 경우가 많다.) 차이로 인하여 충분한 시간을 들이며 지각을 구성하고 있는 암석의 균열을 따라 서서히 상승한다. 그리고 지각 안에 밀도가 균형을 이루는 장소에서 주위 암석의 일부를 녹이면서 다시 마그마 방을 형성한다. 이런 방법으로 마그마 방은 여러 개가 만들어진다. 하지만 이런 마그마 방이 과학적으로 검증되지는 않은 상태이다. 유전이 지하 암석의 틈 사이에 매장되어 있듯이 마그마도 암석의 틈 사이에 모여 있을 것으로 생각된다. 

 보통 사람들은 마그마와 용암을 같은 것으로 생각한다. 하지만 마그마와 용암은 다르다. 쉽게 말해 마그마가 좀더 근원적이다. 지구는 고체 암석으로 이루어져 있지만, 맨틀 상부에 부분적으로 존재하는 마그마와 외핵의 구성 물질은 용융 상태에 있다. 지하 심부에 있는 마그마가 상승하여 지표로 분출하는 현상이 분화다. 이때, 분화에 의해 점성 유체 상태로 지표로 분출한 마그마를 용암이라 부른다. 따라서 마그마는 맨틀 상부에서 열을 받아 암석이 부분적으로 녹아 만들어지는 것으로 생각된다. 마그마의 열원으로는 판의 침강에 의한 마찰열과 방사성 에너지를 추정하고 있다. 용암이 화구에서 빠져나올 때 온도는 700~1200 도 씨이다. 용암의 유동은 점성에 의해 결정된다. 용암은 물에 비해 점성이 약 100,000배로 점성질이지만 요변 성과 전단력으로 얇아지는 특성을 지녔기 때문에 냉각을 거쳐 굳을 때까지 매우 먼 거리를 이동하며 흐를 수 있다. 점성은 용암에 포함된 규산의 양이 70% 정도이면 크고, 50% 정도이면 작아진다. 점성이 크면 물엿처럼 끈적끈적하게 흐르며, 작으면 물처럼 줄줄 흐른다. 하와이 화산의 용암은 현무암질로 점성이 작고 온도도 1200도씨로 가장 높아 용암은 산기슭을 흘러내려 바다까지 도달한다. 반면 일본의 아사마 산과 사쿠라지마의 용암은 안산암질로 규산의 함유량은 60%이며, 온도는 1000 도 씨 정도로 멀리까지 흐르지 못한다. 용암류는 표면 형태의 특징에 의해 파호이호이 용암, 아아, 괴상 세 유형으로 구분된다. 표면이 매끄러운 파호이호이 용암, 발포로 인하여 표면이 거친 아아용암은 모두 하와이 원주민 용어이다. 그리고 일본에서도 잘 볼 수 있는 것이 다면체의 암괴로 덮여 있는 괴상 용암이다.   

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