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분석구

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1. 개요

분석구는 마그마가 폭발적으로 분출하면서 화산쇄설물이 분화구 주변에 쌓여 형성되는 화산 지형이다. 일반적으로 현무암에서 안산암에 이르는 조성을 가지며, 스코리아 콘, 화산탄 등으로 구성된다. 분석구는 분출 지점 주변에 스코리아 링이 형성되고, 사면이 쌓이며, 붕괴와 폭발을 거쳐 성장한다. 분화가 쇠퇴하면 용암이 분화구로 흘러나와 용암류를 형성하기도 한다. 분석구는 순상 화산, 성층 화산, 칼데라의 측면에서 발견되며, 지구뿐 아니라 화성, 달 등 다른 천체에서도 관찰된다. 환경 조건에 따라 크기와 모양이 달라지며, 단성 화산 활동으로 형성되기도 한다.

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분석구
개요
미국 오리건 주에 있는 필롯 뷰트 신더 콘
미국 오리건 주에 있는 필롯 뷰트 신더 콘
유형화산
구성화산재

[[응고암
형태원뿔형
높이수십 미터에서 수백 미터
경사30~40도
형성 장소단성화산 지역
복합 화산의 기생 화산
특징
설명화구 주위에 화산 쇄설물이 쌓여 형성된 언덕
비교적 짧은 기간 동안 폭발적인 스트롬볼리식 분출로 형성
추가 정보스코리아 콘이라고도 불림
화산 쇄설물의 종류와 관계없이 동일한 구조를 가짐
스코리아 콘은 현무암질 마그마에서 흔히 발견됨
어원'신더(cinder)'는 석탄이나 나무가 불에 타고 남은 재를 의미
스코리아 콘 (Scoria Cone)
정의스코리아 콘은 신더 콘과 거의 동의어
차이점스코리아는 신더보다 밀도가 높고, 부분적으로 용융된 암석 파편을 의미
스코리아 콘은 주로 현무암질 마그마와 관련
분석구
정의습기찬 마그마가 폭발하여 생성된 화산 쇄설물 언덕
신더 콘과 유사하지만, 더 미세한 화산재로 구성
형성 과정마그마와 물의 상호 작용으로 인해 격렬한 폭발 발생
폭발로 인해 생성된 화산재가 화구 주위에 쌓여 분석구 형성
형태신더 콘보다 경사가 완만함
더 넓은 분화구를 가짐

2. 분출 메커니즘

스코리아 콘은 마그마가 폭발적으로 분출하면서 방출되는 화산쇄설물(스코리아, 화산탄 등)이 분화구 주변에 쌓여 형성된다. 스코리아 콘을 구성하는 화산쇄설물은 일반적으로 현무암에서 안산암에 이르는 조성을 가지며, 유리질인 경우가 많다. 이는 마그마가 공중으로 폭발하여 빠르게 냉각되면서 수많은 기포가 "얼어붙기" 때문이다. 지름이 64mm보다 큰 용암 조각인 화산탄도 스코리아 콘 분화의 일반적인 산물이다.[3]

형성 기간에 따라서도 스코리아 콘의 형태가 달라진다. 단기간에 형성된 스코리아 콘은 용결하여 경단처럼 되거나(수 시간 이내에 형성된 것에 한함)[23] 불규칙한 형태를 띠는 경우가 많다. 반면, 장기간(수개월 단위)에 걸쳐 형성된 스코리아 콘은 스코리아가 균등하게 비산·퇴적되어 불규칙한 형태가 완만해진다. 하지만 유동성이 없는 암괴가 쌓여 매우 안정된 사각(안식각)을 이루며, 성층 화산처럼 기슭을 끌지 않고 원추대형이 된다. 2013년부터 오가사와라 제도니시노시마에서 성장 중인 스코리아 콘이 그 예로, 분화 추이의 경시 변화에 따라 산체의 성장과 붕괴를 반복하는 모습을 보인다.[24]

2. 1. 스코리아 콘의 성장

분화구 또는 스코리아 콘의 단면도


스코리아 콘의 성장 과정은 네 단계로 나눌 수 있다. 첫 번째 단계에서는 분출 지점 주변에 낮은 테두리의 스코리아 링이 형성된다. 두 번째 단계에서는 테두리가 쌓여가고 테두리 바깥쪽에 사면이 형성되기 시작한다. 세 번째 단계는 붕괴와 원래의 테두리를 파괴하는 폭발이 특징이며, 네 번째 단계는 스코리아가 표면에 떨어지는 구역(''탄도 구역'') 너머에 사면이 쌓이는 것이 특징이다.[3]

2. 2. 분화 후기

분화가 쇠퇴하면서 마그마는 가스 함량을 잃고, 용암류가 분화구 또는 콘 기저부 아래로 흘러나온다.[7] 용암은 느슨하고 응집되지 않은 스코리아가 중심 통풍구를 통해 표면으로 올라오는 용융된 암석의 압력을 견디기에는 너무 약하기 때문에, (분수를 제외하고는) 상단에서 거의 분출하지 않는다.[3] 기포가 거의 없기 때문에 용융된 용암은 기포가 풍부한 스코리아보다 밀도가 높다.[7] 따라서, 용암은 종종 스코리아 콘의 바닥을 따라 파고 들어가, 밀도가 낮은 스코리아를 물 위의 코르크처럼 들어 올리고, 바깥쪽으로 나아가 콘 기저 주변에 용암류를 형성한다.[7]

분화가 끝나면, 스코리아의 대칭적인 콘이 주변의 용암 패드 중앙에 자리 잡는다.[7] 분화구가 완전히 무너지면, 남은 벽은 통풍구 주변에 원형 극장 또는 말굽 모양을 형성한다.

마그마가 지하에서 대량으로 용암이 되어 분출하면, 다공질의 분석이 쌓여 공동 부분이 많은 스코리아 언덕보다 용암의 밀도가 커진다. 이때 스코리아 언덕과 기반 사이에서 용암이 스며 나오듯이 유출되며, 용암류는 위에 있는 스코리아 언덕을 파괴하면서 흘러내린다. 이로 인해 스코리아 언덕은 말굽형 (U자형)의 형태가 된다. 용암류 위에는 스코리아의 잔해가 놓여 있으며, 이것을 '''스코리아 래프트'''라고 한다.

3. 분포

현무암질 분석구는 판내 화산 활동과 관련된 가장 전형적인 화산 유형이다.[3] 특히 산화 나트륨산화 칼륨이 풍부한 알칼리 마그마 계열에서 흔히 발견된다.

분석구는 순상 화산, 성층 화산, 칼데라의 측면에서도 흔히 발견된다.[3] 예를 들어, 하와이 섬의 마우나 케아 측면에는 거의 100여 개의 분석구가 있다.[3]

멕시코의 파리쿠틴 화산,[3] 니카라과의 세로 네그로[3] 등이 대표적인 분석구이다. 화성[10][11][12][13][14], (마리우스 힐스)[15] 등 지구 외 다른 행성에서도 분석구가 발견된다.

4. 환경 조건의 영향

스코리아 콘의 크기와 모양은 중력, 대기압 등 환경 조건에 따라 달라진다. 예를 들어 화성의 스코리아 콘은 낮은 대기압과 중력 때문에 분출된 입자가 더 넓게 퍼져 지구의 스코리아 콘보다 2배 이상 넓다.[14][16][17] 화성에서는 분출된 물질의 양이 측면 경사면이 안식각에 도달하기에 충분하지 않아, 주로 탄도학적 분포에 의해 지배되는 것으로 보인다.[17]

분출 시 강한 바람이 불면 분출구의 바람받이 쪽에 더 많은 스코리아가 쌓여 비대칭적인 형태가 될 수 있다.[8]

5. 단성 화산 콘

일부 스코리아 콘은 단성 화산 활동으로 형성되며, 한 번의 분화로 생성된다. 멕시코의 파리쿠틴, 다이아몬드 헤드가 그 예시이다.[18] 단성 콘은 마그마 공급률이 매우 낮고 분화가 분산될 때 형성될 가능성이 높다.[19][20] 이는 한 번의 분화가 후속 분화에 대한 쉬운 표면 경로를 제공할 수 있는 "화산 배관" 시스템을 구축하는 것을 방지하기 때문이다. 따라서 각 분화는 표면에 이르는 독립적인 경로를 찾아야 한다.[19][20]

6. 갤러리

용암류 유출로 북쪽에 말굽 모양 붕괴 지형을 가진 스코리아 구릉 (일본 후쿠에섬)

7. 한국의 스코리아 콘

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참조

[1] 서적 A dictionary of geology and earth sciences Oxford University Press 2013
[2] 서적 Volcanic Landforms and Surface Features: A Photographic Atlas and Glossary Springer-Verlag
[3] 간행물 Photo glossary of volcano terms: Cinder cone https://web.archive.[...] USGS
[4] 논문 Phreatomagmatic to Strombolian eruptive activity of basaltic cinder cones: Montaña Los Erales, Tenerife, Canary Islands http://www.sciencedi[...] 2009-03-10
[5] 서적 Pyroclastic rocks Springer-Verlag 1984
[6] 서적 Glossary of geology. American Geological Institute 1997
[7] 간행물 Red Mountain Volcano – A Spectacular and Unusual Cinder Cone in Northern Arizona http://pubs.usgs.gov[...] USGS 2012-05-18
[8] 서적 Physical geology : exploring the Earth West Pub. Co 1992
[9] 서적 Volcanoes in the sea : the geology of Hawaii University of Hawaii Press 1983
[10] 논문 Trends in effusive style at the Tharsis Montes, Mars, and implications for the development of the Tharsis province
[11] 논문 High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) images of volcanic terrains from the first 6 months of the Mars Reconnaissance Orbiter primary science phase
[12] 논문 Formation and evolution of the chaotic terrains by subsidence and magmatism: Hydraotes Chaos, Mars
[13] 논문 Amazonian volcanism inside Valles Marineris on Mars https://zenodo.org/r[...]
[14] 논문 A unique volcanic field in Tharsis, Mars: Pyroclastic cones as evidence for explosive eruptions
[15] 논문 LRO observations of morphology and surface roughness of volcanic cones and lobate lava flows in the Marius Hills
[16] 논문 Lunar Planet. Sci.
[17] 논문 Shape of scoria cones on Mars: Insights from numerical modeling of ballistic pathways https://zenodo.org/r[...]
[18] 서적 Volcanism Springer 2003
[19] 논문 Asthenospheric Control of Melting Processes in a Monogenetic Basaltic System: a Case Study of the Auckland Volcanic Field, New Zealand 2013-10
[20] 웹사이트 Monogenetic fields https://volcano.oreg[...] Oregon State University 2010-04-15
[21] 서적 学術用語集 地学編 https://jglobal.jst.[...] 日本学術振興会
[22] 문서 ふんせききゅう。英語でシンダーコーン(cinder cone)とも呼ばれる。
[23] 웹사이트 フィールド火山学 ストロンボリ式噴火とスコリア丘 http://www.edu.gunma[...] 群馬大学教育学部 早川由紀夫 2016
[24] 논문 西之島の2020年6~8月のバイオレント・ストロンボリ式噴火



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