순상 화산
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1. 개요
순상 화산은 독일어 'Schildvulkan'에서 유래된 용어로, 점성이 낮은 용암이 분출하여 넓고 완만한 경사를 이루는 화산의 한 유형이다. 현무암질 용암류로 이루어지며, 하와이형 분화로 폭발성이 낮고 유동성이 높은 용암이 분출하는 특징을 보인다. 순상 화산은 핫스팟, 열곡대, 섭입대 등 전 세계적으로 분포하며, 하와이-엠페러 해산 열도, 갈라파고스 제도, 아이슬란드, 동아프리카 등에서 발견된다. 지구 외에도 화성, 금성, 이오에서도 순상 화산이 확인된다.
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| 순상 화산 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 유형 | 화산 |
| 특징 | 경사가 완만한 넓은 원뿔형 |
| 형성 과정 | 유동적인 현무암질 용암의 반복적인 분출 |
| 예시 | 마우나 로아 산 킬라우에아 산 타무 산괴 |
| 특징 | |
| 모양 | 완만한 경사의 방패를 엎어놓은 모양 |
| 구성 물질 | 유동성이 큰 현무암질 용암 |
| 형성 | 낮은 점성의 용암이 넓은 지역으로 퍼져 흐르면서 형성 폭발적인 분화는 드물게 발생 |
| 크기 | 높이: 수백 미터에서 수천 미터 너비: 수 킬로미터에서 수십 킬로미터 |
| 위치 | 열점 지역 (하와이 제도) 해령 지역 (아이슬란드) 대륙 열곡대 (아프리카 동부 열곡대) |
| 예시 | |
| 지구 | 마우나 로아 산 (하와이) 킬라우에아 산 (하와이) 스콧 산 (남극) 스클링갈듀르 산 (아이슬란드) |
| 화성 | 올림푸스 산 알보르 산 아르시아 산 아스크레우스 산 파보니스 산 |
| 금성 | 사파스 몬스 |
| 추가 정보 | |
| 참고 | 성층 화산 종상 화산 |
2. 어원
'순상 화산'이라는 용어는 1888년 오스트리아 지질학자 에두아르트 쥐스가 만든 독일어 ''Schildvulkan''에서 유래되었으며, 1910년에 영어로 차용어되었다.[4][5]
순상 화산은 중심 화구와 여러 방향으로 뻗은 균열을 통해 유동성이 큰 현무암질 용암이 흘러나와 형성된, 경사가 완만한 원뿔 모양의 화산체이다. 주로 용암류로 이루어져 있으며, 아이슬란드형과 하와이형으로 나뉜다.
3. 지질학적 특징
아이슬란드형 순상 화산은 소형으로, 높이 1,000m 이하인 경우가 많고 산꼭대기의 화구가 비교적 크다. 반면, 하와이형 순상 화산은 중앙 화구와 균열 분화를 반복하여 거대한 화산체를 형성한다. 하와이섬의 마우나로아 화산은 해발 4170m, 킬라우에아 화산은 1247m이지만, 해저 깊이(5600m)를 고려하면 마우나로아 화산의 실제 높이는 약 10000m에 달한다. 화산체 기부의 지름은 100km에서 400km에 이르며, 육상 산기슭의 경사는 3-6°이다. 산체의 크기에 비해 산꼭대기 화구의 지름은 작으며, 칼데라가 있는 경우가 많다. 해저 부분에는 침상 용암이나 유리질 파편의 집합체가 쌓여 있다.[53]
방패 화산은 성층 화산, 용암 돔, 분화구와 함께 주요 화산 유형 중 하나이며, 특정 마그마 조성의 결과로 이들과 구별된다. 방패 화산은 점성이 가장 적은 용암을 분출하며, 이는 넓고 완만한 "방패" 모양을 형성하는 주된 요인이다.[6][17]
활성 방패 화산은 오랜 기간 동안 지속적인 분출 활동을 통해 점진적으로 성장하여 매우 큰 규모에 도달할 수 있다.[17] 2013년, 휴스턴 대학교의 윌리엄 세이거 팀은 면적이 약 450km x 650km인 거대한 멸종된 해저 화산인 타무 매시프를 발견했으나, 2019년에 방패 화산이 아님이 밝혀졌다.[14][15]
방패 화산은 완만한 경사(일반적으로 2°~3°)를 가지며, 고도가 높아짐에 따라 점차 가팔라지다가(약 10°) 정상 근처에서 평평해지는 위로 볼록한 모양을 형성한다. 이러한 경사 특성은 형성 용암의 연령과 관련이 있으며, 하와이 산맥의 경우 후기 용암이 더 알칼리성이어서 점성이 높고 흐름이 두꺼워 정상 화구에서 더 적은 거리를 이동하므로 경사가 연령에 따라 증가한다.[16]
열곡대는 방패 화산에서 흔히 나타나는 특징이다. 하와이 화산의 크고 분산된 모양은 열곡 분출로 설명될 수 있다.[17] 균열 분출은 하와이에서 흔하며, 대부분의 하와이 분출은 주요 균열 선을 따라 "불의 벽"으로 시작하여 소수의 지점으로 집중된다. 이는 비대칭적인 모양을 설명하는 반면, 아이슬란드 화산은 정상 칼데라가 지배하는 중앙 분출 패턴을 따르며 용암이 더욱 균일하게 분포되도록 한다.[23][17][22][19]
3. 1. 구조
순상 화산은 성층 화산, 용암 돔, 분석구와 함께 주요 화산 유형 중 하나이다. 다른 화산 유형에 비해 점성이 낮은 용암을 분출하며, 이는 넓고 완만한 경사의 "방패" 모양을 형성하는 주된 요인이다. 순상 화산은 일반적으로 현무암질 조성을 가지지만, 화산쇄설성 순상 화산이나 펠식 용암 순상 화산과 같이 드문 경우도 있다.[6][17] 활성 순상 화산은 오랜 기간 동안 지속적인 분출 활동을 통해 점진적으로 성장하며, 매우 큰 규모에 도달할 수 있다.[17]
세계에서 가장 큰 육상 화산인 마우나 로아는 해발 4169m이며, 기저부의 너비는 약 약 96.56km에 달한다.[23][17] 화산의 질량이 너무 커서 그 아래의 지각을 8km 더 침강시켰다.[11] 해저에서부터의 높이를 고려하면 약 17170m로, 에베레스트 산(8848m)보다 훨씬 높다.[12][13]
순상 화산은 완만한(일반적으로 2°~3°) 경사를 특징으로 하며 고도가 높아짐에 따라 점차 가팔라지다가(약 10°에 도달) 정상 근처에서 평평해져 전반적으로 위로 볼록한 모양을 형성한다.[16] 높이는 일반적으로 너비의 약 20분의 1이다.[17]
열곡대는 다른 화산 유형에서는 드물지만 방상 화산에서 흔히 나타나는 특징이다. 하와이 화산의 크고 분산된 모양은 열곡 분출로 설명될 수 있다.[17]
일반적으로 순상 화산은 복성 화산이며, 장기간에 걸친 활동으로 형성된다. 특수한 예로, 아이슬란드의 Skjaldbreiður|스캬울드브레이두르영어는 직경 10km[52], 비고 550m[52], 부피 16km3[52]이며, 9500년 전[51]의 한 번의 분화로 생긴 단성 화산 순상 화산이다.[52]
3. 2. 분출 특성
순상 화산의 분출은 주로 하와이형 분화로 알려져 있으며, 이는 화산 활동 중 가장 폭발적이지 않은 형태이다.[21] 하와이형 분화는 가스 함량이 낮은 고유동성의 현무암질 용암 분출이 특징이다. 이 용암은 다른 분화 유형의 용암보다 훨씬 멀리 이동하여 얇고 넓게 퍼진 마그마 시트를 형성한다.[23][17][22] 이러한 용암이 오랜 기간 쌓여 순상 화산의 완만한 경사를 만든다.[23]
하와이형 분화는 종종 분산된 열극에서 시작되어 거대한 "불의 커튼"을 형성하고, 이후 특정 지점으로 집중된다. 중앙 분화구에서는 수백 미터 높이의 용암 분수 형태로 분출이 일어난다. 스코리아 조각이 쌓여 스패터 콘을 형성하며, 분화율이 높으면 스패터 공급 용암류가 발생한다. 킬라우에아의 푸우 오오는 1983년부터 2018년까지 지속적으로 분화한 대표적인 예이다.[22]
하와이형 분화에서는 파호이호이 용암과 아아 용암 두 가지 유형의 용암 흐름이 나타난다. 파호이호이 용암은 매끄럽고 밧줄 모양이며, 아아 용암은 밀도가 높고 점성이 높아 블록 모양으로 흐른다. 아아 용암류는 부분적으로 고화된 앞부분이 부서지면서 이동하고, 파호이호이 용암류는 시트 형태나 뱀 모양의 용암 기둥으로 이동한다. 파호이호이 용암은 전단 응력 등으로 인해 아아 용암으로 변할 수 있지만, 그 반대는 불가능하다.[24]
대부분의 순상 화산은 현무암질 조성을 갖지만, 예외도 있다. 마운트 랭겔(알래스카)과 코프레 데 페로테(멕시코)는 마그마 분화 특성이 변화하여 "복합 순상형 화산"으로 제안되기도 한다.[25] 성숙한 순상 화산 측면에는 여러 개의 작은 화산재 콘이 있는데, 이는 테프라 분출과 과거 활동 지점을 나타낸다.[10][22] 킬라우에아의 푸우 오오는 대표적인 기생 콘이다.[19]
하와이 순상 화산은 판 경계 근처가 아닌 열점에 위치한다. 해양판 이동으로 긴 화산 흔적이 생성되며, 해양 섬 현무암은 높은 나트륨, 칼륨, 알루미늄 함량을 보인다.[36]
용암 동굴은 순상 화산의 일반적인 특징이다.[27] 용암 동굴은 용암이 굳으면서 형성되며, 튜브 벽이 내부 용암을 열 절연하여 용암 흐름을 돕는다.[28] 킬라우에아 용암의 약 58%는 용암 동굴에서 나온다.[27]
일부 순상 화산에서는 현무암질 용암이 열극에서 흘러나와 고원을 형성한다. 스네이크 강(아이다호), 컬럼비아 강(워싱턴, 오리건)의 고원이 대표적이다.[23]
칼데라는 순상 화산의 일반적인 특징으로, 화산 수명 동안 형성, 붕괴, 재생을 반복한다.[10] 물과 용암 상호작용은 수성화산 분화를 일으키며, 이는 하와이-황제 해산 열도의 수중 화산에서 흔하다.[10][22]
4. 분포
순상 화산은 전 세계적으로 발견된다. 하와이 제도, 갈라파고스 제도와 같이 지표면 아래에서 마그마가 솟아오르는 지점인 핫스팟 위에서 형성될 수 있으며, 아이슬란드와 동아프리카의 순상 화산과 같은 좀 더 일반적인 열곡대에서도 형성될 수 있다. 순상 화산은 일반적으로 섭입과 관련이 없지만, 섭입대에서도 발생할 수 있는데, 라센 화산 국립공원의 프로스펙트 피크, 오리건주의 펠리칸 뷰트(Pelican Butte), 벨크냅 크레이터(Belknap Crater) 등이 그 예이다.[29]
대량의 현무암질 용암 분출로 형성되어 하와이 제도나 아이슬란드 등 핫스팟 및 해령 위에 주로 분포한다. 하와이 섬에 있는 마우나 로아 산은 세계 최대의 순상 화산이다. 레위니옹의 피통 드 라 푸르네즈는 지구상에서 가장 활발한 순상 화산 중 하나로, 평균적으로 연 1회 분화하고 있다.
일반적으로 순상 화산은 복성 화산이며, 장기간에 걸친 활동으로 형성된다. 특수한 예로, 아이슬란드의 스캬울드브레이두르영어는 직경 10킬로미터[52], 비고 550미터[52], 부피 16km3[52]이며, 9500년 전[51]의 한 번의 분화로 생긴 단성 화산 순상 화산이다.[52]
4. 1. 하와이-엠퍼러 해산 열도
세계에서 가장 크고 눈에 띄는 순상 화산 열은 태평양에 있는 열점 화산의 사슬인 하와이-엠퍼러 해산 열도이다. 화산은 뚜렷한 진화 패턴에 따라 성장하고 소멸한다.[30] 이 열에는 최소 43개의 주요 화산이 포함되어 있으며, 쿠릴-캄차카 해구 근처의 종착점에 있는 메이지 해산은 8,500만 년이나 되었다.[31]이 열의 가장 젊은 부분은 하와이로, 화산은 빈번한 열곡 분출, 큰 규모(750000km3 이상) 및 거칠고 분산된 모양이 특징이다. 열곡대는 이러한 화산의 두드러진 특징이며, 겉보기에 무작위적인 화산 구조를 설명한다.[17] 이들은 하와이 열점 위를 지나는 태평양 판의 움직임에 의해 연료가 공급되며, 총 2600km 길이의 화산, 환초, 해산의 긴 사슬을 형성한다.[32]
이 열에는 해수면 위 4170m에 위치하고, 수선 아래로 13km 더 뻗어 있으며, 약 80000km3의 암석으로 이루어진 순상 화산인 마우나 로아가 포함된다.[27] 또 다른 하와이 순상 화산인 킬라우에아는 지구상에서 가장 활발한 화산 중 하나이며, 2021년에 가장 최근 분화가 일어났다.[23]
4. 2. 갈라파고스 제도
갈라파고스 제도는 에콰도르 서쪽 약 1100km 떨어진 고립된 화산 군도로, 순상 화산과 용암 고원으로 이루어져 있다. 갈라파고스 핫스팟에 의해 생성되었으며, 약 420만 년에서 70만 년 사이의 역사를 가지고 있다.[36] 가장 큰 섬인 이사벨라 섬은 6개의 합쳐진 순상 화산으로 이루어져 있으며, 각각은 커다란 정상 칼데라로 구분된다. 가장 오래된 섬인 에스파뇰라 섬과 가장 젊은 섬인 페르난디나 섬도 순상 화산이며, 이는 이 제도에 있는 다른 대부분의 섬들도 마찬가지이다.[33][34][35]갈라파고스 제도는 갈라파고스 플랫폼으로 알려진 거대한 용암 고원 위에 자리 잡고 있다. 이 플랫폼은 섬 기저부에서 360m 에서 900m의 얕은 수심을 형성하며, 이는 약 280.03km의 지름에 걸쳐 뻗어 있다.[40] 찰스 다윈이 HMS ''비글''호의 두 번째 항해 중 1835년에 이 섬을 방문한 이후, 6개의 서로 다른 순상 화산에서 60번 이상 화산 폭발이 기록되었다.[33][35] 21개의 솟아오른 화산 중 13개가 활화산으로 간주된다.[36]
세로 아술은 이사벨라 섬 남서부에 있는 순상 화산으로, 갈라파고스에서 가장 활발한 화산 중 하나이며, 마지막 폭발은 2008년 5월과 6월 사이에 있었다. 키토에 있는 국립 폴리테크닉 학교의 지구물리학 연구소에는 지진학자와 화산학자로 구성된 국제적인 팀이 있으며,[37] 이들은 안데스 화산대와 갈라파고스 제도에 있는 에콰도르의 수많은 활화산을 감시하는 임무를 수행한다. 라 쿰브레는 페르난디나 섬에 있는 활화산으로 2009년 4월 11일부터 분출하고 있다.[38]
갈라파고스 제도는 이러한 큰 화산열도에 비해 지질학적으로 젊으며, 열곡대의 패턴은 북북서 방향과 동서 방향의 두 가지 경향 중 하나를 따른다. 갈라파고스 순상 화산의 용암 성분은 하와이 화산의 용암 성분과 매우 유사하다. 흥미롭게도, 이들은 대부분의 핫스팟과 관련된 동일한 화산 "선"을 형성하지 않는다. 그들은 이 점에서 혼자가 아니며, 북태평양의 코브-아이켈버그 해산 열도가 그러한 경계가 명확한 열도의 또 다른 예이다. 또한 화산들 간의 명확한 연령 패턴이 없어 복잡하고 불규칙한 생성 패턴을 시사한다. 이 섬들이 어떻게 형성되었는지는 여전히 지질학적 수수께끼로 남아 있지만, 몇 가지 이론이 제안되었다.[39]
4. 3. 아이슬란드
아이슬란드는 판 경계 중 발산 경계에 해당하며, 대서양 중앙 해령 위에 위치해 있어 다양한 유형의 화산 약 130개가 있는 곳이다.[19] 아이슬란드의 순상 화산은 일반적으로 홀로세 시대에 형성되었으며, 그 나이는 5,000년에서 10,000년 사이이다. 이 화산들은 분포가 매우 좁으며, 서부 및 북부 화산 지역의 두 개의 띠에서 발생한다. 하와이의 화산과 마찬가지로, 처음에는 여러 분화 중심에서 시작하여 단일 지점으로 집중된다. 그런 다음 주된 순상 화산이 형성되어 초기 분화로 형성된 작은 것들을 용암으로 덮는다.[40]
아이슬란드의 순상 화산은 대부분 작고 (~15km3), 대칭적이며 (표면 지형에 의해 영향을 받을 수 있음) 정상 칼데라에서의 분화가 특징이다.[40] 이들은 톨레아이트질 감람석 또는 피크라이트 현무암으로 구성된다. 톨레아이트질 순상 화산은 피크라이트질 순상 화산보다 더 넓고 얕은 경향이 있다.[41] 다른 순상 화산에서 보이는 칼데라 성장과 파괴 패턴을 따르지 않는다. 칼데라가 형성될 수는 있지만, 일반적으로 사라지지 않는다.[17][40]
특수한 예로, 아이슬란드의 스캬울드브레이두르영어는 직경 10킬로미터[52], 비고 550미터[52], 부피 16km3[52]이며, 9500년 전[51]의 한 번의 분화로 생긴 단성 화산 순상 화산이다.[52]
4. 4. 동아프리카
동아프리카에서는 화산 활동이 동아프리카 열곡대의 발달과 인근의 열점에서 발생한다. 일부 화산은 두 가지 모두와 상호 작용한다. 순상 화산은 열곡대 근처와 아프리카 해안에서 발견되지만, 성층 화산이 더 흔하다. 모든 화산이 홀로세 시대에 형성되었다는 사실은 화산 중심이 얼마나 젊은지를 반영한다.[42] 동아프리카 화산 활동의 특징 중 하나는 용암호를 형성하는 경향이 있다는 것이다. 다른 곳에서는 극히 드문 이 반영구적인 용암 덩어리는 아프리카 분출의 약 9%에서 형성된다.[42]아프리카에서 가장 활발한 순상 화산은 냠무라기라이다. 이 순상 화산의 분화는 일반적으로 거대한 정상 칼데라 내 또는 화산 측면에 있는 수많은 균열과 분석구에서 발생한다. 최근 세기의 용암류는 정상에서 30km 이상 측면으로 뻗어 키부 호까지 이른다. 에티오피아의 에르타 알레는 또 다른 활성 순상 화산이자 적어도 1967년부터, 어쩌면 1906년부터 활발했던 영구적인 용암호가 있는 세계의 몇 안 되는 장소 중 하나이다.[42] 다른 화산 중심지로는 거대한 순상 칼데라, 메넹가이[43]와 케냐의 마운트 마르사비트가 있다.
4. 5. 터키
빙골 산맥은 터키에 있는 순상 화산 중 하나이다.[29]5. 지구 외 순상 화산
순상 화산은 지구뿐만 아니라 화성, 금성, 목성의 위성인 이오에서도 발견된다.[44]
화성의 순상 화산은 지구의 순상 화산과 매우 유사하다. 두 행성 모두 완만한 경사를 이루고, 중앙 구조를 따라 함몰 분화구가 있으며, 유동성이 높은 용암으로 구성되어 있다. 화성의 화산 지형은 1976~1979년 바이킹 탐사에서 처음 자세히 연구되기 훨씬 전에 관찰되었다. 화성과 지구 화산의 주요 차이점은 크기이다. 화성 화산은 높이가 14km에 달하고 직경이 약 595.46km에 이르며, 높이가 6km이고 폭이 약 119.09km인 하와이 순상 화산보다 훨씬 크다.[45][46][47] 이 중 가장 높은 올림푸스 산은 태양계에서 가장 높은 산으로 알려져 있다.
금성에는 150개가 넘는 순상 화산이 있으며, 지구에서 발견되는 것보다 훨씬 평평하고 표면적이 더 넓으며, 일부는 직경이 700km 이상이다.[48] 이들 대부분은 오래전에 활동이 중단되었지만, 금성 익스프레스 우주선의 관측을 통해 많은 수가 여전히 활동적일 수 있다는 주장이 제기되었다.[49]
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