용암
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1. 개요
용암은 화산 폭발 시 분출되는 뜨겁고 녹은 암석으로, 용암류라고도 불린다. 용암은 화산 내부의 마그마가 화산 밖으로 분출되면서 가스가 빠져나와 생성되며, 굳어지면 현무암이 된다. 용암은 이탈리아어 'lava'에서 유래되었으며, 아아 용암, 파호이호이 용암, 베개 용암 등 다양한 종류가 있다. 용암의 주성분은 규산염 광물이며, 규산 함량에 따라 페릭, 중성, 마픽, 초마픽 용암으로 분류된다. 용암은 온도, 점성, 다공성 등 물리적 성질에 따라 다양한 형태를 보이며, 화산, 칼데라, 용암돔 등 독특한 지형을 형성한다. 용암 분수는 용암이 분화구 등에서 폭발적으로 분출되는 현상이다. 용암류는 인명 피해는 드물지만, 경로에 있는 모든 것을 파괴할 수 있으며, 과거에 많은 도시가 용암류로 인해 피해를 입었다. 한국에서는 한라산, 백두산 등에서 용암 관련 지형을 관찰할 수 있으며, 용암의 위험성에 대한 연구와 대응이 이루어지고 있다.
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| 용암 | |
|---|---|
| 용암 정보 | |
 | |
| 온도 | 800 ~ 1200 °C |
| 설명 | 화산 폭발 중에 화산에서 분출되는 녹은 암석 |
| 용암의 종류 | |
| 규산 함량에 따른 분류 | 규장질 용암 중간질 용암 고철질 용암 초고철질 용암 |
| 형태에 따른 분류 | 아아 용암 파호이호이 용암 베개 용암 |
| 용암의 성분 | |
| 주요 성분 | 이산화규소 산화알루미늄 산화철 산화칼슘 산화마그네슘 산화나트륨 산화칼륨 이산화티탄 삼산화인 |
| 가스 성분 | 수증기 이산화탄소 이산화황 염화수소 불화수소 |
| 용암의 흐름 | |
| 흐름 속도 | 느림 |
| 흐름 거리 | 다양함 |
| 흐름 형태 | 채널 시트 용암 튜브 |
2. 용암의 정의 및 어원
용암류(Lava flow영어)는 용암이 유출되어 나오는 것으로 비폭발적인 유출성 분출 중 생긴다. 움직임이 멈추면 용암은 굳어 현무암이 된다. 퇴적암도 있는데 그것은 화산 안에서 만들어 지는 것이다. 용암류를 줄여서 흔히 용암이라 부르기도 한다. 폭발적인 분출은 용암류와는 다른 화산재와 다른 파편들이 혼합된 테프라(tephra)를 만든다.
아아 용암(ʻaʻāhaw)은 딱딱하고 거친 용암, 파호이호이 용암(pāhoehoehaw)은 현무암질의 부드럽게 굽이치는 용암류이다. 베개 용암은 용암이 수중에서 급격하게 식어 베개 모양이 된 것을 말한다.
용암은 화산 안에서 가장 약한 부분을 찾으면 뿜어져 나온다.
용암은 화산 밖에 있고, 마그마는 화산 안에 있다. 화산의 안에 있으면 마그마지만, 화산 밖으로 뿜어져 나오는 순간 용암이 된다. 화산 안에 있는 마그마는 가스를 가지고 있지만, 화산 안에서 나가는 순간 가스가 증발해 용암이 된다는 점에서 차이를 보인다.
'lava'라는 말은 이탈리아어에서 나왔는데 '떨어지는', '미끄러지는'이라는 의미의 라틴어 'labes'에서 유래되었을 것으로 추정된다.[2][3] 이 단어를 처음 사용한 것은 프란시스코 세라오(Francesco Serao)가 1737년 5월 14일에서 6월 4일 동안에 베수비오 화산에서 분출한 것에 쓴 글에 나온다. Serao는 홍수에 뒤이어 화산의 옆구리 아래로 물과 진흙이 흘러가는 것을 "불붙는 용암의 흐름"(a flow of fiery lava)이라고 묘사하였다.[4][5]
3. 용암의 성분 및 종류
지구 지각의 고화된 용암은 대부분 규산염 광물로 이루어져 있으며, 주로 장석, 장석류 광물, 감람석, 휘석, 각섬석, 운모, 석영 등이다.[6] 희귀한 비규산염 용암은 비규산염 광물 매장지의 국지적 용융[6] 또는 마그마가 서로 섞이지 않는 규산염과 비규산염 액체 상으로 분리됨으로써 형성될 수 있다.[7]
순수한 규산(SiO₂)은 사면체의 원자 배열을 갖는다. 사면체 중심에는 규소 원자가 있고, 4개의 결합으로 산소와 결합되어 있다. 각 꼭짓점의 산소는 이웃하는 사면체와 공유되어 있다. 이러한 구조가 3차원적으로 반복되면서 연속적으로 망상 구조를 만든다. 이 3차원 망상 구조는 규산의 녹는점인 2,000℃에서도 유효하며, 점성을 극도로 높인다. 따라서 규산을 약 65% 함유하는 데사이트질 용암은 점성이 크고 유동성이 부족하다.
마그마에는 규소 외에 다른 금속이 포함되어 있다. 규산의 망상 구조 속에 마그네슘, 철, 칼슘 등의 금속 원자가 들어가면 사면체의 연속성이 손상되어 3차원 망상 구조가 무너진다. 현무암은 금속 성분이 풍부하고 규산의 비율이 적다(40~50%) 때문에 3차원 망상 구조의 영향이 매우 작아 저점성 용암이 된다.
지하 깊은 곳의 초고압 환경에서는 물이 규산과 반응하여 암석의 용융 온도를 낮추어 마그마를 형성한다. (화산 참조). 그 외 이산화탄소가 녹아 있는 상태에서도 유동 온도가 낮아지는 것이 확인되었다.
3. 1. 규산염 용암
규산염 용암은 지구 지각에서 가장 풍부한 원소인 산소와 규소를 주성분으로 하는 용융 혼합물이며, 소량의 알루미늄, 칼슘, 마그네슘, 철, 나트륨, 칼륨과 미량의 다른 많은 원소들을 포함한다. 암석학자들은 일반적으로 용암에 존재하는 주요 원소(산소 제외)의 산화물의 무게 또는 몰 질량 비율로 규산염 용암의 조성을 나타낸다.
이산화규소 성분은 규산염 마그마의 물리적 거동을 지배한다. 용암 속의 규소 이온은 사면체 배열로 네 개의 산소 이온에 강하게 결합한다. 알칼리 금속 산화물(나트륨과 칼륨)과 결합된 알루미늄도 용암의 중합을 촉진하는 경향이 있다.[8] 양이온인 제1철, 칼슘, 마그네슘과 같은 것들은 산소에 훨씬 약하게 결합하여 중합 경향을 감소시킨다.[8] 부분 중합은 용암을 점성으로 만들기 때문에, 이산화규소 함량이 높은 용암은 이산화규소 함량이 낮은 용암보다 훨씬 더 점성이 높다.[8]
이산화규소의 역할과 용암의 다른 많은 특성(예: 온도)이 이산화규소 함량과 상관관계가 있는 것으로 관찰되었기 때문에, 규산염 용암은 이산화규소 함량에 따라 페릭(규장질), 중성(중성질), 마픽(고철질), 초마픽(초고철질)의 네 가지 화학적 유형으로 나뉜다.[9]
순수한 규산(SiO₂)은 사면체의 원자 배열을 갖는다. 사면체 중심에는 규소 원자가 있고, 4개의 결합으로 산소와 결합되어 있다. 각 꼭짓점의 산소는 이웃하는 사면체와 공유되어 있다. 이러한 구조가 3차원적으로 반복되면서 연속적인 망상 구조를 만든다. 이 3차원 망상 구조는 규산의 녹는점인 2,000℃에서도 유효하며, 점성을 극도로 높인다. 따라서 규산을 약 65% 함유하는 데사이트질 용암은 점성이 크고 유동성이 부족하다.
마그마에는 규소 외에 다른 금속이 포함되어 있다. 규산의 망상 구조 속에 마그네슘, 철, 칼슘 등의 금속 원자가 들어가면 사면체의 연속성이 손상되어 3차원 망상 구조가 무너진다. 현무암은 금속 성분이 풍부하고 규산의 비율이 적다(40~50%) 때문에 3차원 망상 구조의 영향이 매우 작아 저점성 용암이 된다.
한국의 화산 지형은 주로 현무암질(마픽) 용암과 유문암질(펠식) 용암으로 구성되어 있다. 예를 들어, 한라산은 현무암질 용암으로, 백두산 천지 칼데라 주변은 유문암질 용암으로 이루어져 있다.
분류:용암
3. 2. 비규산염 용암
드물게 탄산염암 및 나트로탄산염암 용암이 분출되기도 한다. 탄자니아의 올 도이뇨 렝가이 화산은 활동적인 탄산염암 화산의 유일한 예이다.[14] 지질 기록에 있는 탄산염암은 75%가 탄산염 광물로 이루어져 있으며, 소량의 실리카 불포화 규산염 광물, 아파타이트, 자철석, 피로클로어가 포함된다. 실험실 실험 결과 석회석이 풍부한 마그마가 가능하다는 것이 밝혀졌다. 올 도이뇨 렝가이의 나트로탄산염암 용암은 대부분 탄산나트륨으로 구성되어 있으며, 탄산칼슘과 탄산칼륨, 소량의 할로겐화물, 불화물 및 황산염이 포함되어 있다. 이 용암은 매우 유동적이며, 측정된 온도는 491~544°C이다.[15]
산화철 용암은 스웨덴 키루나의 철광석의 근원으로 여겨진다.[7] 플라이스토세기의 산화철 용암은 칠레-아르헨티나 국경의 엘 라코 화산에서 발견된다.[6]
최대 250m 길이와 10m 너비의 황 용암류는 칠레의 라스타리아 화산에서 발견된다. 이들은 113°C만큼 낮은 온도에서 황 퇴적물의 용융으로 형성되었다.[6]
4. 용암의 물리적 성질
일반적으로 분출 전 마그마는 물을 주성분으로 하는 휘발성분을 다량 함유하고 있으므로, 감압 작용에 의해 발포하는 경우가 많다. 이 휘발성분은 항상 조금씩 마그마로부터 분리되어 화산가스로 방출되지만, 분화 시에는 일시에 다량의 가스가 빠져나와 분화 시의 폭발이나 높이 치솟는 분연을 형성한다. 화구에서 유출되는 용암류에도 휘발성분이 포함되어 있으며, 지상에 나온 시점의 압력 저하에 의해 점차 가스가 분리되므로 다수의 기공이나 기포를 포함하고 있는 것이 일반적이다. 그러나 마그마의 분출이 고수압이 걸리는 심해저에서 일어나는 경우나 용암호를 형성하는 경우에는 이에 한하지 않는다.
용암의 점성은 그 온도와 성분에 따라 현저하게 다르다. 온도가 높을수록 점성이 작고, 식으면 고화한다. 또 성분적으로는 마그마 중의 규산 성분(이산화규소)의 양이 많을수록 점성이 커진다. 일본을 포함한 태평양 주변 화산의 용암은 이산화규소 성분이 적은 것부터 순서대로 현무암→안산암→데사이트→유문암이며, 뒤로 갈수록 점성이 높다.
하와이의 화산과 같은 현무암질 용암은 점성이 낮고 유동성이 높으므로, 용암류가 화구에서 10km 이상 흐르는 경우도 많다. 쇼와신잔은 점성이 크고 유동성이 부족한 데사이트질 용암이며, 지상에 나온 용암은 유출되지 않고 그 자리에서 솟아올라 용암돔을 형성했다. 울퉁불퉁한 외관의 용암돔을 형성한 운젠후겐다케의 분화도 데사이트질 용암이다.
4. 1. 점성
용암의 점성은 용암류의 거동과 화산 활동의 종류를 결정하는 중요한 요소이다.[19] 점성이 클수록 분출이 분출성보다는 폭발성이 될 가능성이 높아진다.[18] 점성은 주로 이산화규소 함량, 온도, 결정 함량, 휘발성 성분 함량 등에 의해 결정된다. 이산화규소 함량이 높을수록, 온도가 낮을수록, 결정 함량이 높을수록 점성이 증가한다.
일반적인 규산염 용암의 온도는 펠식 용암의 경우 약 800℃, 마식 용암의 경우 약 1200℃이지만, 점성은 펠식 용암의 경우 108 Pa⋅s에서 마식 용암의 경우 10 Pa⋅s까지 큰 차이를 보인다. 지구상에서 용암류의 90%는 마식 또는 초마식 용암이며, 중간질 용암은 8%, 펠식 용암은 2%를 차지한다.[18]
용암의 점성은 용암류의 형태, 이동 속도, 표면 특성에도 영향을 미친다.[19] 점성이 매우 높은 용암은 고종횡비 용암류 또는 돔 형태로 분출되며, 블록 용암의 형태를 띤다. 흑요석 용암류가 일반적이다. 중간질 용암은 성층화산을 형성하고, 마식 용암은 순상화산을 형성한다.
대부분의 용암에는 다양한 광물의 고체 결정, 제노리스로 알려진 외래 암석 파편, 이전에 고화된 용암 파편 등이 포함되어 있어 틱소트로피 및 전단 박화 특성을 부여한다.[20] 이는 일반적인 용암이 빙엄 유체처럼 항복 응력이라고 하는 응력 한계를 넘을 때까지 상당한 흐름 저항을 보인다는 것을 의미한다. 결정 함량이 약 60%에 이르면 용암은 고체처럼 작용하기 시작하며, 이러한 혼합물은 ''결정 죽''으로 불리기도 한다.
용암류의 속도는 주로 점성과 경사에 따라 달라진다. 일반적으로 용암은 느리게 흐르지만, 니이라공고 산의 용암 호수 붕괴 후에는 예외적으로 빠른 속도가 기록되기도 했다.[18]
일본을 포함한 태평양 주변 화산의 용암은 이산화규소 성분이 적은 것부터 순서대로 현무암→안산암→데사이트→유문암이며, 뒤로 갈수록 점성이 높다. 하와이의 화산과 같은 현무암질 용암은 점성이 낮고 유동성이 높아 용암류가 화구에서 10km 이상 흐르는 경우가 많다. 반면, 쇼와신잔은 점성이 크고 유동성이 부족한 데사이트질 용암으로, 용암돔을 형성했다. 운젠후겐다케의 분화도 데사이트질 용암이다.
순수한 규산(SiO₂)은 사면체 구조가 3차원적으로 반복되는 망상 구조를 가지며, 이는 높은 점성의 원인이 된다. 데사이트질 용암은 규산을 약 65% 함유하여 점성이 크고 유동성이 부족하다. 마그마에 마그네슘, 철, 칼슘 등의 금속 원자가 포함되면 규산의 망상 구조가 무너져 점성이 낮아진다. 현무암은 금속 성분이 풍부하고 규산 비율이 낮아(40~50%) 점성이 낮은 용암이 된다.
4. 2. 온도
대부분의 용암 온도는 용암의 화학적 조성에 따라 약 800°C에서 1200°C까지 다양하다.[21] 이 온도 범위는 강제 공기 숯가마로 달성할 수 있는 최고 온도와 유사하다.[21] 용암은 처음 분출될 때 가장 유동적이며, 온도가 낮아짐에 따라 점도가 훨씬 높아진다.용암류는 복사열 손실로 인해 고체 암석의 단열층을 빠르게 형성한다. 그 후, 용암은 암석 지각을 통한 매우 느린 열 전도에 의해 냉각된다. 예를 들어, 미국 지질조사국의 지질학자들은 1959년 분출로 형성된 킬라우에아 이키 용암 호수를 정기적으로 시추했다. 3년 후, 바닥 온도가 1065°C인 고체 표면 지각은 호수 깊이가 약 100m임에도 불구하고, 고작 14m 두께에 불과했다. 분출 19년 후에도 약 80m 깊이에서 잔류 액체가 여전히 존재했다.
냉각되는 용암류는 수축되고, 이로 인해 용암류에 균열이 생긴다. 현무암류는 특징적인 균열 패턴을 보인다. 용암류의 가장 위쪽 부분은 불규칙한 아래쪽으로 퍼지는 균열을 보이는 반면, 용암류의 아래쪽 부분은 용암류를 5각형 또는 6각형 기둥으로 분리하는 매우 규칙적인 균열 패턴을 보인다. 고화된 용암류의 불규칙한 위쪽 부분을 '상인방(entablature)'이라고 하고, 주상절리를 보이는 아래쪽 부분을 '주심부(colonnade)'라고 한다. 북아일랜드의 자이언츠 코즈웨이는 이러한 주상절리의 대표적인 예시이다.
마찬가지로, 주기적인 균열을 동반한 냉각에 의해 생성된 기둥 측면의 규칙적인 수직 패턴은 '끌 자국(chisel marks)'으로 묘사된다. 이름과는 달리, 이들은 냉각, 열 수축 및 균열에 의해 생성되는 자연적인 특징이다.
용암이 냉각되면서 가장자리에서 안쪽으로 결정화되면, 기포를 배출하여 상하 경계에 공동을 형성한다. 이것을 '파이프 줄기 기포(pipe-stem vesicles)' 또는 '파이프 줄기 편마암(pipe-stem amygdales)'이라고 한다. 냉각되는 결정 죽(mush)에서 배출된 액체는 냉각되는 용암류의 아직 유동적인 중앙으로 상승하여 수직 '기포 원통(vesicle cylinders)'을 생성한다. 이것들이 용암류의 상단을 향해 합쳐지면, 기포가 많은 현무암 시트를 형성하고, 때로는 2차 광물로 채워지는 기체 공동으로 덮여 있다. 남아메리카의 홍수 현무암에서 발견되는 아름다운 자수정 결정체는 이런 방식으로 형성되었다.
홍수 현무암은 일반적으로 유동이 멈추기 전에 거의 결정화되지 않으므로, 그 결과 덜 실리카가 많은 용암류에서는 유동 조직이 드물다. 반면, 유동 층리는 규장질 용암류에서 흔하다.
4. 3. 다공성
일반적으로 분출 전 마그마는 물을 주성분으로 하는 휘발성분을 다량 함유하고 있어, 감압 작용에 의해 발포하는 경우가 많다. 이 휘발성분은 항상 조금씩 마그마로부터 분리되어 화산가스로 방출되지만, 분화 시에는 일시에 다량의 가스가 빠져나와 분화 시의 폭발이나 높이 치솟는 분연을 형성한다. 화구에서 유출되는 용암류에도 휘발성분이 포함되어 있으며, 지상에 나온 시점의 압력 저하에 의해 점차 가스가 분리되므로 다수의 기공이나 기포를 포함하고 있는 것이 일반적이다. 그러나 마그마의 분출이 고수압이 걸리는 심해저에서 일어나는 경우나 용암호를 형성하는 경우에는 이에 한하지 않는다.5. 용암의 형태
용암은 흐르면서 점차 냉각·고화되기 때문에 다양한 형태를 나타낸다.
- 파호이호이 용암(pahoehoe lava영어): 하와이 등에서 볼 수 있는 가장 유동성이 높은 용암이 굳어진 형태이다. 표면은 매끄럽고 둥글며, 파상이나 밧줄 모양의 무늬를 보인다. 어원은 하와이어에서 유래한다.
- 아아 용암(aa lava영어): 삼각산과 후지산의 현무암질 용암에서 볼 수 있는 형태이다. 표면이 거친 클링커로 덮여 있어 걷기가 어렵다. 어원은 하와이어에서 유래한다.
- 괴상 용암(Block lava영어): 아아 용암보다 흐르기 어려운 용암의 형태이다. 흐름이 느리기 때문에 표면의 고화와 붕괴를 반복하며 천천히 전진하므로, 암괴상의 용암류가 남는다. 사쿠라지마 등의 안산암질 용암에 많다.
- 베개 용암(Pillow lava영어): 육상의 파호이호이 용암에 해당한다. 수중에서 분출된 경우, 직경 수십cm의 타원형을 쌓아 올린 것 같은 베개 모양의 용암을 형성한다. 俵状溶岩(다이라죠 용암)이라고도 한다. 표면 구조로는 주름 구조, 확장 균열, 수축 균열, 인장 균열 등이 있지만, 외피가 수냉 파쇄되어 하이알로클라스타이트로 이행하는 경우도 많다. 현무암질~유문암질 용암 모두에서 형성될 수 있다. 아아 용암에 해당하는 용암이 수중에서 분출된 경우 클링커 부분이 수냉 파쇄되기 때문에 베개 용암이 되지는 않는다. 경우에 따라 수증기 폭발을 일으켜 쇄설구나 위조 소화구군을 만들기도 한다.
- 용암돔(lava dome영어): 데이사이트질 용암이 천천히 지상으로 나온 경우, 용암은 거의 흐르지 않고 분출 장소에 높이 솟아오른다. 이것을 용암돔(용암 원정구)이라고 한다.
5. 1. 표면 형태에 따른 분류
용암은 표면 형태에 따라 여러 가지로 분류할 수 있다.- 파호이호이 용암(pahoehoe): 표면이 매끄럽고 밧줄 모양의 무늬를 가지는 현무암질 용암이다.[23][24] pāhoehoehaw는 하와이어로 "매끄럽고 끊어지지 않은 용암"이라는 뜻이다.[29] 유동성이 높고 온도가 높아() 응고되는 표면 지각 아래에서 매우 유동적인 용암의 이동으로 인해 특유의 표면이 만들어진다.[17] 파호이호이 용암류는 일반적으로 냉각된 지각에서 끊임없이 분출되는 일련의 작은 엽과 발가락으로 진행되며, 용암동굴을 형성하기도 한다. 파호이호이 용암은 열 손실과 점성 증가로 인해 아아 용암으로 변할 수 있다.[30] 지구상에서 대부분의 용암류는 10km보다 짧지만, 일부 파호이호이 용암류는 50km보다 길게 뻗어 나가기도 한다.[31]
- 아아 용암(aa): 표면이 거칠고 깨진 클링커(clinker)로 덮여 있는 현무암질 용암이다.[22] ʻaʻāhaw는 하와이어로 "돌이 많은 거친 용암" 또는 "타다", "불타다"를 의미한다.[22] 파호이호이 용암보다 점성이 높고 온도가 낮을 때() 형성된다.[27][28] 아아 용암류의 느슨하고, 부서지고, 날카롭고, 가시가 많은 표면 때문에 하이킹이 어렵고 느리다. 클링커 표면은 실제로는 거대한 고밀도 중심부를 덮고 있으며, 중심부의 끈적끈적한 용암이 경사면 아래로 이동함에 따라 클링커가 표면에서 이동한다. 아아 용암류의 선두 가장자리에서는 냉각된 파편들이 가파른 전면을 따라 굴러떨어지고 전진하는 용암류에 묻혀, 용암류의 상단과 하단 모두에 용암 파편층이 생성된다.
- 괴상 용암(블록 용암): 아아 용암보다 더 점성이 높은 용암으로, 표면이 각진 암괴로 덮여 있다. 안산암질 용암에서 주로 나타나며, 굳은 블록 표면에 의해 단열된 용암류의 녹은 내부는 용암류 전면에서 떨어져 나온 암석 파편 위로 이동한다. 파호이호이 용암류보다 경사면을 따라 훨씬 느리게 이동하며 깊이도 더 두껍다.
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- 베개 용암: 수중에서 분출된 용암이 급격히 냉각되어 베개 모양으로 굳어진 것이다.[32] 해저 화산이나 용암이 물과 만나는 곳에서 주로 형성된다. 점성이 높은 용암은 물과 접촉하면 단단한 껍질을 형성하고, 이 껍질은 갈라지면서 더 많은 용암이 흘러나와 "베개" 모양을 만든다.
5. 2. 지형에 따른 분류
용암류(Lava flow영어)는 용암이 유출되어 나오는 것으로 비폭발적인 유출성 분출 중에 생긴다. 움직임이 멈추면 용암은 굳어 현무암이 된다. 폭발적인 분출은 용암류와는 다른 화산재와 다른 파편들이 혼합된 테프라(tephra)를 만든다.용암돔은 점성이 높은 펠식 마그마의 분출에 의해 형성된다. 발레스 칼데라(Valles Caldera)와 같이 뚜렷한 둥근 돌출부를 형성할 수 있다. 용암돔 분출의 예로는 노바룹타(Novarupta) 돔과 세인트헬렌스산(Mount St Helens)의 연속적인 용암돔이 있다.
용암동굴은 비교적 유동성 있는 용암이 상부 표면에서 충분히 식어 굳어지면서 형성된다. 암석으로 이루어진 이 지각 아래에서는 용암이 액체 상태로 계속 흐를 수 있다. 이러한 흐름이 오랜 시간 지속되면 용암 통로가 터널 모양의 구멍 또는 ''용암동굴''을 형성할 수 있으며, 이를 통해 용융된 암석이 분출구에서 수 킬로미터 떨어진 곳까지 상당한 냉각 없이 이동할 수 있다.
드물게 화산 콘이 용암으로 채워지지만 분출하지 않는 경우가 있다. 칼데라 안에 고이는 용암을 용암호라고 한다. 용암호는 일반적으로 오래 지속되지 않고, 압력이 해소되면 마그마 방으로 다시 빠져나가거나 용암류 분출 또는 화산쇄설성 폭발을 통해 빠져나간다. 영구적인 용암호가 존재하는 곳은 세계적으로 몇 군데뿐인데, 에레부스산, 에르타 알레, 니라공고산, 암브림섬 등이 있다.[34][35]
용암 삼각주는 용암의 지상 유출이 정지된 수역으로 유입될 때 형성된다. 용암은 물과 만나면 식고 부서지는데, 이렇게 생성된 파편들이 해저 지형을 메워 지상 유출이 더 먼 바다까지 이동할 수 있게 된다. 용암 삼각주는 일반적으로 대규모 분출형 현무암 화산 활동과 관련이 있다.[36]
용암은 흐르면서 점차 냉각·고화되기 때문에 다양한 형태를 나타낸다.
- 파호이호이 용암(): 하와이 등에서 볼 수 있는 가장 유동성이 높은 용암이 고화된 형태이다. 표면이 매끄럽고 둥글며, 파상이나 밧줄 모양의 무늬가 보인다.
- 아아 용암(): 삼각산과 후지산의 현무암질 용암에서 볼 수 있는 형태이다. 표면이 거친 클링커로 덮여 있어 걷기 어렵다.
- 괴상 용암(): 아아 용암보다 흐르기 어려운 용암의 형태이다. 흐름이 느리기 때문에 표면의 고화와 붕괴를 반복하면서 천천히 전진하기 때문에 암괴상의 용암류가 남는다. 사쿠라지마 등의 안산암질 용암에 많다.
- 베개 용암(): 육상의 파호이호이 용암에 해당한다. 수중에서 분출된 경우, 직경 수십cm의 타원형을 쌓아 올린 것 같은 베개 모양의 용암을 형성한다.
6. 용암 지형
점성이 있는 용암으로 형성되기 때문에, 용암류와 분출은 거시적 규모에서 미시적 규모에 이르기까지 독특한 지형, 지질 형태 및 지형적 특징을 만들어낸다. 용암의 형태는 용암의 표면 형태 또는 질감을 설명한다. 유동성이 높은 현무암질 용암류는 평평한 판 모양의 지형을 형성하는 경향이 있는 반면, 점성이 높은 유문암질 용암류는 울퉁불퉁하고 덩어리진 암석 덩어리를 형성한다. 수중에서 분출된 용암은 독특한 특징을 가지고 있다.
화산은 시간이 지남에 따라 용암과 화산재가 반복적으로 분출되어 형성되는 주요 지형이다. 화산의 모양은 유동성이 높은 현무암질 용암류가 주로 분출하여 형성된 넓고 완만한 경사의 순상화산에서부터, 화산재와 점성이 높은 용암류가 번갈아 쌓여 만들어진 가파른 경사의 성층화산(복합 화산)까지 다양하다.
칼데라는 큰 함몰 분화구인데, 마그마 방이 큰 폭발성 분화로 부분적 또는 완전히 비워지면서 성층화산에 형성될 수 있다. 정상부 원뿔은 더 이상 스스로를 지탱할 수 없어 무너지게 된다. 이러한 특징에는 사건 후의 화산 분화구 호수와 용암 돔이 포함될 수 있다. 칼데라는 점진적인 마그마 침하와 같은 비폭발적인 방법으로도 형성될 수 있는데, 이는 많은 순상화산에서 전형적이다.
응회구와 용암 파편구는 화산체의 작은 분화구 주변에 용암이 쌓여 형성되는 소규모 지형이다. 응회구는 폭발적인 분출구에서 분출되는 테프라 또는 화산재와 응회암으로 형성된다. 용암 파편구는 더 액체 상태로 분출되는 용융된 화산 슬래그와 암편이 쌓여 형성된다.
하와이어 용어인 키푸카(Kīpuka)는 활화산 지역 안이나 경사 아래에 있는 언덕, 산등성이 또는 오래된 용암 돔과 같은 높은 지역을 가리킨다. 새로운 용암류가 주변 땅을 덮으면 키푸카가 고립되어 불모의 용암류 속에 (대개) 숲이 우거진 섬처럼 보인다.
용암돔은 점성이 높은 펠식 마그마의 분출에 의해 형성된다. 돔이 경사진 표면에 형성될 때, 쿨레(coulées)(돔류)라고 하는 짧고 두꺼운 유동으로 흘러갈 수 있다.
6. 1. 화산
화산은 시간이 지남에 따라 용암과 화산재가 반복적으로 분출되어 형성되는 주요 지형이다. 화산의 모양은 유동성이 높은 현무암질 용암류가 주로 분출하여 형성된 넓고 완만한 경사의 순상화산에서부터, 화산재와 점성이 높은 용암류가 번갈아 쌓여 만들어진 가파른 경사의 성층화산(복합 화산)까지 다양하다.칼데라는 큰 함몰 분화구인데, 마그마 방이 큰 폭발성 분화로 부분적 또는 완전히 비워지면서 성층화산에 형성될 수 있다. 정상부 원뿔은 더 이상 스스로를 지탱할 수 없어 무너지게 된다. 이러한 특징에는 사건 후의 화산 분화구 호수와 용암 돔이 포함될 수 있다. 칼데라는 점진적인 마그마 침하와 같은 비폭발적인 방법으로도 형성될 수 있는데, 이는 많은 순상화산에서 전형적이다.
응회구와 용암 파편구는 화산체의 작은 분화구 주변에 용암이 쌓여 형성되는 소규모 지형이다. 응회구는 폭발적인 분출구에서 분출되는 테프라 또는 화산재와 응회암으로 형성된다. 용암 파편구는 더 액체 상태로 분출되는 용융된 화산 슬래그와 암편이 쌓여 형성된다.
6. 2. 기타 용암 지형
하와이어 용어인 키푸카(Kīpuka)는 활화산 지역 안이나 경사 아래에 있는 언덕, 산등성이 또는 오래된 용암 돔과 같은 높은 지역을 가리킨다. 새로운 용암류가 주변 땅을 덮으면 키푸카가 고립되어 불모의 용암류 속에 (대개) 숲이 우거진 섬처럼 보인다.용암돔은 점성이 높은 펠식 마그마의 분출에 의해 형성된다. 돔이 경사진 표면에 형성될 때, 쿨레(coulées)(돔류)라고 하는 짧고 두꺼운 유동으로 흘러갈 수 있다.
7. 용암 분수
'''용암 분수'''는 용암이 분화구, 통기구 또는 균열에서 폭발적으로는 아니지만 강력하게 분출되는 화산 현상이다.[37] 용암 분수는 일련의 짧은 맥박으로 발생하거나 지속적인 용암 제트로 발생할 수 있다. 이는 일반적으로 하와이식 분화와 관련이 있다. 기록상 가장 높았던 용암 분수는 2013년 11월 23일 이탈리아의 에트나 화산(Mount Etna) 폭발 당시 발생했는데, 약 2500m의 높이를 18분 동안 유지했으며, 잠시 3400m의 높이까지 치솟았다.[37]
8. 용암의 위험성 및 피해 사례
용암류는 경로에 있는 모든 것을 파괴할 수 있지만, 일반적으로 매우 느리게 이동하기 때문에 인명 피해는 드물다.[38] 하지만 용암류에 의해 경로가 차단되거나, 너무 가까이 접근하는 경우, 또는 매우 빠르게 이동하는 경우에는 부상이나 사망 사고가 발생할 수 있다.[38] 1977년 니라공고 산 분화 당시에는 시속 100km의 속도로 용암류가 흘러내려 주민들이 잠든 사이 여러 마을을 덮치기도 했다.[39]
역사적으로 용암류에 의해 파괴되거나 피해를 입은 도시들이 많이 있다.
- 1700년대 락스 킬룩스와 위이 락스 카빗의 니스가 마을
- 1706년 트레베호 폭발로 파괴된 테네리페섬의 가라치코 (재건됨)
- 1814년 마욘 화산에서 분출된 용암에 매몰된 필리핀 카그사와[43]
- 1859년 하와이 케아와이키 (폐기됨)
- 1944년 베수비오산의 가장 최근 폭발로 파괴된 이탈리아 산세바스티아노 알 베수비오 (재건됨)
- 1960년 1월 킬라우에아 화산의 같은 폭발로 파괴된 코아에와 카포호 (폐기됨)[44]
- 1990년 킬라우에아 화산 폭발로 파괴된 칼라파나 (폐기됨)
- 2018년 6월 용암에 대부분 묻힌 카포호와 베케이션랜드 하와이 단지
- 1669년 에트나 화산 폭발로 파괴된 카타니아 (재건)[45]
- 1905년부터 1911년까지 마타바누 산 폭발로 파괴된 살레아울라, 사모아
- 1928년 에트나 산 폭발로 거의 파괴된 마스칼리 (재건)[46]
- 1943년부터 1952년까지 파리쿠틴 폭발로 파괴된 파리쿠틴과 산 후안 파랑가리쿠티로
- 1973년 엘드펠 폭발로 파괴된 헤이마에이 (재건)
- 1977년 피통 생트 로즈
- 1986~87년 킬라우에아 폭발로 파괴된 로열 가든스, 하와이 (폐기)
- 2002년 니라공고 폭발로 피해를 입은 고마[48]
- 2021년 쿰브레 비에하 화산 폭발로 피해를 입은 로스 야노스 데 아리다네(토도케 지역)과 엘 파소 (엘 파라이소 지역)[49][50][51]
화산 폭발로 인한 사망은 용암류 외에도 화산쇄설류, 라하르, 유독 가스, 용암 돔 붕괴 등 다양한 원인으로 발생할 수 있다.[38]
최근 용암류가 지나간 지역은 지반이 불안정하고 날카로운 암석 파편이 많아 오랫동안 위험할 수 있다. 용암류를 건널 때는 튼튼한 등산화, 긴 바지, 장갑을 착용하는 것이 좋다.
용암류의 방향을 전환하는 것은 매우 어렵지만, 일부 상황에서는 가능하다. 아이슬란드 베스트만나에이야르에서는 용암류 냉각 및 방벽 설치를 통해 항구 보호에 성공한 사례가 있다.[40]
9. 한국의 용암 연구 및 대응
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