화산활동 : 선사시대 화산활동, 태양계의 화산

화산에 대하여서는 지난번

포스팅에서 화산의 생성과

피해에 대하여 알아봤습니다.

화산/Volcano : 마그마, 화산쇄설물, 열점, 화산 가스

화산 피해 : 폼페이 세인트 헬렌스 라하르 옐로우스톤

이번에는 시대를 거슬러 올라가

과거의 화산과 태양계의 화산 대하여

알아보도록 하겠습니다.

 

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1.   선사시대의 화산

 

1)   선캄브리아대 시대의 화산

 

과거 지구는 45억6천만 년 전~45억 용암 바다 시절이었습니다. 이때 화산은 용암 분수 형태의 화산으로 지금과는 다른 형태의 화산이었습니다. 지금처럼 산 형태로의 화산이 생성된 것은 45억2천만 년 전입니다.그 당시 거대한 초화산들이 존재했었는데 이들은 화산 지수(VEI)가 무려 13이나 되었고1억 km³이상의 용암을 분출하는 대형 화산도 존재했다고 추측하고 있습니다. 이러한 대형 화산은43억 년 전까지 존재하였고 2000만㎢에 해당하는 지역을 용암대지로 만들 만큼 강력한 위력을 발휘했다고 보고 있습니다.

25억 년 전억년전 이전에도 VEI 12급의1천만 km³이상의 용암을 분출하는 대형 화산들이 존재하여 300만㎢이상의 넓은 대지를 용암대지로 만들었습니다.
이렇듯 선캄브리아대 전반기에 거대한 화산이 출몰하였습니다.

이 시기보다 이전의 지구는 화산이라 부를만한 것이 없는 표면 전체가 그냥 용암 바다였다고 보면 됩니다.

 

참고로 화산 폭발 지수(Volcanic Explosivity Index, VEI)에 대하여 알아보겠습니다.

화산 폭발의 정도를 측정하는 지수입니다. 이는 1982년 미국 지질조사국의 크리스 뉴헐(Christopher과 하와이 대학교의 스티븐 셰프(Stephen Self)에 의하여 만들어졌습니다.

 

화산 폭발 지수는 화산의 크기, 분화 구름의 높이, 그리고 여러 가지 질량적 관측("온화한"에서매우 거대함"까지 사용됨)을 사용하여 폭발 규모를 측정합니다. 화산 폭발 지수는 끝이 없으며, 역사에서는 8까지의 지수가 있습니다. 과거 선사시대의 폭발 지수는 훨씬 높은 지수였을 것이라고 예측하고 있습니다. 화산 폭발 지수은 폭발을 일으키지 않거나 혹은 10,000 세제곱 미터 혹은 10,000 세제곱미터 (350,000 cu ft)의 화산 쇄설물을 방출하며,의 경우, 거대 화산 폭발이 일어나며, 약 1.0 ×1012 m3 (240 큐빅 미터)의 화산 쇄설물과 더불어20km가 넘는 화산 구름을 만들어냅니다. 스케일은 대수 단위로 나가며, 0, 1, 2를 제외하고서는 10의 승으로 나타내어집니다.

 

2)   고생대 시대의 화산

 

①  애팔래치아 산맥

나중에 나올 시베리아 트랩에 비해서 인지도에 있어서는 낮지만, 오르도비스기 및 트라이 아이스기의 대멸종의 유력한 용의자로 볼 수 있습니다. 

 

중앙대 서양 마그마 지대(CAMP)에 속했으며, 특히 트라이아스기 대폭발은 대멸종도 모자라 무려 판게아까지도 분리시키는 어마어마한 폭발을 일으켰습니다. 이는 시생 누대 이후 가장 큰 폭발인 것은 확실하며 무려 그 크기를 1600만 km³이상으로 추정하는 학자도 있습니다. 그리고 오르도비스기 말기의 폭발 역시 지구 반대편까지 화산재로 뒤덮이게 만들었습니다.

 

②  시베리아 트랩

 

페름기 대멸종의 유력 용의자로 보고 있습니다. 마그마 분출 량만 해도 무려 650만 km³으로만km³으로 시베리아 북부의 180만㎢넓이가 전부 화산지대입니다.

 

슈퍼 화산을 능가하는 엄청난 폭발력을 내뿜은 화산이라고 하는데 이상하게 슈퍼 화산과 똑같은 화산 지수로 분류하고 있습니다. 다만 지금은 사화산이라 다시 폭발할 가능성은 거의 없다고 봅니다.

 

③  아미산 트랩

중국 쓰촨 성의 그 아미산, 무협극에 많이 나오는 그 아미산이 맞습니다. 2억6천만 년 전에 이곳에서 일어났던 화산활동으로 생성된 트랩이며 위의 시베리아 트랩과 함께 페름기 대멸종의 공범으로 지목되는데, 이 폭발은 페름기 대멸종의 서곡을 알렸고, 아미산 트랩으로부터800만 년 후 시베리아 트랩이 활동하였다고 보고 있습니다.

 

④  온통-자바 트랩

솔로몬 제도 동쪽 해저에 위치한 세계 최대의 거대 화성암 지대입니다. 그 넓이는 프랑스 국토와 맞먹으며 시베리아 트랩보다 훨씬 더 크게 분화하였습니다.

 

3) 중생대의 화산

 

①  데칸 트랩

 

150만 km³의 용암을 내뿜었으며 50만㎢의 면적을 화산지대로 만들었으며, 소행성 대충돌 바로 직후에 격렬하게 활동하였습니다.

 

6680만년전부터 6530만년전까지 150만년간 활동하였습니다. 처음 80만년간은 조용하다가 소행성 충돌 직후부터인 6602만년전부터 6570만년전까지 30만년간은 매우 격렬했습니다. K-Pg 멸종의 추정원인 중 하나로 데칸 고원을 형성한 초화산폭발 이라는 주장이 있었습니다.

 

그러나 운석충돌설에 확실한 물증이 너무 많이 밝혀지고 분출 활동이 화산재를 동반하는 화강암질의 대규모 폭발이 아닌 현무암질의 마그마분출이었기 때문에 지금은 직접적인 원인으로는 보지 않고 부추긴 정도로 간접 원인으로 보는 시각이 많습니다. 데칸 트랩으로 살기 빡빡해진 백악기 말기에 운석까지 떨어 저서 대멸종이 왔다는 정도로 보고 있습니다. 현재는 사화산이므로 폭발할 가능성은 희박합니다.

 

②  비슬산, 최정산, 앞산 등 대구광역시 남쪽 지역의 산군

 

이들 산은 지금은 모두 평범한 산 같지만, 중생대 백악기 시절의 화산활동으로 형성된 곳입니다.

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③  무등산

중생대 백악기 시절의 화산 퇴적물로 되어 있습니다.

 

④  타무 매시프

 

옐로스톤 국립공원을 작게 보이게 할 정도로 규모가 컸습니다. 다만 시베리아 트랩과 데칸 트랩에는 못 미치는 규모였습니다.

 

어쨌든 이 화산도 시베리아 트랩처럼 사화산이라 폭발가능성은 아주 낮습니다.

 

⑤  금성산

경상북도 의성군, 금성면, 가음면, 춘산면에 걸쳐 있는 산입니다. 지금도 화산재로 이루어진 땅에서 의성마늘을 재배하는 것으로 유명합니다.

 

⑥  파라나-에텐데카 트랩

브라질 파라나 주에 위치한 화산지형입니다. VEI 8급 중 가장 강력한 폭발을 했던 것으로 손꼽힙니다.

 

⑦  글렌코

영국 스코틀랜드에 위치한 그 동네입니다. 이 곳은 영국의 유일한 화산지형으로 4억 7천만년전부터 500만년동안 VEI 8급의 초화산 활동으로 형성된 지역입니다. 위의 데칸 트랩, 타무 매시프와 마찬가지로 현재는 폭발 가능성이 없습니다.

 

4) 신생대의 화산

 

①  옐로스톤 국립공원

 

수많은 온천 및 간헐천으로 전형적인 화산지형이지만 칼데라를 못 찾았는데, 위성사진을 거쳐서야 알아냈습니다. 지름 64km에 달하는 공원 거의 전체가 칼데라였습니다. 대략 60~62만년 주기로 파괴적인 폭발을 일으키는 것으로 드러났으며, 공교롭게도 마지막 폭발이 약 62만년 전에 있었다고 합니다.

 

하지만 화산의 폭발이 그토록 긴 주기를 가지고 다시 활동 하는가에 대해서는 여전히 논란입니다. 또 이 화산이 폭발하면 미국 영토의 60%가 멸망할 수 있습니다.

 

②  토바 호수

인도네시아 수마트라섬에 있는 옐로스톤보다 조금 더 큰 화산입니다. 더우기 옐로스톤과는 엄연히 다른 형태로 칼데라 호수의 길이는 100km, 폭이 30km고 7만 4000년 전에 분화하여 일시적으로 전지구적 빙하기를 일으켰습니다.

 

이 화산 또한 지하에 거대 용암류가 있어 사화산이 아님을 드러냈습니다. 과학잡지 뉴턴의 2010년 11월 기사를 보면 마그마의 분출량은 대략 2,800km³ 정도였고 인도에 15cm 정도, 중국 남부에도 몇 cm의 재가 쌓였습니다. 과거 기후 정보가 얼음에 그대로 담긴 그린란드의 빙상을 잘라내 분석하니 북반구에서는 연간 평균 기온이 10℃나 낮아졌고, 그 상황이 6년이나 이어졌다고 합니다.

 

일설에 따르면 심지어 원시 인류를 멸종시킬 뻔한 화산이라고 볼 수 있습니다. 인류의 세포 안에 있는 미토콘드리아의 유전자를 연구한 결과, 이때 막 퍼져나가기 시작하던 인류의 총 인구가 3000~10,000명 정도로 줄어 멸종 직전까지 몰려서 근친과 난혼을 반복해 겨우 그 수를 회복했다는 것. 인류의 규모에 비해 유전자 풀이 생각보다 다양하지 않은 이유에 대한 설이기도 합니다.

 

이런 이유 때문에 토바가 폭발하면 지구가 멸망한다는 낭설도 있는데, 다른 동시대 동식물 등에서는 이런 흔적이 보이지 않기에 지구가 멸망한다는 것은 과장입니다. 애당초 인류를 비롯해 토바 화산 폭발로부터 살아남은 동식물들 전부가 토바 화산으로 지구가 멸망하지 않는다는 산증인이기 때문입니다.

 

무엇보다 토바 화산 이후에도 나중에 서술할 타우포 화산지대가 2번이나 VEI 8급 폭발을 일으켰습니다.

 

③  라가리타 칼데라

미국 콜로라도 주의 산후안 산맥에 있는, 옐로스톤과 토바를 또 어린아이로 만들어 버리는 화산이 있습니다. 신생대 이후 화산들 중 위의 옐로스톤, 토바가 페이크 최종보스라면 이쪽은 찐 최종 보스라고 할 수 있습니다 ^^

 

 2,800만년전에 폭발했는데, 그 당시 분출량이 무려 5,400km³. 이 폭발은 신생대 시절 일어났던 화산폭발 중 가장 강력한 위력을 자랑하며, 현재까지 개발된 모든 핵무기들 중 가장 강력한 차르 봄바의 5,000배에 달하는 수준이라고 합니다. 현재는 사화산이라 폭발할 가능성은 없다고 합니다.

 

④  롱 밸리 칼데라

미국 캘리포니아 주에 있는 화산지형입니다. 옐로스톤보다는 조금 작지만 그래도 76만년 전에 파괴적인 위력으로 폭발했습니다. 이곳도 활화산으로 옐로스톤과 마찬가지로 폭발 위험성이 있습니다.

 

⑤  타우포 화산 지대 (Taupo Volcanic Zone, TVZ)

 

뉴질랜드 북섬을 가로지르는 화산지대(volcanic zone 혹은 volcanic field)이다. 이 화산지대는 길이 350km, 너비 50km로 북동쪽 남태평양 지역의 라오울 섬에서 시작해 여러 해저화산들을 거쳐 북섬의 로토루아, 타우호 호수와 그 남쪽 북섬 중앙부에 위치한 통가리로 국립공원까지 이어집니다.

 

사실상 뉴질랜드판 케스케이드 산맥이라 볼수 있는 셈입니다. 2만 6500년전에 타우포 호수에서 1,170km³의 분출량의 오루아뉘 대분화가 일어났고, 1만 8000년전에는 와카마루 칼데라에서 2,550km³의 분출량의 대폭발이 있었는데, 이들 폭발은 지난 7만년 동안 일어났던 화산폭발들 중 가장 강력한 폭발이었다고 합니다.

 

또한 그 이후에도 28차례나 크고 작은 폭발이 있었는데, 그 중 AD 180년에 타우포 호수에서 일어났던 하타페 대분화는 지난 2만년 동안 일어났던 화산폭발들 중 가장 강력한 규모였으며 같은 시기 중국과 로마의 하늘이 붉어졌다는 기록도 있습니다.

 

⑥  산토리니 섬

우리나라에서는 포카리스웨트의 CF로 유명해진 지역인데 그리스의 그 산토리니 입니다. 모르는 사람들은 이 산토리니가 평화롭다고 생각할지 모르나 사실 이곳은 엄연한 화산, 그것도 초화산입니다.

 

폭발할 경우 옐로스톤이나 토바 호수에 비할바는 아니지만, 지수 7로 폭발했던 이력이 있는 만큼 전 지구적으로 영향을 줄수 있습니다. 아틀란티스의 전설도 BC 1600년경 발생되었던 이 화산의 폭발에서 유래된 것으로 보입니다.

 

⑦  아소산

과거 지수 7로 폭발했던 이력이 있는 만큼 풀파워로 폭발할 경우 전 지구적으로 영향을 줄수 있기에 초화산으로 분류되기도 합니다.

 

꼭 지수 7이 아니더라도 남동풍이 부는 여름철에 지수 2~3정도의 규모로만 폭발해도 일본뿐만 아니라 대한민국 남부지방이 이 화산의 직격탄을 맞을 수 있다고 합니다.

 

⑧  캄피 플레그레이 (Campi Flegrei)

이탈리아 나폴리에 있는 초화산이며, 현재까지도 활동 중입니다. 위성 사진으로 보면 나폴리 서쪽의 칼데라 지형 끄트머리부터 동쪽으로 대략 지름 15km 정도까지가 대분출 당시의 분화구입니다.

 

바로 옆에 유명한 베수비오산이 붙어있는데, 위치로 봐서 이 화산의 새끼화산으로 보입니다.

 

캄피 플레그레이의 첫번째 대분화는 3만 9천 280년 전에 발생하였는데, 시기상 네안데르탈인의 멸종과 마지막 빙하기에 직간접적인 영향을 준 것으로 보고 있습니다. 현재 존재하는 어떤 초화산 보다도 인근의 인구밀도가 높아서 이탈리아 지질학자들이 눈에 불을 켜고 징후를 지켜보고 있어야만 합니다.

 

⑨  아이라 칼데라

일본 가고시마에 위치한 해저 칼데라입니다. 따라서 사람들 눈에는 보이지 않으며, 바닷가인줄 알았는데 나중에 해저 칼데라라는 것이 밝혀졌습니다. 지금도 활발히 활동중인 사쿠라지마 섬도 이 칼데라의 일부분입니다.

 

⑩  장산

부산광역시 해운대구의 그 뒷산이 맞습니다. 장산범이라는 영화에도 나오는 장산입니다.

 

 현재는 평범한 산이지만 신생대 초기 시절만 해도 칼데라 크기가 5km에 이르고 산체 높이는 4,000m가 넘는 거대 화산이었음이 연구에 의해 밝혀졌습니다. 위에 써 있는 규슈 지역의 아소산, 사쿠라지마 등과 함께 거대한 화산지대 벨트를 이루고 있었을 것으로 추측되며 이 화산지대는 현재의 중국 남부 광둥 성까지 어어져 있다고 합니다.

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⑪  파카나 칼데라

칠레 안토파가스타 안데스 산맥에 위치한 옐로스톤, 토바 등과 비슷한 규모의 화산입니다. 현재는

휴화산이지만 언젠가 다시 활동을 재개할 수 있다고 보고 있습니다..

 

⑫  케스케이드 산맥 (Cascade Range) / 케스케이드 화산호 (Cascade Volcanic Arc)

미국 태평양 서부 지역, 즉 워싱턴 주, 오레곤 주, 캘리포니아 주 북부를 아우르는 화산 산맥입니다. 세인트 헬렌스 화산, 레이니어 화산, 크레이터 레이크, 샤스타 화산 등이 이 산맥에 이에 속합니다.

 

 지금 당장 폭발해도 이상할 것이 없는 화산들이 모여있는 곳으로 하와이의 화산들과 알래스카의 알류샨 열도와 더불어 미국 내 활화산들 중 현실적으로 앞에서 서술한 옐로스톤 국립공원보다 더 위험한 곳입니다.

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2.   태양계의 화산

 

1)   화성의 올림푸스 몬스

 

 높이 25km로 태양계 행성의 화산과 산들 중 가장 높습니다. 화산의 형성원리는 하와이처럼 지하 열점입니다. 하지만 판운동의 윤활유 역할을 위해서는 물이 존재해야 하는데 화성에는 물이 존재하지 않죠.

 

화성에서는 윤활유인 물의 존재없기 때문에 내부에서 대류현상을 만들어 지각판을 이동시킬 만큼의 힘이 부족합니다. 그 결과로 하와이와는 달리 한 지점에 계속해서 용암이 나와 쌓이면서 지금의 올림푸스 몬스가 형성된 것으로 추정됩니다.

 

2)   목성의 위성 이오에 있는 화산

 

목성의 위성인 이오에 화산이 있습니다. 다만 지구의 화산과는 다르게 목성의 기조력으로 인해 지각판과 맨틀이 뒤틀리면서 생성되는 화산입니다.

 

3)   토성의 위성인 타이탄, 엔켈라두스 

 

토성의 위성인 타이탄과 엔켈라두스에도 화산이 있습니다.

 

4)   해왕성의 위성인 트리톤

 

해왕성의 위성인 트리톤에는 얼음, 메탄, 암모니아 등이 위성 내부에서 압력을 받아 용암처럼 활동하는 화산이 있습니다. 다만 굉장히 저온으로 추정됩니다.

 

5)   명왕성의 화산

 

명왕성의 화산은 얼음 화산이라는 매우 특이한 화산이 있습니다.  다른 화산들과는 달리 마그마가 아닌 걸쭉한 얼음을 내뿜는다는 게 특징입니다.