해저화산
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1. 개요
해저 화산은 물속에서 발생하는 화산 활동으로, 육상 화산과 다른 특징을 보이며 다양한 지형과 현상을 생성한다. 물은 마그마를 급격히 냉각시켜 화산 유리를 만들고, 베개 용암과 같은 독특한 형태의 용암 지형을 형성한다. 해저 화산은 수심에 따라 임계 압력의 변화를 겪으며, 분출 시에는 다양한 소리가 발생한다. 과학자들은 해저 화산의 위치와 활동, 해양 환경에 미치는 영향을 연구하며, 원격 조종 수중 로봇(ROV) 등을 활용하여 탐사를 진행한다. 해저 화산은 화산섬을 형성하거나 쓰나미를 유발하기도 하며, 해저에서 1,000m 이상 솟아오른 해산으로 존재하기도 한다.
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| 해저화산 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 개요 | |
| 유형 | 화산 |
| 위치 | 지구 표면 아래, 특히 해양 아래 |
| 설명 | 해저에서 마그마가 분출되는 화산 또는 균열 |
| 특징 | |
| 분출 형태 | 용암류, 화산재, 수증기 |
| 주요 생성물 | 베개 용암 해저 화산 쇄설물 |
| 화산 가스 | 수증기, 이산화탄소, 이산화황 등 |
| 지질학적 특징 | |
| 마그마 | 마그마 굄에서 분출 |
| 마그마 통로 | 암맥을 통해 지표면으로 이동 |
| 분포 | |
| 주요 위치 | 해령, 열점 등 |
| 활동성 | 홀로세 동안 활동한 화산이 다수 |
| 개수 | 전 세계적으로 100만 개 이상 추정 |
| 해저 화산 활동의 영향 | |
| 생태계 | 열수 분출공 주변에 독특한 생태계 형성 |
| 지진 | 해저 화산 활동은 지진을 유발할 수 있음 |
| 쓰나미 | 대규모 해저 화산 폭발은 쓰나미를 유발할 수 있음 |
| 지구 화학 | 해양 화학 성분에 중요한 영향 |
| 추가 정보 | |
| 깊이 | 수심 1km까지 발견됨 |
| 크기 | 수 km 규모의 크기 |
| 연구 | 심해 탐사를 통해 연구 진행 중 |
2. 해저 화산의 특징
해저 화산은 마그마와 해수의 상호작용으로 인해 육상 화산과는 다른 특징을 보인다. 물의 존재는 화산 폭발의 특성을 크게 변화시키며, 마그마의 냉각 속도와 용암의 형태 등에 영향을 미친다.
해저 화산과 화산섬을 총칭하여 '''해역화산'''이라고 부른다.[12] 해상에는 기본적으로 사람이 없기 때문에 직접적인 피해는 적지만, 드물게 지나가던 선박, 항공기가 피해를 입거나 쓰나미가 발생하기도 한다. 열수 분출로 서식지의 수온이 상승하거나, 분출물로 인해 환경이 변화하여 어류나 조류에 영향을 미치는 경우도 있다.
2. 1. 물의 영향
물은 마그마를 급격하게 냉각시켜 화산 유리를 형성하고, 베개 용암과 같은 독특한 용암 지형을 만든다. 약 2200m 깊이의 해저에서는 압력이 물의 임계압력(순수한 물의 경우 22.06 MPa, 약 218 표준 대기압)을 초과하여 물이 끓지 않고 초임계 유체가 된다. 끓는 소리가 없어 심해 화산은 수중 청음기로 원거리에서 감지하기 어려울 수 있다.[4]해수에 포함된 염분은 물의 임계 온도와 압력을 높인다. 한 추정에 따르면 임계점은 407°C와 29.9 MPa이며, 이는 약 3.2%의 NaCl 용액에 해당한다.[4]
2. 2. 분출 유형
해저 화산 분출은 크게 두 가지 유형으로 나뉜다. 하나는 큰 용암 거품이 느리게 방출되고 폭발하면서 나는 소리이고, 다른 하나는 기체 거품이 빠르게 폭발하면서 나는 소리이다. 과학자들은 이러한 소리를 통해 해양 동물과 생태계에 미치는 영향을 측정하고, 용암 흐름의 양과 구성을 추정하여 잠재적 영향을 예측할 수 있다.2009년, 과학자들은 비디오 카메라와 수중 마이크를 사용하여 사모아 근처 태평양의 해수면 아래 1200m에서 웨스트 마타 화산의 분출을 관찰했다. 비디오와 오디오를 결합하여 느리게 터지는 용암과 수백 개의 기체 거품이 내는 다양한 소리를 구별할 수 있었다.[10][11]
해저 화산은 주변의 많은 해수와 높은 수압 때문에 육상 화산에 비해 규모가 작은 편이다. 하지만 비교적 얕은 곳에서 분화할 경우, 물과 수압의 억제 효과가 작아져 육상 화산과 같은 규모의 분화를 일으킬 수 있다. 또한 해수가 마그마에 닿아 급격히 기화하면서 마그마 수증기 폭발(수르트세이식 분화)이 발생할 수 있다.
분화 활동이 활발하면 정상이 해면 위로 드러나 화산섬을 형성하기도 한다. 하와이 제도는 원래 핫스팟 위에서 생성된 해저 화산이었다. 과거 하와이의 현재 위도에서 활동했던 해저 화산과 화산섬은 태평양판의 이동에 따라 북서쪽, 즉 캄차카 반도 방향으로 이동하면서 수몰되어 하와이 해산군과 천황 해산군을 형성하고 있다.
3. 연구 및 탐사
과학자들은 여전히 수중 화산의 위치와 활동에 대해 많은 것을 배우고 있다. 21세기 처음 20년 동안, 미국 해양대기청(NOAA)의 해양탐사국(Office of Ocean Exploration)은 수중 화산 탐사에 자금을 지원했으며, 태평양 마리아나 호상열도(Mariana Arc)에 대한 불의 고리(Ring of Fire) 미션이 특히 주목할 만하다. 원격 조종 수중 로봇(ROV)을 사용하여 과학자들은 수중 분출, 용융 황(sulfur) 연못, 열수 분출공(black smoker) 굴뚝, 심지어 이러한 깊고 뜨거운 환경에 적응한 해양 생물까지 연구했다.[5]
2019년 8월, 뉴스 매체는 피지와 통가 사이의 남태평양에서 떠다니는 거대한 부석 뗏목(pumice raft)을 보도했다.[6] 후속 과학 조사 결과, 이 부석 뗏목은 근처 수중 화산의 분출에서 비롯된 것으로 밝혀졌으며, 위성 이미지에서 화산 기둥(volcanic plume)으로 직접 관찰되었다.[7] 이 발견은 과학자들이 저주파 지진이나 수중 청음기(hydrophone) 데이터와 같은 수중 분출의 전조 현상을 기계 학습(machine learning)을 사용하여 더 잘 예측하는 데 도움이 될 것이다.[7]
4. 해산
해산은 해저에서 1000m 이상 솟아오른 독립적인 지형으로, 대부분 사화산이다. 해양학자들은 해저에서 최소 1000m 이상 솟아오르는 독립적인 지형으로 해산을 정의한다. 봉우리는 종종 수면 아래 수백에서 수천 미터에 위치하며, 따라서 심해에 속하는 것으로 간주된다.[8] 전 세계적으로 약 3만 개의 해산이 존재하는 것으로 추정되지만, 연구된 것은 극히 일부에 불과하다.
하지만 일부 해산은 특이한 경우도 있다. 예를 들어, 일반적인 해산의 정상은 해수면 아래 수백 미터에 위치하지만, 캐나다 태평양 해역의 보위 해산(Bowie Seamount)은 약 3000m의 수심에서 해수면 위 24m까지 솟아오른다.
5. 주요 해저 활화산
태평양의 일본 주변 해역에는 테이시 해구, 오무로다시, 묘진 해구 등 다양한 해저 화산이 분포한다. 묘진암은 1952년에 분화하여 해상보안관 31명이 전원 순직하는 피해를 입혔다. 그 외에도 스미스 칼데라, 소부암, 니시노시마 등이 있다. 북마리아나 제도 해역에는 후쿠신 해산, 다이코쿠 해산, 아히 해산 등이 있으며, 하와이 제도에는 로이히 해저 화산이 있다.
인도네시아의 크라카타우는 인도양에서 과거 강력한 폭발을 일으켰던 해저 화산이다.
이탈리아의 Marsili|마르실리 해산영어과 그리스 산토리니섬(미노아 폭발)은 대서양에 있다. 산토리니섬은 기원전 17세기에 해저 화산 폭발로 현재의 초승달 모양이 되었다. 아이슬란드에는 수르트세이섬이, 사우스조지아 사우스샌드위치 제도에는 프로텍터 쇼어 해저화산이 있다.
5. 1. 태평양
일본 주변 해역에는 다양한 해저 화산이 분포하고 있다. 이즈 동부 화산군 해역에는 테이시 해구, 오무로다시, 묘진 해구, 마요네즈 해구 등이 있다. 묘진암은 1952년에 분화하여 관측 중이던 해상보안관 31명이 전원 순직하는 피해를 입혔다. 그 외에도 스미스 칼데라(須美寿島), 소부암, 수요 해산, 목요 해산, 니시노시마, 카이케이 해산, 카이토쿠 해산, 분화천근, 카이세이니시노바, 카이신 해구, 키타후쿠토쿠타이, 후쿠토쿠오카노바, 미나미히요시 해산, 니코 해산, 와카손, 키카이 칼데라, 아쿠세키섬, 코호섬, 제1 아마미 해구, 미나미아마미니시 해구, 이헤야 해저분지 북부 해구, 이세나 해저분지, 하토마 해구, 이리오모테 해저화산, 제4 요나구니 해구 등이 있다.북마리아나 제도 해역에는 후쿠신 해산, 카스가 해산, 미나미카스가 해산, 호쿠세이에이후쿠 해산, 다이코쿠 해산, 아히 해산, Supply Reef|사플라이 리프영어, 마우그 섬, 지란디아 암초, 히가시디아만테 해산, 루비 해산, Esmeralda Bank|에스메랄다 뱅크영어, Northwest Rota|북서 로타 해산영어, 포어캐스트 해산, 해산 X 등이 있다.
하와이 제도에는 로이히 해저 화산이 있다.
5. 2. 인도양
인도네시아의 크라카타우는 과거 강력한 폭발을 일으킨 해저 화산이다.5. 3. 대서양
이탈리아의 Marsili|마르실리 해산영어과 그리스 산토리니섬(미노아 폭발)이 있다. 산토리니섬은 기원전 17세기에 해저 화산이 폭발하여 현재의 초승달 모양이 되었다. 아이슬란드에는 수르트세이섬이 있다. 사우스조지아 사우스샌드위치 제도에는 프로텍터 쇼어 해저화산이 있다. 통가에는 통가 제도(후가 통가)가 있다.참조
[1]
서적
Marine Ecology: Concepts and Applications
John Wiley & Sons
2013
[2]
웹사이트
Holocene Volcano List
https://volcano.si.e[...]
Smithsonian Institution
2013-11-18
[3]
웹사이트
How many active volcanoes are there?
https://volcano.si.e[...]
Smithsonian Institution
2013-11-18
[4]
서적
An Introduction to the Chemistry of the Sea
Cambridge University Press
2013
[5]
논문
Subaqueous lava flow lobes, observed on ROV KAIKO dives off Hawaii
http://geology.gsapu[...]
2000-06-01
[6]
웹사이트
Massive pumice 'raft' spotted in the Pacific could help replenish Great Barrier Reef
http://www.theguardi[...]
2019-08-25
[7]
웹사이트
Satellite Sleuthing Detects Underwater Eruptions
https://eos.org/scie[...]
2020-03-31
[8]
서적
Marine Biology: An Ecological Approach
Benjamin Cummings
2005
[9]
웹사이트
Scientists Discover and Image Explosive Deep-Ocean Volcano
http://www.noaanews.[...]
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)
2009-12-17
[10]
웹사이트
Undersea Volcano Explodes as Scientists Watch
http://www.scientifi[...]
2015-04-22
[11]
논문
Long-term explosive degassing and debris flow activity at West Mata submarine volcano
http://ir.library.or[...]
2015
[12]
웹사이트
용어해설
https://www1.kaiho.m[...]
해상보안청
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