화산 분화의 종류와 프로세스

 화산 분화는 어떤 현상일까? 화산 분화는 지하에서 올라온 마그마에 기인하며, 화구로부터 지하의 물질이 급격하게 분출하는 현상이다. 마그마는 비휘발성 물질과 휘발성 물질로 이루어져 있으며, 뷔휘발성 물질은 식으면 암석으로 변한다. 마그마에 포함된 휘발성 물질을 화산 가스라고 부르는데, 화산 가스란 도대체 어떤 것일까? 화산 지대에는 유황 특유의 냄새가 난다. 이 냄새는 화산 가스에 포함된 황화수소나 이산화황에 의한 것으로 그 양은 미미하다. 화산 가스는 수증기가 전체의 95%를 차지하고 있다. 마그마가 지표에 접근함에 따라 마그마 안의 가스는 분리되어 발포 현상이 일어난다. 더욱이 좁은 화도를 통과하여 화구에 다다르면 급격한 압력 감소로 단열 팽창이 일어나 단숨에 체적이 증가한다. 따라서 휘발성 물질이 많이 포함되어 있는 마그마일수록 폭발적인 분화를 일으키기 쉬우며, 휘발성 물질이 적은 마그마는 폭발적인 분화로 이어지지 않는다. 즉, 휘발성 물질의 대부분을 차지하는 수증기가 분화 양식을 결정하는 중요한 역할을 하고 있다.

 마그마의 점성에 따라 그 팽창 정도가 달라진다. 점성이 큰 마그마는 휘발성 물질이 마그마로부터 충분히 분리되지 않기 때문에 지표 부근에서 폭발적으로 팽창하여 격렬한 분화를 일으킨다. 반면에 점성이 작은 마그마는 지표에 도달하기 전에 휘발성 물질이 분리되고, 남은 마그마는 용암류가 되어 분출하게 된다. 이렇게 분화 프로세스는 매우 복잡하여 실제 분화를 충분히 설명하는 것은 쉽지 않다. 매우 고온인 마그마가 상승하면 대수층의 지하수가 덥혀진다. 이로 인하여 수증기가 발생하고 압력이 증가한다. 주전자에 물을 넣고 가스난로로 물을 끓이는 것과 같은 상황이다. 충분히 물이 끓으면 주전자 꼭지에서 수증기가 힘차게 솟아오른다. 이 수증기가 화구에서 분출하면 수증기 폭발이라는 현상이 된다. 수증기 폭발은 수증기와 함께 주위 암석의 파편과 화산회가 방출되지만, 지하수를 가열한 마그마가 직접 분출한 것은 아니다. 이번에는 가스 난로 위에서 충분히 가열된 빈 주전자에 물을 떨어뜨린 상황을 생각해 보자. 주전자에 떨어진 물은 튀어 오르며 폭발적으로 수증기가 발생한다. 즉, 마그마가 지하수에 직접 닿았을 때의 현상으로 폭발적인 수증기 마그마 폭발이 발생한다. 이런종류의 폭발이 발생하면 수증기뿐 아니라 분화를 일으킨 마그마도 동시에 화구로부터 방출된다. 따라서 마그마가 매우 얕은 장소까지 상승하여 본격적인 분화가 시작되는 것을 의미한다.

 세 번째는 마그마 폭발이다. 이 폭발은 마그마에 본래 포함되어 있는 휘발성 물질이 발포하여 폭발하는 현상으로 수증기 마그마 폭발과 마찬가지로 지하에서 올라온 마그마가 관여하는 본격적인 분화이다. 일반적으로 분화 규모는 수증기 마그마 폭발이 가장 크고, 마그마 폭발이 그 뒤를 이으며 수증기 폭발이 가장 작다. 마그마가 직접 관여하는 수증기 마그마 폭발과 마그마 폭발일지라도 분화의 모습은 다양하다. 대표적인 예로 분연을 거의 일정하게 계속 분출하는 플리니식 분화, 간헐적으로 용암 분천을 일으키는 스트롬볼리식 분화, 돌발적으로 강한 폭발을 반복하는 불칸식 분화, 유동하는 용암을 분출하는 아이슬란드 및 하와이식 분화, 화산쇄설류의 발생이 현저한 펠레식 분화 등을 들 수 있다. 이들 명칭은 이런 분화 모습을 잘 보여 주는 화산이나 지역에서 유래되었다. 또한 마그마의 암질에 의해서도 분화 양식은 변한다. 마그마의 암질은 분화로 방출된 암석과 화산회를 조사하여 판단한다. 일반적으로 현무암질 마그마는 휘발성이 낮아 용암류를 분출하는 분화를 일으키는 수가 많으며, 대표적인 예로서 이즈오오 섬의 미하라 산과 미야케 섬을 들 수 있다. 반면에 점성이 큰 안산암질 마그마는 용암을 만드는 경우도 있으나 폭발적인 분화를 일으키는 수가 많다. 사쿠라지마와 우수 산 등 활동적인 화산의 대다수가 안산암질 마그마이며, 분화를 일으키면 매우 위험하므로 주의가 필요하다.