화산이 알아봐요

한때 우리 조상들은 지구의 실체를 이해하지 못하고 그들이 만든 신화의 세계 연장선상에서 바라보았다. 예를 들면 BC 2500년경 만들어진 이집트의 피라미드 텍스트(pyramid text)아이는 천지 창조의 시초에 물이 있었지만 챠은쵸싱아토우무(Atum)가 대기와 흐린 하늘 그리고 지상을 만들었다고 말했다. BC첫 300년경 인도의 고대 문헌인 베다(Veda)에 의하면 우주의 기원은 물 같은 허무에서 비롯됐고, 이 허무에서 만능의 신 플루 그는 나쁘지 않고 아주 나쁘지 않은 흐린 하늘과 지상과 대기를 만들었다고 말했다. 오늘날 근대과학이 파악한 태양계의 형성도 그 시작은 그들의 해석과 크게 다르지 않아 보인다. 오늘날 우리가 믿고 있는 태양계의 발생을 분석하는 성운설, Nebula hypothesis, 또 우주공간에서 하나가 된 회전운동이 그 시발점으로 봤기 때문입니다. 그렇게 엉성했던 지구에 대한 이해가 근세에 이르자 속속 밝혀지기 시작했다.지구에서 하나 나쁘지 않은 화산활동, 또 이와 크게 다르지 않다. 현 시점에서도 이 지상 아래에서 뭐가 나쁘지는 않은지 놀랄 정도로 아는 것이 적은 상태입니다. 오늘날에도 세계 곳곳에서 하나 나쁘지 않은 화산 분출을 정확히 예측하는 것은 거의 불가능에 가깝다. 최근에도 완벽하게 해명이 된 것은 아니지만, 현대의 화산학자들은 분출 이전에 나쁘지는 않다 하더라도 세계의 모든 화산을 학자와 관측장비를 갖추고 감시할 수는 없는 것이 현실입니다. 여기에서는 지구에 하나 나쁜 것이 아닌 화산활동의 근본 원인을 논하는 것이 아니라, 화산활동에서 기인하는 자연재해의 종류를 간단히 소개해 드리겠습니다.그래도 화산활동으로 인한 자연재해를 논의하려면 이미 화산활동을 하나로 묶는 마그마가 어디서 만들어지는지는지는 알 필요가 있다. 사실 화산 활동이 왕성한 지역이 그런 유형의 자연 재해가 발생하는 지역이기 때문입니다. 지렁이적 관점에서 화산활동이 어디서든 나쁘지 않은지 대략적으로 살펴보자. 앞으로의 그림은 판 구조론적 관점에서 지구상에서 하나 나쁜 것이 아닌 화산 활동의 유형을 나타내는 그림입니다. 지판이 발생하는 중앙해령이 나쁘지 않기 때문에 열곡대와 같은 확장경계에서는 맨틀에서 원하는 물질에 의한 현무암질의 화산활동이 더욱 나쁘지 않고, 해양지각과 대륙지각이 맞지 않아 소멸되는 수렴경계에서는 중성화산암질인 안산암질의 화산활동을 수반합니다. 그러나 무사히 대륙 지각과 대륙 지각이 수렴하는 경계에서는 유문암질의 화산 활동을 동반합니다. 하지만 아름답지 않아 맨틀 안쪽에서 희망되는 화산활동은 열점(hotspot)이라고 부르며 이들은 대양(예-하와이)의 고령은 대륙(예-옐로스톤 국립공원)에 존재합니다.

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실질적으로 이런 화산활동 유형에 따라 마그마의 특성이 결정되기 때문에 이들이 미치는 자연재해에도 영향을 미치게 된다. 예를 들어 유문암질이 자신의 안산암질마그마는 용해된 가스의 양이 상대적으로 많아 폭발성 분출, 점도가 높고 유동성이 매우 낮다. 그 결과 이러한 화산활동은 경사가 높은 성층화산(strato volcano)을 만든다. 반면 현무암질 마그마는 용해된 가스의 양이 적고 규산 함량이 적어 유동성이 매우 커 보동 비폭발성 분출을 하며, 그 결과 만들어지는 화산은 비교적 경사가 완만한 순상화산(shield volcano)을 만든다. 세계적으로 활화산의 분포를 보면 지판의 경계와 약간 거의 일치하는 이유는 그곳이 활동적인 마그마가 발발하는 곳이기 때문이다. 아래 그림과 같이, 가장 잘 알려진 것이 '환태평양 화산대' 또는 '불의 고리, Ring of fire'이다. 이 지상은 화산뿐 아니라 지판 접촉부에 쌓인 응력 때문에 자주 지진이 발생하는 지상이기도 하다.

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위에서 서술한 대로 지판의 경계에서 주로 마그마가 만들어지고 거기서 화산 활동이 주로 하나가 된다. 마그마가만드는과정에대한설명은좀더전문적인지식이요구되는것이고,이런문장에서다루는범주를더친국어본인이라는이야기이기때문에여기서피하도록하겠습니다. 화산 분출 때 하나가 된 자연재해를 보자. 화산 활동과 관련된 재해는 일차적인 재해와 이차적인 재해로 구분합니다. 일차적인 재해란 화산이 분출하여 직접적으로 발발시키는 재해를 말하며, 이차적인 재해와는 간접적으로 하나이며 본인은 재해를 의미합니다.일차적인 재해란 예상대로 화산폭발 시 분출되는 용암, 화산쇄설물, 특히 화산재, 그리고 화쇄류와 베이스서지(Basesurges)에 의해 초래되는 직접적인 피해를 말합니다. 용암(마그마, magma)라는 광물의 결정과 용존 가스가 포함된 암석의 용융치에로 마그마의 종류에 의해서 베르식의 마그마의 800℃에서 현무암질 마그마의 하나 200℃ 온도 범위에 이른다. 이런 고온 때문에 이들 용암이 접촉하는 지표 전체가 순식간에 잿더미가 된다. 화산에서 이들이 분출하는 모습은 그 자체가 자연의 대스펙터클이다. 흘러내리는 용암의 색깔은 온도에 따라 달라 보인다. 현무암질 용암에서 최고 온도 그러니까 하나 200℃ 정도에서는 흰색으로 보이는 본인과 온도가 내려가며 하나하나 00℃ 정도로는 황색을 띠다가 900℃에서는 오렌지 색으로 7-800℃에서는 선홍색으로 보이나 그보다 온도가 더 내려가면 붉은 빛을 띠고 있다. 불그스름한 용암이라도 그에 접하는 모든 것을 태워버리기에 충분하다는 것을 명심해야 합니다.​

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거대한 용암이 분출하는 화산이 있다면 파괴력은 아마도 상상하기 어려울 것이다. 지구상에는 과거 고생대 이야기기 시베리안 트랩(Siberian Traps)을 생성시킨 대규모 화산분출 외에 중생대 백악기 이야기에 인도의 데칸트랩(Decan Traps) 등을 생성시킨 정말 인류가 상상하기 어려운 엄청난 규모의 화산분출이 있었다. 시베리안 트랩은 원래 약 만 km2의 면적에 그렇게 데칸 트랩은 50만 km2의 면적에 2 km를 넘는 두께의 현무암질 용암을 토했다 초거대 규모다. 예를 들면, 상기의 2개의 화산 분출은 모두 지구 생물 종 진화의 역사상 가장 참석령한 생물 종의 대멸종을 초래한(이 이야기는 이 블로그별 문"공룡이 지구에서 사라진 이유"와 "지구 사상 최대의 땅속 멸종:페름기-트라이 아스기- 대멸종"을 언급한 것으로 참고할 것). 그런 규모의 용암 분출은 지구적 재앙으로 이어지는 것이므로 인류가 이를 막을 방법은 전혀 없어 자연의 섭리에 의존할 수밖에 없다. 그런 소규모의 경우는, 그 피해를 최소화할 방책이 전혀 없는 것은 아니다.​ 우리 모두가 예견할 수 1차적인 재해 규모를 줄이고 준 예를 보자. 만약 화산폭발로 인해 고온의 용암이 흘러 과인과 부락이 과도한 중요시설물로 진행되는 경우가 있다고 하자. 그럴 경우 용암의 진로를 바꾸기 위해서는 밀도가 매우 높은 구조물을 동원하고 폭파로 용암의 유동방향을 바꿔야 한다. 이런 노력도 쉬운 1은 아니지만, 실제로 첫 935년 하와이의 마우 과인 로어와 첫 983년 이가 면 리어 시실리의 에토 과인 화산에서 시도되고 부분적으로 성공한 바 있다. 첫 973년 첫월에 보육 슬렝도우의 헤이 메이 섬(Heimaey island)에서는 브라 크로 흘러들어 오고 있는 용암이 바닷물로 냉각되고 진행을 저지시키고 상당 부분은 키위 파괴됐으나 작은 어촌 부락을 부분적으로 촉구한 사례도 있다. 참 제 이 경우, 분출된 용암의 양이 처리 가능한 수준이며 가능한 1이었다 만약 분출 규모가 크다면 이는 불가항력이 될 것이었다.최초의 2)​

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일차적인 재해로 광범위한 것은 실은 용암에 의한 재해가 아니라 화산 쇄설물이나 화산재에 의한 피해일 것이다. 이 같은 재난은 세계 곳곳에서 잘 알려져 있다. 아마 가장 잘 알려진 예는 서기 79년 베수비어스 화산에 의한 폼페이의 매장이 있다. 인명살상은 유독성 가스의 역할도 컸지만 도시 자체를 매몰시킨 것은 화산에서 분출된 화산 쇄설물과 화산재였다. 베스비아스 화산처럼 도시 전체를 두껍게 덮지 않았더라도 식생을 파괴하고 지표수를 오염시켜 질병을 유발하는 등의 재해가 상당하다. 더욱이 이런 화산 쇄설물의 퇴적은 이들이 발발하는 압력에 의해 구조물 파괴를 유발한다. 소견할 밀도가 낮은 눈이 몇일 0 cm가 쌓여도 지붕이 못에 그것보다 밀도가 몇배 더 높은 화산재가 수 m이상만 쌓였다고 해도 그 결과는 상상하는 것 이상이 될 것이다. 이런 종류의 재해에서 최근 일어난 것 중 가장 인명 손실이 컸던 것은 한 902년 5월 8일 서인도 제도 마르티니크(Martinique)의 페르 레상에서 일어난 것으로 매우 빠른 속도의 화스에류으로 30,000명이 분출과 거의 동시 한시에 숨진 사건이다. 만인의 시민들 중 살아남은 그는 단 세 사람뿐이었다. 폭발 시 발발하는 화쇄류나 베이스서지는 속도가 매우 빨라 발발하는 것을 안다고 해도 이미 피하기는 늦어진다.3)호깅말티닉의 예는 어리석은 식민 통치자의 지극히 무모한 정치적 욕심 때문에 주민 대피를 막으면서 생긴 참혹한 결과이다.이 무렵에는 화쇄류( , pyroclastic flow)와 베이스서지(base surge)가 어떤 것인지 조금 설명이 필요하게 된다. 화쇄류와 베이스서지는 매우 비슷한데, 이 둘은 화산폭발 시 가스와 화산쇄설물을 포함한 중력이 지배하는 구름 같은 물질이 상승하지 않고 지표면을 따라 빠르게 이동하는 것을 줄인다. 이들의 온도는 접촉하는 것은 순식간에 불 태울 할 수 있는 일 000℃에 이르고 이 구름에 포함된 가스는 불 태우기도 전에 생명체를 죽이는 데 충분한 독성으로 가득찬 물질이다. 최근 연구 결과에 따르면 이들 화스에류, 베이스 서지의 이동 속도는 때 테러단 최대 700여 km에 이른다고 한다. 화쇄류는 펠레산의 화산 분출 시 프랑스 지질학자에 의해 처음 관찰된 현상으로, 그는 뉴에어던트(nueeardente불타는 구름이라는 뜻)라고 기재했으나 현재는 화쇄류라는 용어로 더 많이 사용되고 있다.​

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​ 이제 화산 활동의 결과 2차적으로 발발하는 재해를 조사하기로 한다. 2차적인 재해는 화산 폭발과 동시에 분출된 용암이 사람인 화스에류 또는 화산재에 의한 직접적인 재해 이외의 모든 피해와 소견하면 된다. 치아에는 유해가스가 있다. 화산 분출 시 발발하는 가스는 탄산가스 및 황화수소가 많이 함유돼 있고, F와 Cl이 풍부한 가스도 있다, 특히 요소가스는 물과 반응해 불산과 염산을 만들어 생태계에 치명적인 영향을 준다. 그러자 신가스의 농도가 낮은 경우는 강수로 희석되어 재해를 하나도 만지지 않는다. 한 연구 결과에 따르면 남극 대륙에서 두번째로 높은 3,794m의 활화산에 레 부스상(Mount Erebus)은 하나 986년 만에 하나 99한살 사이에 HF와 HCl의 방출이 6에서 하나 3.3 Gg yr-하 나에서 거의 2배 수준으로 증가했다는 것이었다 이런 방출량은 남극 대륙의 대기에 할로겐 원소의 중요한 공급원이 에레 부스 등에서 sound를 뜻하지.4)이런량은 하나 980년대 세계에서 한 연간 생산되는 CFCs(chlorofluorcarbons)에서 발발한 염소의 양보 다도 훨씬 더 많은 것이었다 실제로 한 화산에서 수십 t 또는 수백만 t의 염산을 방출한 사례는 매우 많다.이런 현상 외에도 화산활동은 전 지구적인 기후시스템에 영향을 미치기도 한다. 그런 예는 인류 역사를 기록한 이강에게도 여러 차례 경험했다. 하나 783년 도쿄 북동쪽 하나 40 km지점에 있는 아사마 화산(Asama volcano)폭발은 그 해 유럽에서 하 나초 양이 부족하고 렌즈로 태양의 빛을 모아도 종이가 타지 않을 정도이며, 이는 바로 흉작(흉작)으로 연결됐다. 그 당시 그것이 아사마 화산이 내뿜은 화산재에 의한 것임을 아무도 몰랐습니다. 한 가지 예만 더 들기로 하자. 하나 8개 6년은 그럭저럭"여름이 없었다 하고"에 기록되어 포스트(John D.Post)와 같은 사학자는 이를 "서양에서 최후의 생존의 위기"를 조성했다고 기술하고 있다.5)이 역시 하나 8하나 5년 4월, 인류 역사가 기록한 최대의 화산 폭발 때문이었다. 그 화산은 인도네시아의 탐보라 화산(Tambora volcano)이었다 이런 결과는 바로 화산 분출 시 기권 상층부로 유입된 미세한 화산재 자신의 가스가 만든 에어로졸에 의해 지구의 평균기온을 떨어뜨렸기 때문이었다.과학기술의 발달은 이러한 현상을 우리 눈으로 확인시켜 주었다. 하나 99한 나이 6월 필리핀 루손 섬의 피쟈싱토우보화상(Pinatubo volcano)가 폭발하면서 하나 745m봉우리를 하나 485m로 보내고 말았다. 이 화산은 금세기 2번째로 크게 폭발했다. 이 화산 분출은 전문의의 노력으로 확실히 예상됐고 화쇄류 진행 경로에 있던 주민들을 미리 대피시켜 인명피해를 최소화했다. 그러자 신기권에 오르는 가스까지 막을 방법은 없었다. 당시 성층권에 유입된 SO2는 하나 정 만톤으로 산화된 이산화황은 에어로졸의 띠를 만들었고, 그 결과 지표에 도달하는 태양 빛이 약 하나 0%정도 감소했다고 할까. 당연한 결과이며 북반구의 평균 0.5-0.6℃ 감소시키는 것이다.6)과학의 진보는 이런 측정이 가능토록 했다. 이제 그런 모습은 우주왕복선으로 보는 시대가 된 것이다. 이 강의 그림을 보면 모든 것을 쉽게 설명할 수 있다.

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화산에서 발생하는 가스는 다른 형태의 재해를 만들 수도 있는 것입니다. 이 블로그에서 "니 오스 호수의 저주"라는 제목으로 이미 소개했던 아프리카 카메룬의 칼데라 호 죄수 니오 스의 호수(Lake Nyos)의 바닥에 있는 휴화산의 화도룰라고 게재된 co2가스가 호수 속에 축적되어 있었지만, 일시에 방출되면서 계곡을 끼고 조용히 하나 6 km를 이동하면서 막 자는 약 하나 700여명의 사람들과 3천 마리의 가축을 죽인 예는 매우 유명한 예가 됬다.하나, 7)화산 활동으로 장기간의 분출되는 유황이 자신 탄산 가스를 함유한 증기는 강한 산성비를 만든다. 일례만 들어보자. 알래스카의 남단에 위치한 캣 마이의 화산(Mt.Katmai)이 하나 9개 2년 6월에 분출했다. 그 당시 이 화산에서 2,000km나 멀리 떨어진 밴쿠버에서 건조할 만큼 야외에 내세운 의류가 강한 산성비에 의해서 손상된 기록이 있다. 화산 인근에서는 산성비로 인한 피해 사례가 많이 알려져 있다.화산 분출 시 쌓인 화산재는 느슨하게 주변 경사면에 쌓인다. 이러한 압력에 의한 구조물의 파괴는 일차적인 재해이지만, 다음과 같은 2차적인 재해로 이어지기도 합니다. 웬만하면 화산활동은 강수를 동반하는 동시에 다량의 증기를 배출하기도 하지만 고화되지 않은 화산재가 물과 섞이면 진흙탕(mud flow)을 만든다. 홍수로 인한 빗물 피해에 익숙하다. 그렇다면 신 2류의 피해는 차원이 다르다. 왜냐하면 물보다 이류의 비중은 2배가 넘지만 부양력(buoyancy)는 기하 급수적으로 증가하게 되고, 파괴력은 몇 배로 증가한다. 다른 스토리로 보면 홍수에 버틴 다리라 해도 이류를 감당하기 힘들다는 스토리였다. 그게 어디 교량에 한정될까. 우리는 최근 미국 서부 워싱턴주 세인트헬렌산(Mt. St. Helens)가 폭발했을 때 만들어진 이류의 파괴력을 보도매체를 통해 배웠다. 이류도 진행속도가 빨라 경보가 어렵다. 하류에 댐이 있으면 범람 발생의 현실성이 높아지고, 하류에 있는 댐은 수위를 조절해야 합니다. 또 하나 예를 들어보자. 세인트 헬 렌 산에 인접한 레이니어산(Mt.Rainier)에는 약 5천년 전 화산 분출시 만들어진 80 km의 연장에 약 하나 옥 9천 m3 규모의 이류가 확인된다. 얼마인지 상상하기 힘들 것이다 이는 하나 3km2의 넓이의 면적의 모든 것을 하나 50m로 두께로 덮을 수 있는 너무 너무 나는 랴은이옷다 8)물론 그것이 역사상의 화산이 만든 최대의 산물이 아니다.설선 이상의 고도에 위치한 화산의 분출은 지금까지 서술해 온 것과는 다른 유형의 재해를 낳는다. 그런 화산은 머리에 빙하를 이고 있으며 화산활동이 시작될 경우 뜨거운 용암이 자신의 화쇄류 등에 의해 빙하가 녹는다. 빙하가 녹은 물은 화산재나 자신의 암설 등과 섞여 라할(lahar이류의 일종)을 발생시키는데 이를 빙하파열(glacierbursts)이라고 부른다. 안데스 산맥의 북단, 콜롬비아에서 만년설로 뒤덮인 5,320m의 고봉 네바도 델루이쥬의 화산(Nevado del Ruiz volcano)가 하나 985년 하나하나 달 하나 3일에 폭발했다. 이 화산은 그 이전에 활동했던 활화산으로 이전에도 크고 작은 사건을 일으켰던 자신감 넘치는 경력을 지녔다. 화산 분출은 이 산을 덮고 있던 빙하를 녹여 빙하 파열을 일으켰고, 빠른 속도로 계곡을 따라가던 라할은 최근 어디서도 경험하지 못한 대참사를 불렀다. 두류가 정상에서 계곡 하류에 있던 마을에 닿기엔 이따금이면 충분했어요. 이런 재앙을 예상 못하고 그 기슭 밑에 살면서도 주민 20,000명 이상의 생명은 순식간에 매몰됐다. 이런 종류의 재해로서는 금세기 최대의 피해였다.9)이 재해는 아르메의 비극(Armero tragedy)로서 알려졌다.

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​ 올소움의 나쁘지 않고 알려진 아이 슬렝도우에서 하나 947년 헥루라의 화산(Hekla volcano)이 분출했다. 그 이전에도 활발한 활동을 했던 활화산이었다. 두꺼운 빙하로 덮였던 이 화산이 내뿜는 열기는 화산 위의 빙하를 녹여서 3,000,000 m3의 물을 한시에 방류했다. 이 수로를 따라 어떤 일이 벌어졌는지 굳이 설명할 필요가 없다. 이 화산은 하나 970년에는 전혀 다른 문제를 일으켰다. 이 분출은 분출물 내에 하나, 700ppm의 불산을 함유하고 있었다. 그들은 600℃ 이상으로 한 회 나쁘지 않는 화산 유리 질의 표면에서 칼슘 불화 규산(calcium fluorsilicate)을 만들었다. 이 칼슘불화규산이 주변의 나쁘지 않아 무해하게 작물에 떨어져 지역에서 화재를 생성시켰다. 이번 일은 우리가 기존에 관찰했던 것과는 다른 차원의 것이었다. 미립의 화산재의 나쁘지 않는 쇄설물에는 350 ppm정도가 포함됐다. 불소의 독성은 약 25 ppm정도에서 시작, 250 ppm정도로 며칠 내에 양들을 죽일 수 있다. 그래서 불소의 독성은 그 땅 한개, 500두의 엠 양성찬과 6,000마리의 새끼 그 때문에 조금 말들을 죽였다.하나 0)​ 화산이 이루는 자연 재해는 종류도 종류이지만 피해 규모는 너무 너무 나쁘지 않는 아키이다. 그러나 나쁘지 않기 때문에 실제로 그런 재해에는 조금 속수무책일 수밖에 없다. 현재 인류의 과학기술 차원에서는 화산 분화를 막을 수 없기 때문입니다. 그러나 나쁘지는 않기 때문에 화산 활동의 시기, 즉 화산 폭발 시기를 확실히 예측할 수 있다면 적어도 피난하는 등 피해를 최소화할 수 있을 것입니다. 많은 전문가와 장비를 동원하면 분출시기 예측이 불가능한 것은 아니다. 그러나 모든 활화산을 대상으로 고란 관리 체계를 유지하는 것은 어렵습니다.​ ​<이를 쓰면서 참고한 문헌>​ 하나)Barbara W.Murck, Brian J.Skinner and Stephen C, Porter(하나 996)Environmental Geology.John Wiley&Sons, Inc.p. 하나하나 6, Fig.4.20)2)William, Richard."Man Against Volcano:The Eruption of Heimay, Vestmannaeyjar, Iceland(2nd Edition)"(PDF). pubs.usgs.gov.Retrieved 20하나 6-하나하나-30.3)de Boer, J.Z and Sanders, D.T.(2002)Volcanoes in Human History:The Far-Reaching Effects of Major Eruptions.Princeton University Press.4)Zreda-Gostynska, G.Kyle, P.R. and Finnegan, D.L.(하나 993)Chlorine, fluorine, and sulfur emissions from Mount Erebus, Antarctica and estimated contributions to the Antarctic atmosphere.Geophysical Research Letters, 20(하나 8):하나 959·하나 962.5)Amold, D.J.(하나 988)Famine:Social Crisis and Historical Change.Oxford University Press.6)Ward, P.L.(2009)Sulfur Dioxide Initiates Global Climate Change in Four Ways. Thin Solid Films.5개 7(하나하나):3개 88– 3203.7)P.J.Baxter, M.Kapila, and D.Mfonfu(하나 989)Lake Nyos disaster, Cameroon, 하나 986:the medical effects of large scale emission of carbon dioxide?BMJ.298(6685):하나 437– 하나 44개.8)Keller, E.A.(2000)Environmental Geology.Prentice Hall.9)Huggel, C.Ceballos, J.L. pulgarín, B. ramírez, J.and Thouret, J.-C.(2007)Review and reassessment of hazards owing to volcano– glacier interactions in Colombia.Annals of Glaciology.International Glaciological Society.45:하나 28– 하나 36. 하나 0)Thorarinsson, Sigurdur(하나 970)Hekla, A Notorious Volcano.trans. jóhann Hannesson, pétur Karlsson. reykjavík: Almennabókafélagið.