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화산탄

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1. 개요

화산탄은 화산 폭발 시 분출되는 용암 덩어리로, 형태에 따라 리본형, 구형, 방추형, 소똥형, 빵 껍질형, 핵형 등으로 분류된다. 화산탄은 분화구에서 수 km까지 날아가며, 지면에 닿기 전에 굳어지기도 하지만, 충돌 시 액체 상태를 유지하는 경우도 있다. 화산탄은 등산객과 관광객에게 심각한 피해를 줄 수 있으며, 일본에서는 화산탄 관련 용어 분류가 이루어졌다.

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화산탄
개요
화산탄의 모습
화산탄의 모습
설명화산 폭발 시 화구에서 분출된 액체 마그마가 식어서 굳어진 암석 조각이다. 크기는 64mm 이상이다.
로마자 표기hwasantan
특징
형성 과정마그마 또는 용암이 공기 중에서 냉각되어 형성됨
회전하면서 다양한 모양을 형성 (빵 껍질 모양 등)
크기64mm 초과
이동 거리화산에서 분출되어 수백 미터에서 최대 600 미터까지 날아갈 수 있음
위험성낙하 시 심각한 부상이나 사망을 초래할 수 있음
특히 화산 근처 관광객에게 위험
2018년 하와이에서 발생한 화산탄 사고로 다수의 부상자 발생
분류
형태에 따른 분류빵 껍질 탄
리본 탄
방추 탄 또는 회전 타원체 탄
구형 탄

2. 화산탄의 종류

일본 국립과학박물관에 전시된 다양한 화산탄


화산탄은 형태에 따라 이름이 붙여지는데, 이는 화산탄을 형성하는 마그마의 유동성에 의해 결정된다.

  • '''리본 또는 원통형 화산탄''': 유동성이 높은 마그마에서 형성되며, 불규칙한 끈이나 덩어리로 분출된다. 이 끈들은 작은 조각으로 부서져 땅에 떨어지며 리본처럼 보인다. 따라서 "리본 화산탄"이라고 불린다. 이 화산탄은 단면이 원형 또는 납작하며, 길이를 따라 홈이 파여 있고, 판상 기공을 가지고 있다.
  • '''구형 화산탄''': 유동성이 높거나 중간 정도인 마그마에서 형성된다. 표면 장력이 분출물을 구형으로 만드는 데 중요한 역할을 한다.
  • '''방추형, 방추상 또는 아몬드형/회전형 화산탄''': 구형 화산탄과 동일한 과정으로 형성되지만, 구형의 부분적인 형태를 띤다는 점에서 주요한 차이점이 있다. 비행 중 회전하면 이 화산탄이 길어지거나 아몬드 모양을 띠게 되며, 이러한 회전 이론에 따라 '방추상 화산탄'이라는 이름도 붙었다. 방추형 화산탄은 종 방향 홈이 특징이며, 한쪽 면이 다른 면보다 약간 더 매끄럽고 넓다. 이 매끄러운 면은 화산탄이 공중에서 떨어질 때 아래쪽을 나타낸다.
  • '''소똥형 화산탄''': 유동성이 높은 마그마가 중간 높이에서 떨어질 때 형성되므로, 화산탄이 충돌 전에 굳지 않는다(땅에 떨어질 때 여전히 액체 상태). 결과적으로 납작해지거나 튀어 불규칙한 둥근 원반을 형성하며, 소똥과 유사하다.
  • '''빵 껍질형 화산탄''': 용암 화산탄의 외부가 비행 중에 굳어질 경우 형성된다. 내부가 계속 팽창함에 따라 균열된 외부 표면이 생길 수 있다.
  • '''핵형 화산탄''': 이전에 굳어진 용암의 핵을 용암 껍질이 둘러싸고 있는 화산탄이다. 핵은 이전 분출의 부속 조각, 주변암의 우발적 조각(예: 포획암) 또는 드문 경우지만 동일 분출 중 이전에 형성된 용암 조각으로 구성된다.


2. 1. 형태에 따른 분류

화산탄은 형태에 따라 이름이 붙여지는데, 이는 화산탄을 형성하는 마그마의 유동성에 의해 결정된다.

  • 리본 또는 원통형 화산탄: 유동성이 높은 마그마에서 형성되며, 불규칙한 끈이나 덩어리로 분출된다. 이 끈들은 작은 조각으로 부서져 땅에 떨어지며 리본처럼 보인다. 단면이 원형 또는 납작하며, 길이를 따라 홈이 파여 있고, 판상 기공을 가지고 있다.
  • 구형 화산탄: 유동성이 높거나 중간 정도인 마그마에서 형성된다. 표면 장력이 분출물을 구형으로 만드는 데 중요한 역할을 한다.
  • 방추형, 방추상 또는 아몬드형/회전형 화산탄: 구형 화산탄과 동일한 과정으로 형성되지만, 구형의 부분적인 형태를 띤다. 비행 중 회전하면 이 화산탄이 길어지거나 아몬드 모양을 띠게 된다. 방추형 화산탄은 종 방향 홈이 특징이며, 한쪽 면이 다른 면보다 약간 더 매끄럽고 넓다. 이 매끄러운 면은 화산탄이 공중에서 떨어질 때 아래쪽을 나타낸다.
  • 소똥형 화산탄: 유동성이 높은 마그마가 중간 높이에서 떨어질 때 형성되므로, 화산탄이 충돌 전에 굳지 않는다. 결과적으로 납작해지거나 튀어 불규칙한 둥근 원반을 형성하며, 소똥과 유사하다.
  • 빵 껍질형 화산탄: 용암 화산탄의 외부가 비행 중에 굳어질 경우 형성된다. 내부가 계속 팽창함에 따라 균열된 외부 표면이 생길 수 있다.
  • 핵형 화산탄: 이전에 굳어진 용암의 핵을 용암 껍질이 둘러싸고 있는 화산탄이다. 핵은 이전 분출의 부속 조각, 주변암의 우발적 조각(예: 포획암) 또는 드문 경우지만 동일 분출 중 이전에 형성된 용암 조각으로 구성된다.


2. 2. 크기에 따른 분류 (대한민국)

3. 화산탄의 위험성

화산탄은 분화구에서 수 km까지 흩날리기도 한다. 2011년 신모에다케 분화에서는 분화구에서 3.2km 지점에 지름 70cm의 화산탄이 흩날렸다[3]. 일본에서는 분화 활동이 활발해졌을 때, 분화 경계 레벨이 상향 조정되어 분화구에서 2~4km 정도의 범위에서 경계가 호출되는 경우가 많지만, 이는 예상되는 화산탄의 비산 거리를 고려하여 결정되는 경우가 종종 있다.

대부분의 경우 화산탄은 지면에 닿기 전에 냉각되어 굳지만, 소똥 모양 화산탄 등과 같이 착지 시점에 굳지 않았음을 나타내는 것도 있다. 종종 거대한 화산탄도 발견되고 있으며, 1935년 아사마 산 분화에서는 약 5-6m의 것이 분화구에서 약 600m나 흩날렸다.[4]

화산이 낮에 분화할 경우, 화산탄은 등산객과 관광객에게 종종 심각한 피해를 일으켜 비산되는 영역 내에서 사상자를 발생시키기도 한다. 1993년 콜롬비아의 갈레라스 산에서 발생한 사례를 들 수 있는데, 이 분화는 갑자기 발생하기도 하여 산정 부근에 있던 6명이 사망하고 수 명이 중상을 입었다.

기상청에서는 "분석"을 방재 용어로서 사용하고 있으며, 분화 시 바람의 영향을 거의 받지 않고 탄도를 그리며 흩날리는 20~30cm 이상의 분출물을 "큰 분석", 그보다 작고 바람에 날려 떨어지는 것을 "작은 분석"으로 하고 있다[5]. 기본적으로 전자는 화산 암괴, 후자는 화산 쇄설물로 사용되고 있으며, 화산탄은 주로 전자에 해당한다.

4. 화산탄 관련 용어 분류 (일본)

일본의 지질학자들은 1930년경 이전에는 화산쇄설암에 관해 무관심했다[11]。정의가 모호하여 "조립 화산쇄설암"은 한 덩어리로 묶여 화산 쇄설암이나 집괴암, 집괴 용암, 니류(泥溶岩) 등의 용어가 사용되었다[11]。1940년대에 구노와 사도(佐渡) 등의 몇몇 사람들에 의해 현재 분류의 기초가 되는 것(구 기준)이 만들어졌다[11]。이후 연구의 진전과 함께 이 분류를 바탕으로 세분화되었다[7][8]。1966년, 리처드 V. 피셔(Richard V.Fisher)에 의한 분류(신 기준)가 제창되었고[9], 1979년 아라마키 시게오 등[12]은 보급을 꾀했다[8]

일본의 화산학 분야에서는 신 기준의 채택에 혼란이 일어나지 않았지만, 1990년대 전반의 공학 분야(응용 지구과학) 및 출판(교과서) 분야에서는 1996년 시점에서 신·구 기준의 혼재가 지적되었다[8][10]

=== 구 기준 (1940년대) ===

1940년대에는 화산 방출물을 파편의 크기와 형태, 내부 구조, 방출 시 상태(고체, 반고체, 유동체)에 따라 분류했다.[8]

방출 시 상태고체 또는 반고체유동체
파편의 크기파편의 형태·구조
1) 특정 형태의 내부 구조를 가지지 않는 것2) 특정 형태를 가지는 것3) 특정 내부 구조를 가지는 것
>32mm화산 각력암
화산 암괴
화산탄
용암 떡
경석
스코리아
32mm - 4mm화산 쇄설
< 4mm화산재펠레의 머리카락
펠레의 눈물



화산탄은 32mm 이상의 유동체 파편으로, 특정 형태를 가지는 것으로 분류되었다.[8] 이와 함께 용암 떡도 같은 크기의 유동체 파편으로 분류되었으나, 화산탄과는 다른 특성을 가졌을 것으로 추정된다.

구노 히사시(1965)는 화산 쇄설암을 유사한 방식으로 분류했다.[11]

방출 시 상태고체 또는 반고체유동체
파편의 크기파편의 형태·구조
1) 특정 형태의 내부 구조를 가지지 않는 것2) 특정 형태를 가지는 것3) 특정 내부 구조를 가지는 것
>32mm화산 각력암
응회 각력암
응회 집괴암
암재 집괴암
용암떡 응회(암재) 집괴암
경석 응회암
암재 응회암
32mm - 4mm화산 쇄설 응회암
< 4mm응회암



=== 신 기준 (1979년) ===

1979년 아라마키 시게오 등은 화산쇄설물과 화산쇄설암을 분류했다.[12][8]

화산쇄설물은 입자 직경에 따라 특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것, 특정 외형(구조)를 가지는 것, 입자가 다공질인 것으로 분류된다. 64mm 초과는 화산암괴, 화산탄, 용암떡, 펠레의 머리카락, 펠레의 눈물, 경석, 스코리아(암재)로, 64mm - 2mm는 화산력, 2mm 미만은 화산재로 분류된다.

화산쇄설암은 입자 직경에 따라 특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것, 특정 외형(구조)를 가지는 것, 입자가 다공질인 것으로 분류된다. 64mm 초과는 화산각력암, 응회집괴암, 아글루티네이트(암재집괴암), 경석응회암, 스코리아응회암으로, 64mm - 2mm는 라필리석, 2mm 미만은 응회암으로 분류된다.

입자 직경특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것특정 외형(구조)을 가지는 것입자가 다공질인 것
화산쇄설물>64mm화산암괴화산탄
용암떡
펠레의 머리카락
펠레의 눈물
경석
스코리아(암재)
64mm - 2mm화산력
< 2mm화산재
화산쇄설암>64mm화산각력암응회집괴암
아글루티네이트(암재집괴암)
경석응회암
스코리아응회암
64mm - 2mm라필리석
< 2mm응회암



퇴적 방식에 따른 분류[11]

# 강하 화산재(경석, 암재) 퇴적물

# 폭발 파편 퇴적물

# 화쇄류 퇴적물

# 이류 퇴적물

4. 1. 구 기준 (1940년대)

1940년대에는 화산 방출물을 파편의 크기와 형태, 내부 구조, 방출 시 상태(고체, 반고체, 유동체)에 따라 분류했다.[8]

방출 시 상태고체 또는 반고체유동체
파편의 크기파편의 형태·구조
1) 특정 형태의 내부 구조를 가지지 않는 것2) 특정 형태를 가지는 것3) 특정 내부 구조를 가지는 것
>32mm화산 각력암
화산 암괴
화산탄
용암 떡
경석
스코리아
32mm - 4mm화산 쇄설
< 4mm화산재펠레의 머리카락
펠레의 눈물



화산탄은 32mm 이상의 유동체 파편으로, 특정 형태를 가지는 것으로 분류되었다.[8] 이와 함께 용암 떡도 같은 크기의 유동체 파편으로 분류되었으나, 화산탄과는 다른 특성을 가졌을 것으로 추정된다.

구노 히사시(1965)는 화산 쇄설암을 유사한 방식으로 분류했다.[11]

방출 시 상태고체 또는 반고체유동체
파편의 크기파편의 형태·구조
1) 특정 형태의 내부 구조를 가지지 않는 것2) 특정 형태를 가지는 것3) 특정 내부 구조를 가지는 것
>32mm화산 각력암
응회 각력암
응회 집괴암
암재 집괴암
용암떡 응회(암재) 집괴암
경석 응회암
암재 응회암
32mm - 4mm화산 쇄설 응회암
< 4mm응회암


4. 2. 신 기준 (1979년)

1979년 아라마키 시게오 등은 화산쇄설물과 화산쇄설암을 분류했다.[12][8]

화산쇄설물은 입자 직경에 따라 특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것, 특정 외형(구조)를 가지는 것, 입자가 다공질인 것으로 분류된다. 64mm 초과는 화산암괴, 화산탄, 용암떡, 펠레의 머리카락, 펠레의 눈물, 경석, 스코리아(암재)로, 64mm - 2mm는 화산력, 2mm 미만은 화산재로 분류된다.

화산쇄설암은 입자 직경에 따라 특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것, 특정 외형(구조)를 가지는 것, 입자가 다공질인 것으로 분류된다. 64mm 초과는 화산각력암, 응회집괴암, 아글루티네이트(암재집괴암), 경석응회암, 스코리아응회암으로, 64mm - 2mm는 라필리석, 2mm 미만은 응회암으로 분류된다.

입자 직경특정 외형이나 내부 구조를 가지지 않는 것특정 외형(구조)을 가지는 것입자가 다공질인 것
화산쇄설물>64mm화산암괴화산탄
용암떡
펠레의 머리카락
펠레의 눈물
경석
스코리아(암재)
64mm - 2mm화산력
< 2mm화산재
화산쇄설암>64mm화산각력암응회집괴암
아글루티네이트(암재집괴암)
경석응회암
스코리아응회암
64mm - 2mm라필리석
< 2mm응회암


5. 대한민국의 화산탄 대비

참조

[1] 웹사이트 Hawaii volcano: At least 23 injured as 'lava bomb' hits tourist boat https://www.usatoday[...] 2018-07-17
[2] 뉴스 23 injured after basketball-sized 'lava bomb' crashes through roof of Hawaiian tour boat https://www.washingt[...] The Washington Post
[3] 간행물 平成23年(2011年)の霧島山の火山活動 https://www.data.jma[...] 福岡管区気象台・鹿児島地方気象台
[4] 간행물 日本活火山総覧(第4版) 浅間山 https://www.data.jma[...] 気象庁
[5] 간행물 気象庁が噴火警報等で用いる用語集(火山噴出物に関する用語) https://www.data.jma[...] 気象庁
[6] 논문 火山弾とポップコーン https://www.gsj.jp/d[...] 産業技術総合研究所 地質調査総合センター 2006-11
[7] 논문 35. 火山性角礫岩類の分類について(日本火山学会 1969 年春季大会講演要旨) https://doi.org/10.1[...] 日本火山学会 1969
[8] 논문 火山砕屑物と火砕岩の分類について https://doi.org/10.1[...] 地学団体研究会 1999
[9] 논문 Rocks composed of volcanic fragments and their classification. https://doi.org/10.1[...] 1966
[10] 서적 火山 東海大学出版会 1996
[11] 논문 火山砕屑岩の分類 https://doi.org/10.1[...] 日本火山学会 1965
[12] 서적 第5章火山噴出物 1979



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