테프라

3. 테프라의 성인과 호칭

화산이 분화하여 연기가 오를 때, 연기 속에는 다양한 크기의 입자들이 포함되어 있다. 일반적으로 연기는 분출의 기세로 퍼지거나 바람에 의해 흘러가며, 그중 입자는 넓은 범위에 떨어진다. 하지만 큰 (무거운) 입자는 분화구 근처에 떨어지고, 작고 가벼울수록 멀리 떨어진다. 입자의 크기와 거리 변화는 연속적이고, 동일한 분화로 생긴 것이기 때문에 입자 크기만으로 분류하는 것은 본질적인 의미가 없다. 또한, 연기 기둥의 일부가 붕괴하여 화산쇄설류를 발생시킬 수 있는데, 그 경우 동일한 연기에서 화산쇄설류 퇴적물과 낙진 모두 생길 수 있다. 이처럼 동시에 생길 수 있는 다양한 화산쇄설물은 한 덩어리로 취급하는 것이 화산 폭발의 역사와 주변 지질을 검사하는 데 합리적이므로, 총칭하여 '테프라'라고 부르게 되었다.^[2]

테프라는 폭발적인 화산 폭발로 생성된 모든 크기 또는 조성의 화산쇄설물이다.^[2]

"테프라"와 "화산쇄설물"은 모두 그리스어에서 유래되었다. τέφρα|테프라|téphra^grc는 "재"를 의미하며,^[5] "화산쇄설물"은 그리스어 πῦρ|피르|pyr^grc ("불"을 의미)^[6]와 κλαστός|클라스토스|klastós^grc ("조각으로 부서진"을 의미)^[7]에서 유래했다. τέφραv|테프라v^grc("재"라는 뜻)는 아리스토텔레스가 불카노 섬(히에라)의 화산 폭발에 대해 설명한 ''기상학''에서 광범위하게 사용되었다.^[8]

화산이 분화하여 분연이 상승했을 경우, 그 분연 속에는 여러 크기의 입자가 포함되어 있다. 일반적으로 분연은 분출의 기세로 퍼지거나 바람에 휩쓸려 가기 때문에, 그 안의 입자는 넓은 범위에 강하하지만, 큰(무거운) 입자는 화구 근처에, 작은(가벼운) 입자일수록 멀리 떨어진다. 일본 상공에서는 편서풍이 불기 때문에, 높이 12,000m 이상까지 분출했을 경우의 광역 테프라는 분출원으로부터 동쪽에 분포하는 경향이 있지만, 실제로는 5,000m 이하의 풍향의 영향을 강하게 받는다. 또한, 높이 30,000m를 넘는 분연주에서는, 바람의 반대 방향에도 퇴적된다.

입자의 크기와 거리의 변화는 연속적이며, 게다가 동일한 분화로 만들어진 것이기 때문에, 입자의 크기만으로 분류하는 것에는 본질적인 의미가 없다. 또한, 분연주의 일부가 붕괴하여 화산쇄설류를 발생시키는 경우가 있는데, 그 경우에는 동일한 분연으로부터 화산쇄설류 퇴적물과 강하물 두 가지 모두 만들어지게 된다 (예: 시라스와 아이라 Tn 화산재). 이처럼 동시에 만들어진 여러 화산쇄설물들은 한데 묶어 취급하는 편이 화산 분화사나 주변의 지질 일반을 조사하는 데 합리적이기 때문에, 통칭하여 테프라라고 불리게 되었다.

4. 분류

테프라 조각은 크기에 따라 다음과 같이 분류된다.

고고학과 지질학에서 연대표시층으로서 독특한 화학 물질과 특성을 지닌 테프라 층을 이용하는 것을 테프로연대기라고 한다.

5. 광역 테프라

특히 대규모 분화가 일어난 경우, 일본 전역을 덮을 정도의 규모로 화산재나 경석이 강하 및 퇴적된다. 이러한 강하 테프라를 '''광역 테프라'''라고 한다. 광역 테프라는 한 번의 분화로 형성되기 때문에 지질 시대의 기준으로 중요하다.^[31] '광역'의 정의는 연구자에 따라 다르다.^[31]

5. 1. 광역 테프라를 형성하는 분화

• 함몰 칼데라를 형성하는 대분화
• 칼데라 주변에 넓게 화쇄류 퇴적물이 형성됨과 동시에, 세립 물질이 상공으로 솟아올라 넓은 범위에 쌓인다.
• 대규모 플리니식 분화
• 칼데라를 형성하지 않는 경우에도 분출물의 양이 많아 상공까지 솟아오르면, 편서풍에 의해 운반되어 넓은 범위에 쌓인다. 화쇄류를 동반하지 않는 경우도 있다.

5. 2. 한국 및 일본의 대표적인 광역 테프라

• 시라오층은 마쓰야마-브륀 역전 직하에 있으며 지자기 역전의 증거를 제공하는 키층이므로, 치바니안 (774 - 129ka) 시작의 기준이 된 층이다.^[32]
• 에비스 고개-후쿠다는 칼라브리아기 (중기 홍적세)와 젤라시안 (전기 홍적세)의 경계 부근이다.

6. 환경 영향

테프라가 대류권으로 방출되면 물리적, 화학적으로 자연 환경에 영향을 미친다. 물리적으로 화산 쇄설물은 지역의 식물과 인간 정착지에 피해를 입힌다. 화산재는 통신 및 전기 시스템에 피해를 입히고, 숲과 식물에 덮여 광합성을 감소시키며, 지하수를 오염시킨다.^[9] 테프라는 지상 및 지하의 공기 및 물의 이동을 변화시킨다. 화학적으로 테프라 방출은 물 순환에 영향을 미칠 수 있다. 테프라 입자는 구름 속에서 얼음 결정을 성장시켜 강수량을 증가시킬 수 있다. 인근 유역과 대양은 특히 철분과 같은 미네랄 수치가 상승하여 플랑크톤 군집의 폭발적인 개체수 증가를 유발할 수 있으며, 이는 결과적으로 부영양화를 초래할 수 있다.^[4]

대규모 화산 폭발(또는 동시에 발생하는 수많은 작은 폭발)로 인해 대기 중에 다량의 테프라가 축적되면, 햇빛과 열을 대기를 통해 반사하여, 어떤 경우에는 온도가 떨어지고 일시적인 "화산 겨울"을 초래할 수 있다. 테프라가 대기 중으로 방출되어 발생하는 강수량인 산성비와 눈의 영향은 분출이 멈춘 후 몇 년 동안 관찰될 수 있다. 테프라 분출은 분출 규모에 따라 수백만 평방 킬로미터 또는 심지어 전체 대륙에 걸쳐 생태계에 영향을 미칠 수 있다.^[4]

7. 활용 분야

테프라는 테프로연대기 외에도 지질학, 고생태학, 인류학, 고생물학 등 다양한 과학 분야에서 화석의 연대 측정, 화석 기록 내 날짜 식별, 선사 시대 문화와 생태계 연구에 활용된다. 예를 들어 올도이뇨 렝가이(동아프리카 지구대 내 화산)에서 발견된 탄산염암 테프라는 화산 폭발 지점 근처에서 인간의 화석화된 발자국을 덮고 보존했다.^[10] 특정 조건에서 화산 블록은 수십억 년 동안 보존될 수 있으며, 폭발 지점에서 최대 400km까지 이동할 수 있다. 전 세계 화산 폭발은 지역 생태계와 고대 문화에 대한 귀중한 과학적 정보를 제공해 왔다.

참조

_[1] 논문 The eruption of Hekla, 1947-48II, 3, The tephra-fall from Hekla, March 29th, 1947
_[1] 논문 Tefrokronologiska studier pA Island
_[2] 논문 Global tephra studies: role and importance of the international tephra research group 'Commission on Tephrochronology' in its first 60 years https://www.research[...]
_[3] 서적 Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments https://books.google[...] Springer Science & Business Media
_[4] 논문 The immediate environmental effects of tephra emission 2012-11-01
_[5] 사전 τέφρα
_[6] 사전 πῦρ
_[7] 사전 κλαστός
_[8] 웹사이트 Greek-English translation Aristotle, Meteorologica LCL 397: 210-211 paragraph 367 https://www.loebclas[...] Harvard University Press 2023-12-13
_[9] 웹사이트 USGS: Volcano Hazards Program https://volcanoes.us[...] 2020-03-19
_[10] 논문 Holocene carbonatite-nephelinite tephra deposits of Oldoinyo Lengai, Tanzania
_[11] 웹사이트 Global Volcanism Program {{!}} Hierro https://volcano.si.e[...] 2020-03-19
_[12] 웹사이트 Fossils survive volcanic eruption to tell us about the origin of the Canary Islands https://www.scienced[...] 2020-03-19
_[13] 논문 Stratigraphy and tephra of the Kibish Formation, southwestern Ethiopia 2008-09
_[14] 논문 The large-mammal fauna from the Kibish Formation http://doc.rero.ch/r[...] 2008-09
_[15] 웹사이트 Fossilized tree and ice cores help date huge volcanic eruption 1,000 years ago to within three months https://www.scienced[...] 2020-03-19
_[16] 웹사이트 Pompeii-style volcano gave China its dinosaur trove https://phys.org/new[...] 2020-03-19
_[17] 웹사이트 Everything about the volcanoes in Italy https://www.zmescien[...] 2015-09-24
_[18] 웹사이트 Mount Vesuvius erupts https://www.history.[...] 2020-03-19
_[19] 웹사이트 Cascades Volcano Observatory https://volcanoes.us[...] 2020-03-19
_[20] 웹사이트 Petrified Trees {{!}} Fossilized Trees {{!}} Mount St. Helens Eruption https://amazingdisco[...] 2020-03-19
_[21] 웹사이트 Augustine {{!}} Volcano World {{!}} Oregon State University http://volcano.orego[...] 2010-05-04
_[22] 웹사이트 Chaitén Volcano, Chile: Map, Facts, Eruption Pictures {{!}} Chaiten https://geology.com/[...] 2020-03-19
_[23] 웹사이트 Volcanoes of Peru https://www.volcanod[...] 2020-03-19
_[24] 웹사이트 New Archaeocetes from Peru Are the Oldest Fossil Whales from South America {{!}} Smithsonian Ocean http://ocean.si.edu/[...] 2020-03-19
_[25] 논문 火山ガラスの屈折率測定および形態分類とその統計的な解析に基づくテフラの識別
_[26] 논문 ICP発光分析を用いたテフラの同定法とその応用
_[27] 논문 テフラとレスからみた火山の噴火と噴火史
_[28] 서적 日本先史文化入門 雄山閣出版
_[29] 웹사이트 テフロクロノロジー https://kotobank.jp/[...] 2020-11-30
_[30] 논문 浅間前掛火山12世紀以前の噴火履歴復元の手がかり 日本火山学会
_[31] 논문 広域テフラと考古学
_[32] 간행물 祝チバニアン誕生!―国際境界模式層と地磁気の逆転とは?― https://www.gsj.jp/M[...] 産業技術総合研究所 地質調査総合センター 2020-07-17
_[33] 문서 헤클라 산 화산 분출과 관련하여 아이슬란드의 화산학자 시구루즈르 소라린손(Sigurður Þórarinsson)이 1954년 제안한 테프라(그리스어 ''tephra''는 "재")에 대한 광의의 정의이다.