화구

화산의 원리

화구(火口)는 화산체(火山體) 일부에 열려 있는 용암과 화산가스 따위의 분출구이다.

개요

화구(火口)란 지하의 마그마와 화산 가스로 운반된 바위 등의 고체, 액체가 지표로 분출되는 구멍을 말한다. 흔히 사용되는 분화구(噴火口)라는 낱말은 '분출하는 화구'라는 뜻이다.

이와 비슷한 칼데라(caldera)는 화구의 일종으로 화산체가 형성된 후에 대폭발이나 산정부의 함몰에 의해 2차적으로 형성된 분지를 뜻한다.

폭렬화구(爆裂火口)는 격렬한 폭발 때문에 산꼭대기의 화구가 넓어진 것이나 폭발 때문에 산 중턱에 생긴 화구를 말한다.

화구는 마그마가 지하 깊은 곳으로부터 상승해 지표로 분출될 때 형성된다. 따라서 화구 밑에는 반드시 마그마의 통로인 화도(火道)가 있다. 일반적으로 원형, 타원형으로 분화 중에는 화도가 연장된 원통형 구멍으로 여겨지지만, 분화가 끝나면 주위의 토사와 암석이 허물어져 절구형의 웅덩이 형태로 많이 변한다. 대체로 지름이 1km를 넘지 않는다.

화구와 달리 칼데라는 화산이 분화될 때 폭발 등으로 인해 화구 주변이 함몰되어 형성된 분지로 지름이 1km가 넘는다.

화구에 물이 고인 것을 화구호라고 한다. 한라산의 백록담이 화구호의 대표적인 예이며, 백두산의 천지는 칼데라호이다.

제주도의 산굼부리는 용암을 거의 분출하지 않고 폭발에 의하여 구멍만 깊숙이 패였으며, 폭발로 인한 물질은 사방으로 던져지고 소량만 주위에 쌓였다. 또한, 화구에 내린 빗물은 화구벽의 현무암 자갈층을 통하여 바다로 흘러나간다. 이런 화구를 마르(Maar)라고 하는데, 한국에서는 산굼부리가 유일하며 세계적으로는 일본과 독일에 몇 개 알려져 있다.

할레마우마우(Halemaumau) 화구

세계적으로 유명한 화구는 하와이 킬라우에아산(Kilauea Mt.) 정상부의 칼데라 안에 있는 할레마우마우(Halemaumau) 화구로, 지름은 1km 정도가 된다. 우리나라에서는 한라산과 울릉도의 화구가 유명하며, 백두산 정상은 화구의 함몰로 형성된 칼데라로 분류된다. 화구 안에는 물이 고여 호수를 이루기도 하는데, 이를 화구호(火口湖)라 한다. 한라산의 백록담이 대표적이며, 백두산의 천지는 칼데라호라 부른다. 한편, 화산활동 초기 비교적 약한 폭발에 의해 화산 쇄설물들이 화구를 중심으로 퇴적하여 원형의 작은 언덕이 만들어진 화구 지형을 마르(maar)라고 한다.

현재 활동 중인 활화산의 화구 안에는 하나 또는 여러 개의 작은 구멍들이 있는데, 분화는 대체로 그곳에서 이루어지며 화구 전체를 통해 분화되는 일은 드물다. 이 작은 구멍을 화공(火孔)이라 부르며, 화공에는 새로운 용암이 노출되곤 한다.

화구열

분출로 갈라지는 화구는 직선상의 나란히 생긴 화구열(火口列)로 볼 수 있다. 확인된 것으로는 세계에서 가장 큰 분화구는 캐나다 퀘벡주 북부 웅가바반도의 북서부 지역에 있는 웅가바퀘벡 분화구로 알려져 있다.

1950년 처음으로 알려지기 시작되었으며, 분화구는 지름 3,341m, 깊이 367m에 가장자리의 높이가 101m이다. 구덩이에는 물이 차서 호수를 이루고 있으며, 작은 원형 호수들이 주변을 둘러싸고 있다.

이와 함께 미국 알래스카주 남부에 있는 화산지역에 있는 텐사우전드스모크스 계곡은 화구열로 생긴 대표적인 계곡으로 알려져 있다.

앵커리지 남서쪽으로 425km 떨어진 이 화산지형은 1912년 노바럽타 화산과 카트마이산 화산이 분출하면서 생겼다.

지명은 골짜기 바닥에 있는 수천 개의 분기공(噴氣孔, 연기·가스·증기 등을 뿜어대는 화산의 균열된 틈)에서 비롯되었다.

현재 카트마이 국립공원과 보호구역 일부로 지정되어 있다.

1912년 6월 6일 알래스카반도를 뒤흔든 격렬한 지진이 5일간 계속된 끝에 이례적인 거대한 화산폭발이 시작되었고 장장 60시간에 걸쳐 29km³의 화산 분출물이 대기권과 성층권으로 뿜어 올랐다.

균열분화의 경우

마그마가 가느다란 기둥의 형상이 아니라 판의 형태(板状)로 올라올 때 균열분화가 일어나지만, 지표에서는 연속된 균열이 아니라 타원형의 화구가 직선상에 나란한 화구열로 된다.

광역응력장에 영향을 받는 경우

지각은 플레이트의 움직임에 따라 응력을 받기 때문에 균열이 일어나기 쉬운 방향과 어려운 방향이 있다. 화구도 이런 영향을 받아 균열이 일어나기 쉬운 방향으로 배열되는 경향이 있다. 이런 경우, 화구들의 간격은 균열분화의 화구열보다도 멀리 떨어져 있다.

마르

마르(Maar)는 마그마 수증기 폭발 때문에 생긴 화산 지형이다. 원형의 요지로, 그 주위에 화산쇄설물 등이 얇게 퇴적되어 있다.

'마르'라는 용어는 바다를 뜻하는 라티어 'mare'에서 유래하였다.

분출물이 멀리까지 날아가기 때문에 화구 주위에 분출물이 퇴적하지 않는다. 화산 가스만이 분출할 경우는 화도(火道) 주위의 암석 파편이 사방으로 날며, 화구는 절구 모양이 된다. 경석이나 스코리아도 분출한 경우에는 화산 쇄설물이 많이 쌓인다. 마르 밑은 편평한 경우가 많으며, 물이 고여 있는 예도 있다. 지름은 수백 미터 정도 되는 것이 많이 있다. 독일의 아이펠 지방에 많이 있는 마르가 유명하다.

대표적인 예로 제주특별자치도의 하논 분화구와 알래스카의 우킨렉 마르가 있다.

칼데라

킬리만자로에 있는 칼데라

배두산 천지

칼데라는 화산성 분출에 따라 일어나는 붕락으로 형성된 화산 지형으로, 보통 화산 화구와 혼동되기도 하는데 서로 다른 것이다.

보통 분화구는 크기가 지름 1km 이하이지만 어떤 원인으로 인해 화구가 크게 팬 경우 그 윤곽이 원형 또는 말굽형일 때 칼데라라고 한다. 한국에서의 화구와 칼데라의 구별은 지름 2km를 경계로 하고 있다. 폭발 칼데라는 대형 폭렬 화구이며, 침식 칼데라는 침식 작용 때문에 화산체에 커다란 원형 웅덩이가 팬 것이다.

칼데라 대부분은 함몰 칼데라이며, 어떤 원인으로 화구 바로 밑의 마그마굄의 마그마의 양이 급격히 감소하여 화산체가 밑에서부터 받쳐주는 지지를 잃어 화구 부근이 함몰된 것이다. 킬라우에형 칼데라는 하와이형 순상 화산에서 볼 수 있으며, 산꼭대기 바로 밑에 있는 마그마 덩어리에서 현무암질 마그마가 급격히 다른 쪽으로 이동하면서 속이 비기 때문에 생긴다. 마그마의 이동은 보통 산 중턱의 갈라진 틈이 벌어져서 생기는 측(側)분화가 원인이 된다. 이들은 모두 대규모 화쇄류 분출이 먼저 일어나고 그 직후에 화구 부근이 함몰하여 지름 몇 킬로미터에서 20km의 칼데라가 된 것이다. 칼데라의 바깥쪽에는 광대한 지역에 화쇄류 퇴적물이 대지를 이루어 펼쳐져 있다.

특히 함몰 칼데라는 칼데라의 대부분을 차지하고, 또 대형의 것도 포함하므로 지학 현상으로서 가장 중요시된다. 암질, 분화, 양식, 지질구조 등의 차이에서 킬라우에아(Kilauea)형 칼데라, 크라카토아(Krakatau(oa))형 칼데라, 화산 구조성 함몰지 등으로 세분된다. 한편, 폭발 칼데라 및 침식 칼데라는 그 보기가 드물고 규모도 작은 것으로 알려져 있다.

'칼데라'는 가마솥을 의미하는 라틴어 'caldaria'에서 유래된 스페인어로, 영어로는 'cauldron'이라도 표기된다. 독일의 지질학자 레오폴드 폰 부흐에 의해 처음 사용되었다.

세계 최대의 칼데라는 일본 아소산 칼데라로 지름 20km, 둘레 130km 정도의 놀라운 규모를 자랑하고 있다. 대한민국에서 칼데라가 발견되는 곳은 백두산과 울릉도 두 곳뿐. 백두산 칼데라에는 천지(天池)가 칼데라호(湖)를 이루고 있으며, 울릉도 칼데라에는 나리분지(羅里盆地)와 알봉분지가 들어서 있다.

세계적으로 유명한 칼데라호로는 미국의 국립공원인 오리건주의 크레이터 레이크가 있다. 이곳 칼데라호는 지름 8~10㎞, 수심 약 660m이며 수면 위로 중앙화구구가 솟아올라 섬(Wizard Island)을 만들었다.

참고자료

• 〈화구〉, 《위키백과》
• 〈마르〉, 《네이버지식백과》
• 〈마르〉, 《위키백과》
• 〈칼데라〉, 《위키백과》
• 〈칼데라〉, 《나무위키》
• 〈칼데라〉, 《지질과학백과사전》
• 〈화구〉, 《네이버국어사전》
• 〈화구〉, 《네이버지식백과》

같이 보기

• 화산
• 폭발
• 용암
• 마르
• 지형
• 바위
• 분화구
• 수증기
• 칼데라

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