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타우포 화산

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목차

1. 개요

타우포 화산은 뉴질랜드 북섬에 위치한 활화산으로, 약 30만 년 전부터 분출을 시작했다. 주요 분출은 다사이트질 타우하라 산 분출, 오루아누이 분출, 하테페 분출 등이 있었으며, 특히 오루아누이 분출은 지난 7만 년 동안 세계에서 가장 큰 규모의 분화로 꼽힌다. 타우포 화산은 180년경 하테페 분화를 마지막으로 대규모 분출은 없었지만, 1979년부터 화산성 불안정 시기를 포함하여 현재도 활동 중이다. 이 지역은 지진 및 쓰나미 위험이 있으며, 지속적인 모니터링이 이루어지고 있다.

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타우포 화산 - [지명]에 관한 문서
지도
기본 정보
이름타우포 화산
위치북섬
국가뉴질랜드
지역와이카토
유형칼데라
폭33km
화산대타우포 지구대
화산 지역타우포 화산 지대
마지막 분화서기 250년경
접근국도 1호선
지질학적 정보
시대플라이스토세 - 메갈라야절 (30만 년 전 ~ 1,800년 전)
해발고도452m
돌출모투타이코 섬
이미지
타우포 화산 지대의 화산, 호수, 칼데라 위치

2. 역사

타우포 화산은 약 30만 년 전부터 분출하기 시작했다. 주변 지형에 큰 영향을 미친 주요 분출로는 6만 5천 년 전의 다사이트질 타우하라 산 분출, 약 2만 5,500년 전의 오루아누이 분출[2], 그리고 232 ± 10년경의 하테페 분출[29][33]이 있다. 오루아누이 분출은 이전 분출의 많은 흔적을 덮어버렸다.[8]

타우포 화산은 약 1,800년 동안 분출하지 않았지만, 1979년부터 2022년까지 42년간의 연구 결과에 따르면 화산성 불안정 시기를 포함하여 상당 기간 활동적이었다.[9] 타라웨라 산은 1886년에 화산 폭발 지수 5 규모의 분출을 했고, 와카리/화이트 아일랜드는 2019년 12월에 분출하는 등 타우포 화산대 내 일부 화산은 최근에도 분출했다. 1888년 지질학적 연구에서는 통가리로 산 근처가 아닌 타우포 호수 아래에 화산이 존재할 가능성을 처음으로 제기했다.[10]

2. 1. 초기 분출

이전에 일어났던 이그님브라이트 분출은 타우포보다 북쪽에서 발생했다. 이 중 일부는 엄청난 규모였으며, 약 125만 년 전과 100만 년 전에 발생한 두 차례의 분출은 오클랜드에서 네피어까지 북섬을 뒤덮을 정도로 큰 이그님브라이트 층을 생성할 만큼 컸다.[21]

2. 2. 오루아누이 분화

오루아누이 분화의 영향


타우포 화산의 오루아누이 분화(카와카와 사건으로도 알려짐)[18]는 지난 7만 년 동안 발생한 세계에서 가장 큰 규모의 분화로, 화산 폭발 지수 8을 기록했다. 약 2만 5500년 전에 발생했으며, 이 분화로 인해 약 430km3의 화산쇄설성 낙하 퇴적물, 320km3의 화쇄밀도류(PDC) 퇴적물(대부분 이그님브라이트), 그리고 420km3의 주요 칼데라 내부 물질이 생성되었다. 이는 530km3의 마그마에 해당한다.[12][13][14]

현대의 타우포 호는 이 분화로 인해 생성된 칼데라를 부분적으로 채우고 있다.

오루아누이 분화로 인한 테프라는 최대 200m 깊이의 이그님브라이트로 중앙 북섬 대부분을 덮었다. 비록 이그님브라이트 분출 자체는 후대의 하테페 분화만큼 강력하지 않았지만, 분화의 총체적인 영향은 더 컸다. 뉴질랜드 대부분 지역이 화산재 강하의 영향을 받았으며, 심지어 850km나 떨어진 채텀 제도에도 18cm 두께의 화산재층이 남아 있었는데, 여기에는 분출된 호수 퇴적물에서 나온 규조류가 포함되어 있었다.[15] 이러한 침식과 퇴적 작용은 지형에 장기적인 영향을 미쳤으며, 와이카토 강이 하우라키 평원에서 와이카토를 거쳐 태즈먼 해로 흐르는 현재의 물길을 형성하는 원인이 되었다.

2. 3. 하테페 분화

하테페 분화(Taupō 또는 Horomatangi Reef Unit Y 분화로도 알려짐)는 타우포 화산의 가장 최근의 주요 분화로 약 1,800년 전에 발생했다. 이는 지난 5,000년 동안 세계에서 가장 강력한 분화였다.[16][17] 발생한 분화 유형은 화쇄류의 매우 높은 이동성과 열 함량으로 인해 가장 극심한 화산 위험이다.[18] 약 150 ± 50 메가톤의 TNT에 해당하는 에너지 방출이 있었던 것으로 알려져 있다.[18]

하테페 분화의 연대에 대해 여러 주장이 제기되었다.

  • 그린란드와 남극의 빙핵에서 추정된 연대는 서기 181년이다.[24]
  • 중국의 범엽과 로마의 헤로디아누스가 기술한 기상 현상이 이 분화 때문이었다면 정확한 연대는 서기 186년이 된다.[25] [26] 하지만 화산 활동으로 인한 화산재는 일반적으로 반구를 넘어 이동하지 않는다.[27]
  • R. 스파크스의 방사성 탄소 연대 측정 결과는 서기 233년 ± 13년(95% 신뢰도)이다.[28]
  • 2011년의 14C 위글 매칭 논문에서는 서기 232년 ± 5년이라는 연대를 제시했다.[29]
  • 5개의 자료를 바탕으로 한 2021년 검토 결과는 서기 232년 ± 10년이다.[33]


당시 뉴질랜드는 무인도였으므로, 가장 가까운 인류는 서쪽과 북서쪽으로 2000km 이상 떨어진 오스트레일리아와 뉴칼레도니아에 있었다.

3. 지질학적 특징

타우포 화산은 타우포 화산대 중앙부에 위치하며, 리올라이트질 마그마를 분출한다.[11] 이곳은 오스트레일리아판 동부 대륙 내부의 호상 열곡으로, 히쿠랑기 섭입대에서 태평양판과의 사각 수렴으로 인해 형성되었다.[11]

이 지역에서 모호면은 타우포 지구대의 현대 경계 서쪽과 동쪽 너머 지표면 아래 약 25km에서 시작하지만, 약 16km 깊이에서 지진파 속도의 강한 대조 영역이 나타난다. 이는 마그마 공급원에서 관입된 지각으로 인한 것으로 추정된다.[11] 연구에 따르면 지표면 아래 10km 지점에 광범위한 부분 용융 영역이 있으며, 약 6km 깊이에서 취성-연성 전이대가 존재한다.[11] 이 지역의 표면 화산 활동이 매우 활발한 이유는 아직 명확하게 밝혀지지 않았지만, 현재 높은 열곡 확장 속도와 최근 히쿠랑기 고원의 섭입과 관련이 있을 것으로 추정된다.[11]

3. 1. 마그마의 특성

타우포 화산은 타우포 지구대 내 타우포 화산대 중앙부와 관련된 특징인, 높은 실리카 함량을 가진 점성이 높은 마그마인 리올라이트를 분출한다.[11] 마그마에 가스가 많이 포함되어 있지 않으면 리올라이트는 용암돔을 형성하는 경향이 있으며, 이러한 분출은 더 흔하다. 그러나 가스 또는 수증기와 섞이면 리올라이트 분출은 매우 격렬해질 수 있다. 마그마는 거품을 일으켜 부석과 화산재를 형성하며, 이는 강력한 힘으로 분출된다. 이러한 분출은 특정 분출 주기의 초기에 발생하는 경향이 있다.

화산이 대기 높이 안정적인 분출 기둥을 생성하면 부석과 화산재는 옆으로 날아가 결국 지면에 떨어져 눈처럼 지형을 덮는다. 분출된 물질이 더 빨리 식어 공기보다 밀도가 높아지면 더 이상 상승할 수 없고, 갑자기 지면으로 다시 떨어져 화쇄류를 형성하여 폭포수처럼 지표면에 부딪히고 엄청난 속도로 옆으로 퍼져나간다. 부석과 화산재가 침전되면 충분히 뜨거워서 화산각력암이라는 암석으로 굳어진다. 화쇄류는 시속 수백 킬로미터로 이동할 수 있다.

3. 2. 분출 메커니즘

타우포 화산은 마그마에 가스가 많이 포함되지 않으면 용암돔을 형성하는 경향이 있지만, 가스나 수증기와 섞이면 매우 격렬하게 분출할 수 있다. 마그마는 거품을 일으켜 부석과 화산재를 형성하며, 이는 강력한 힘으로 분출된다.[11]

화산이 대기 높이 안정적인 분출 기둥을 생성하면 부석과 화산재는 옆으로 날아가 결국 지면에 떨어져 눈처럼 지형을 덮는다.

분출된 물질이 더 빨리 식어 공기보다 밀도가 높아지면 더 이상 상승할 수 없고, 갑자기 지면으로 다시 떨어져 화쇄류를 형성하여 폭포수처럼 지표면에 부딪히고 엄청난 속도로 옆으로 퍼져나간다. 화쇄류는 시속 수백 킬로미터로 이동할 수 있다. 부석과 화산재가 침전되면 충분히 뜨거워서 화산각력암이라는 암석으로 굳어진다.

4. 분화의 단계

타우포 화산의 분화는 여러 단계를 거쳐 진행되었다. 특히, 약 1,800년 전에 발생한 하테페 분화는 지난 5,000년 동안 세계에서 가장 강력한 분화 중 하나였다.[16][17] 이 분화는 2003년에 재정의된 여러 단계를 거쳤으며, 최소 3개의 분출구가 있었다.[18]

단계설명
1단계초기에는 선조 타우포 호수 아래에서 수 시간 동안 소규모 분출이 발생하여 약 0.05㎦의 미세 화산재를 생성했다.
2단계활동이 급격히 증가하면서 두 번째 분출구에서 높은 분출 기둥이 생성되었고, 2.5㎦의 건조 화산재가 분출되었다.
3단계한 분출구에서는 주로 습윤 프레아토플리니안 화산재가 분출되었지만, 일부 건조 마그마 화산재도 함께 분출되어 수십 시간에 걸쳐 총 1.9㎦에 달했다.
4단계짧은 휴지기가 있었거나 두 개의 분출구가 동시에 활동을 시작했는데, 그중 하나는 습윤 암흑색 화산재와 흑요석이 풍부한 1.1㎦의 로통가이오 미세 프레아토플리니안 화산재 낙하층을 생성했다. 이 단계의 끝 무렵 또는 시작 무렵에는 폭우가 내렸다.[18]
5단계더 큰 규모의 건조 분출이 발생하여 17시간 이상에 걸쳐 광대한 지역에 7.7㎦의 화산재/부석을 분출했다. 이후 부분적인 기둥 붕괴가 발생하여 최대 11개의 건조 화쇄류 밀도류가 발생하여 현재 호수 동쪽에 1.5㎦의 이그님브라이트 퇴적물이 형성되었다.[18]
6단계분출의 가장 파괴적인 부분으로, 분출구 지역의 일부가 붕괴되면서 약 30㎦의 물질이 방출되어 최대 시속 600~900km의 속도로 이동하는 화쇄류가 15분 이내에 발생했다.
7단계몇 년 후에는 유문암질 용암돔이 분출되어 호로마탕기 환초와 와이타하누이 뱅크를 형성하는 데 기여했다.[19] 이후 알려지지 않은 총량의 소규모 분출들은 또한 대규모 부석 뗏목을 생성했고, 주요 분출 후 수십 년 이내에 종식되었다.[20]



주 화쇄류는 주변 지역을 황폐화시켰고, 카이마나와 산맥과 통가리로 산을 넘어 로토루아에서 와이오루까지 최대 80±10km 이내의 땅을 이그님브라이트로 뒤덮었다.[21] 이 화쇄류의 위력은 너무 강력해서 일부 지역에서는 이그님브라이트로 대체된 것보다 지표면에서 더 많은 물질이 침식되었다.[21]

5. 현재 활동 및 위험성

타우포 화산은 저궤도에서 북쪽에서 바라본 큰 푸른색 타우포 호 아래에 주로 위치하며, 남쪽에는 더 작은 로토아이라 호, 그리고 눈으로 덮인 활화산인 통가리로와 루아페후가 보인다.


타우포 화산은 현재도 활동 중이며, 1979년 이후 화산성 불안정 시기를 포함하여 상당 기간 활동적이었다. 2022년에는 지진 활동 증가와 지반 변형으로 인해 화산 경보 수준이 상향 조정되었다.

구성 연구에 따르면 타우포 화산은 현재 호수의 남쪽과 북쪽에 역사적인 분출구를 가지고 있으며, 최근 지진 활동은 호수 너머 북쪽과 남쪽으로 확장된다.[8] 북쪽으로는 마로아 칼데라와의 경계가 불분명하지만 대부분의 지진 활동은 이 칼데라와 관련된 구조와 관련이 있을 가능성이 높다. 연구에 따르면 타우포 호수 북쪽 20km에 타우포 성분의 분출구 하나가 확인되었지만, 이것은 아마도 약 26,000년 전에 발생한 암맥 분출의 결과일 것이다.[8] 호수 북쪽의 최근 활동은 마그마대에 따라 와이라케이 아래 포이히피 화산에 할당된다.[8] 타우포 화산은 판구조 지진에 의해 동적으로 촉발될 수 있는 내부 불안정 상태에 있을 가능성이 있다. 2016 카이코우라 지진은 그 지진의 진앙에 더 가까운 화산에서는 지진이나 변형 현상이 관측되지 않았음에도 불구하고 화산의 북서쪽 부분에서 변형 사건을 촉발했다.[30]

2022년 5월부터 12월까지는 호숫가 사면 붕괴와 소규모 쓰나미로 인한 범람 및 지반 변형이 증가하는 등 지진 활동이 증가했다.[31] 2022년 9월 20일에는 타우포 화산의 화산 경보 수준이 화산 경보 수준 1(경미한 화산 불안)로 상향 조정되었다.[32]

1872년 이후로 17건의 화산 불안 사건이 있었으며, 가장 최근에는 2019년과 2022~2023년에 발생했다.[33] 이는 칼데라 내에서 지진 활동과 지반 변형의 군집으로 나타났다. 현재 마그마 저류층은 부피가 최소 250km3 이상으로 추정되며 용융 분율은 20~30% 이상이다.[33]

1922년 5월부터 1923년 1월까지의 불안정 상태에서는 수천 건의 지진이 발생했으며, 가장 높은 규모는 6에 달해 굴뚝이 무너지는 사건이 발생했다. 이 사건은 국제적으로 잘못 보도되어 타우포와 로토루아에서 자발적 대피와 관광 감소를 초래했다. 샌프란시스코의 한 소식통은 사망자가 없었음에도 불구하고 60명이 사망했다고 잘못 보도했다. 결과적으로 정부는 홍보 담당관을 임명했다.[34]

타우포는 매우 큰 규모의 분출이 가능하지만, 지난 3만 년 동안 발생한 다양한 규모의 29건의 분출 대부분이 훨씬 작았기 때문에 매우 드물다.[36] 많은 분출은 돔 형성 분출이었으며, 모투타이코 섬과 호로마탕기 리프와 같은 호수 특징에 기여했을 수 있다.

5. 1. 지진 및 쓰나미 위험

타우포 화산 지역에서는 지진과 쓰나미 발생 위험이 존재한다. 대부분의 지진은 비교적 규모가 작고 마그마 이동과 관련이 있지만, 분출과 관련된 중규모 지진이나 역사적으로 많은 균열 관련 단층은 쓰나미를 발생시키기도 한다. 예를 들어, 균열 내부의 와이히 단층은 490년에서 1,380년 사이의 재발 간격으로 규모 6.5의 지진과 산사태와 관련된 최소 한 건의 쓰나미를 히파우 증기 절벽에서 발생시켰다.[35]

5. 2. 지속적인 모니터링

뉴질랜드의 GNS 사이언스는 지진계와 GPS 관측소 네트워크를 통해 타우포 화산을 지속적으로 모니터링하고 있다.[36] 호수의 호로마탕기 리프 지역은 활성 열수 분출구와 높은 열류와 관련이 있다.[33] 호수 아래에 위치한 화산의 모니터링은 어렵고 분출은 거의 또는 전혀 의미 있는 예고 없이 발생할 수 있다.[36] 실시간 데이터는 [https://www.geonet.org.nz/volcano/monitoring/taupo GeoNet 웹사이트]에서 확인할 수 있다.

6. 지질학적 연구사

타우포 호수 아래에 거대한 화산이 존재한다는 사실은 19세기 후반에야 인식되기 시작했다. 초기에는 타우포 호수 남쪽의 성층화산으로 오인되기도 했다.[21] 1886년 타라웨라 산 분화 이후의 연구를 통해 타우포 호수 아래 화산의 존재가 밝혀졌다.

1937년 하테페 분화의 퇴적물이 160km 거리에 걸쳐 숲을 태울 정도로 뜨거웠다는 것이 인식되었지만, 이것이 화쇄류 때문이라는 것은 1956년까지 알려지지 않았다.[18]

가장 최근의 대규모 분화 시기는 1960년대에 방사성탄소 연대측정법을 기반으로 기원후 초기 수세기로 처음 규정되었다.[44] 1970년대에는 방사능 연대 측정법을 사용하여 33만 년 전까지 활동이 있었던 것으로 밝혀졌다.[21]

6. 1. 초기 연구

마오리 전통 지식(Mātauranga Māori)에 따르면, 호로마탕기(Horomātangi)[37](타니와 또는 호수 괴물)가 타우포 호수 남쪽의 모투타이코 섬(Motutaiko Island) 근처 동굴에 살았다고 한다.[38]

어니스트 디펜바흐(Ernst Dieffenbach)는 1843년 뉴질랜드에 관한 그의 저서에서 현재 타우포 화산으로 알려진 분출에 대해 기술했지만, 1886년까지 많은 다른 사람들과 마찬가지로 타우포 호수 남쪽의 성층화산에 기인하는 것으로 간주했다.[21] 페르디난트 폰 호흐슈테터(Ferdinand von Hochstetter)는 타우포에 화산이 있을 가능성을 의심했을 수도 있고,[21] 분명히 타우포 호수를 와이카토 강(Waikato River)을 따라 퍼져 있는 부석 퇴적물의 근원으로 확인하고, 이 지역의 다른 호수들과 함께 화산 고원의 함몰로 인해 형성된 것으로 해석했지만,[39] 다른 가능성을 배제할 수 있도록 조사할 수 없었다.

타우포 호숫가의 화산 지형을 처음으로 보여주는 지도


1864년까지 호흐슈테터의 1859년 조사와 존 로트 스톡스(John Lort Stokes)와 바이런 드루리(Byron Drury)의 조사 결과가 이 지역의 최초 지질도로 발표되었고, 이 지도는 타우포 호수의 북쪽 3분의 2 해안선 주변에 유문암 퇴적물의 가장자리를 보여주지만, 관련 표면 퇴적물의 전체 범위는 특징지어지지 않았다.[40]

1886년 타라웨라 산 분화(1886 eruption of Mount Tarawera) 이후 이 지역에 대한 고품질 지질학적 연구는 이루어지지 않았으며, 이 근처 분화 이후 논의는 타우포를 포함한 화산에 대한 훨씬 더 나은 이해로 이어졌으므로, 1886년부터 1888년까지의 이해 변화를 설명하기 위한 맥락으로 고려될 것이다. 알제논 토마스(Algernon Thomas)는 이 정보를 해석하여 타우포가 화산이라는 가설을 세웠다.[10] 이러한 조사 부족에 책임이 있는 사람들 중 한 명은 1865년부터 뉴질랜드 지질 조사국장을 역임한 제임스 헥터 경(Sir James Hector)이었다. 타라웨라의 1886년 분화에 대한 첫 번째 공식 보고서 작성을 의뢰받았을 때, 그의 여정에는 타우포가 포함되었다.[41]

6. 2. 1886년 타라웨라 산 분화 이후

1886년 타라웨라 산 분화(1886 eruption of Mount Tarawera) 이후, 이 지역에 대한 수준 높은 지질학적 연구가 이루어지면서 타우포를 포함한 화산에 대한 이해가 높아졌다. 1886년부터 1888년까지 이러한 이해 변화의 맥락을 살펴볼 필요가 있다.[10] 알제논 토마스(Algernon Thomas)는 이러한 정보를 해석하여 타우포가 화산이라는 가설을 세웠다.[10]

1887년, 지방 측량사였던 로렌스 커선(Laurence Cussen)은 "북쪽과 서쪽의 가파른 해안을 형성하는 화산암의 들쭉날쭉한 모양은 그것들이 폭발 또는 침강과 같은 어떤 격렬한 작용에 의해 원래 형성되었던 덩어리로부터 분리되었다는 결론으로 이어진다"라고 언급하며 확정적인 결론을 내리기를 주저했다. 그러나 그는 "호수의 섬과 암초는 아마도 화산 배출구와 용암류의 플러그일 것이며, 호수는 먼저 폭발로 인해 형성된 후 침강이 이루어졌고, 그 후 그 안에 있는 일부 배출구가 수중 화산으로 계속 활동하여, 그로부터 나온 분출물이 현재 침식에 의해 원추형에서 깎여 나간 호수의 비교적 평평한 바닥을 형성한 것으로 추론하는 것이 합리적일 것이다."라고 덧붙였다.[43] 그는 알제논 토마스(Algernon Thomas)를 포함하여 당시에 협력하고 있던 다른 사람들에게 의존했는데, 알제논 토마스는 커선이 보낸 표본 분석을 포함한 현장 작업을 통해 광범위한 표면 부석 퇴적물의 가능성 있는 근원으로 타우포 호수 아래에 화산이 있을 가능성을 지질학 문헌에서 처음으로 명확히 제시하였다.[10]

6. 3. 현대 연구

콜린 윌슨 등의 현대 연구자들은 타우포 화산의 분화 메커니즘, 특히 하테페 분화와 오루아누이 분화의 크기와 영향에 대한 이해를 높였다.[21] 예를 들어, 오루아누이 분화가 이 지역의 퇴적학에 미치는 영향을 밝히는 데는 수십 년이 더 걸렸다.[45] 화산학은 마그마 형성 및 분출 과정을 더 잘 모델링했으며, 유문암 분출물이 맨틀에서 유래한 현무암이 사암 지하실의 20~30% 동화 작용과 분별 결정 작용을 통해 마그마 죽을 생성하는 모델이 널리 받아들여졌다.[46]

참조

[1] 웹사이트 NZTopMap:Motutaiko Island https://www.topomap.[...] 2022-08-27
[2] 논문 Testing and Improving the IntCal20 Calibration Curve with Independent Records 2020
[3] 논문 New Zealand supereruption provides time marker for the Last Glacial Maximum in Antarctica 2017-09-25
[4] 논문 Coupled atmosphere-ice-ocean dynamics during Heinrich Stadial 2 2022-10-04
[5] 서적 A continent on the move: New Zealand geoscience into the 21st century The Geological Society of New Zealand in association with GNS Science 2008
[6] 간행물 Taupo the volcano Institute of Geological & Nuclear Sciences 2004
[7] 웹사이트 Information from GNS Science on the Taupō Volcano http://www.gns.cri.n[...] 2011-10-21
[8] 논문 Taupō: an overview of New Zealand's youngest supervolcano https://www.research[...] 2023-11-28
[9] 뉴스 Bed of Lake Taupō rising and falling as magma moves around in active volcano below - study https://www.newshub.[...] Newshub 2022-07-12
[10] 서적 Report on the Eruption of Tarawera and Rotomahana, N.Z. https://nzetc.victor[...] Government Printer 2023-08-17
[11] 논문 Structure and kinematics of the Taupo Rift, New Zealand https://agupubs.onli[...] 2014
[12] 논문 The 26.5 ka Oruanui eruption, New Zealand: an introduction and overview 2001
[13] 논문 The 26.5 ka Oruanui eruption, New Zealand: a review of the roles of volcanism and climate in the post-eruptive sedimentary response 2004
[14] 논문 The 26.5 ka Oruanui Eruption, Taupō Volcano, New Zealand: Development, Characteristics and Evacuation of a Large Rhyolitic Magma Body 2006
[15] 논문 Eruptive and environmental processes recorded by diatoms in volcanically dispersed lake sediments from the Taupo Volcanic Zone, New Zealand 2015
[16] 간행물 Taupo the eruption Institute of Geological & Nuclear Sciences 2004
[17] 논문 The Taupō eruption, New Zealand I. General aspects 1985
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