마그마와 용암은 어떻게 다를까?

 화산 분화 뉴스에서 마그마와 용암이라는 용어를 듣게 되는데, 마그마와 용암은 어떻게 다를까? 지구는 고체 암석으로 이루어져 있지만, 맨틀 상부에 부분적으로 존재하는 마그마와 외핵의 구성 물질은 용융 상태에 있다. 지하 심부에 있는 마그마가 상승하여 지표로 분출하는 현상이 분화이다. 분화에 의해 점성 유체 상태로 지표로 분출한 마그마를 용암이라고 부른다. 마그마는 맨틀 상부에서 열을 받아 암석이 부분적으로 녹아 만들어지는 것으로 생각된다. 마그마의 열원으로는 판의 침강에 의한 마찰열과 방사성 에너지를 추정하고 있다. 그러면 왜 마그마는 상승하는 것일까?

 용융 상태가 된 마그마는 이동하기 쉽고 주위 암석보다 밀도가 작기 때문에 부력으로 상승하기 시작한다. 마그마가 지표로부터 수 킬로미터 깊이까지 상승하면 주위 암석과의 밀도 차가 작아져 부력이 작아지므로 멈추며 마그마 방을 만든다. 지하 심부로부터 마그마의 상승과 유입이 계속되면 마그마 방 내부의 압력이 높아진다. 그러면 상부에서는 다시 마그마가 상승하는데, 어떤 원인으로 마그마 방 내부의 압력이 내려가면 마그마에 녹아 있던 물과 탄산가스 등 휘발성 성분이 발포하기 시작한다. 발포가 시작되면 마그마 안에 틈이 생기고 표면 밀도가 낮아진다. 따라서 다시 부력이 생기고 지표까지 도달하여 폭팔하며 분화를 일으킨다. 분화는 분연의 상승으로부터 시작되는 수가 많은데, 이것은 화산가스의 급격한 발포로 작은 폭발이 일어난 것이다. 분연이 흰색인 경우는 대부분 수증기이나 회색 혹은 검은 색이면 화산쇄설물을 많이 포함하고 있다. 

발포와 폭발로 인하여 마그마는 산산이 부수어져 공중으로 분출한다. 마그마에 포함된 휘발성 성분이 많으면 발포가 촉진되어 폭발 에너지가 커진다. 마그마는 가루가 되어 공중으로 방출되며 화산회와 화산탄이 되어 지표에 퇴적된다. 화산탄과 큰 화산쇄설물은 화구 주변에 쌓여 원추형의 작은 산을 만들 수 있는데, 이런 화산체를 화산쇄설구라고 부른다. 마그마에 포함된 휘발성 성분이 그다지 많지 않아 산산이 부수어진 마그마가 하늘 높이 방출되지 못한 경우에는 화산쇄설물과 공기가 뒤섞여 큰 덩어리를 이루며 고속으로 산기슭을 흘러내린다. 마그마에 포함된 휘발성 성분이 적으면 폭발력이 약하므로 용암이 되어 조용히 흘러나온다.

용암의 유동은 용암의 온도와 점성에 의해 결정된다. 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 1,200℃로 가장 높아 용암은 산기슭을 흘러내려 바다까지 도달한다. 이즈오오 섬과 후지산의 용암도 현무암질로 온도는 1,100℃ 정도이며, 일본의 화산 가운데 가장 잘 흐르는 용암을 분출하고 있다. 아사마 산과 사쿠라지마의 용암은 안산암질로 규산의 함유량은 60%이며, 온도는 1,000℃ 정도로 멀리까지 흐르지 못한다. 용암류는 표면 형태의 특징에 의해 파호이호이, 아아, 괴상 세 유형으로 구분된다. 표면이 매그러운 파호이호이 용암, 발포로 인하여 표면이 거친 아아 용암은 모두 하와이 원주민의 용어이다. 그리고 일본에서도 잘 볼 수 있는 것이 다면체의 암괴로 덮여 있는 괴상 용암이다.