화산이 폭발할 때, 그 규모나 피해 정도는 단순히 분출량이나 위치에만 달려 있지 않습니다. 화산 내부에서 올라오는 마그마의 성질, 특히 그 점성(viscosity)이 분화의 성격을 결정짓는 핵심 요소입니다.
우리가 익히 아는 하와이의 조용한 용암 분출과 아이슬란드 혹은 일본의 격렬한 화산 폭발은 모두 마그마의 점성 차이에서 비롯됩니다.
점성이란 무엇인가?
점성이란 물질이 흐르려고 할 때 내부에서 생기는 저항의 정도를 뜻합니다. 쉽게 말해, ‘끈적거림’의 정도라고 생각하면 이해가 쉽습니다.
예를 들어 물은 점성이 낮아 쉽게 흐르고, 꿀은 점성이 높아 천천히 흐릅니다. 마그마도 마찬가지입니다. 점성이 낮은 마그마는 부드럽게 흘러내리고, 점성이 높은 마그마는 쉽게 흐르지 않아 내부 압력을 높이게 됩니다.
마그마의 조성과 점성의 관계
마그마의 점성은 주로 그 화학 조성, 특히 규산(SiO₂)의 함량에 따라 결정됩니다.
| 현무암질(Basaltic) | 낮음 (~50%) | 낮음 | 조용한 용암 분출 | 하와이 마우나로아 |
| 안산암질(Andesitic) | 중간 (~60%) | 중간 | 간헐적 폭발 | 후지산, 무사라키 |
| 유문암질(Rhyolitic) | 높음 (~70% 이상) | 매우 높음 | 격렬한 폭발 | 세인트헬렌스산 |
✔ 설명: 규산 함량이 높아질수록 마그마는 끈적해지고, 화산 가스가 내부에 가둬지게 되며, 그 결과 더 격렬한 폭발로 이어집니다.
점성과 화산 가스의 상관관계
마그마 내부에는 수증기, 이산화탄소, 황 화합물 등 다양한 화산 가스가 녹아 있습니다.
점성이 낮은 마그마는 가스가 쉽게 빠져나갈 수 있어 조용한 용암 흐름을 유도하지만,
점성이 높은 마그마는 가스를 가두게 되어 내부 압력이 급격히 상승하고, 결국 폭발적인 분화로 이어집니다.
대표적인 예로는:
- 하와이의 킬라우에아 화산: 점성이 낮은 현무암질 마그마 → 완만하고 지속적인 용암 분출
- 아이슬란드의 에이야퍄들라요쿨 화산: 점성이 높은 유문암질 마그마 → 거대한 화산재 구름과 항공 대란 유발
분화 형태에 미치는 영향
마그마의 점성은 화산의 지형에도 직접적인 영향을 줍니다.
| 순상 화산 (Shield Volcano) | 현무암질 | 낮음 | 넓고 평탄한 경사, 용암 흐름 중심 |
| 성층 화산 (Stratovolcano) | 안산암질 | 중간 | 층층이 쌓인 구조, 폭발과 흐름 혼합 |
| 돔형 화산 (Lava Dome) | 유문암질 | 매우 높음 | 가파른 경사, 짧고 격렬한 폭발 |
✔ 따라서, 화산의 외형만 봐도 그 내부 마그마의 특성과 분화 패턴을 유추할 수 있습니다.
왜 이것이 중요한가?
마그마의 점성 이해는 단순한 지질학 지식이 아닙니다.
이는 재난 예측, 인명 피해 최소화, 도시 계획, 항공 안전에 이르기까지 매우 실용적인 정보를 제공합니다.
예를 들어:
- 항공 관제 당국은 고점성 화산의 분화를 감지하면 항공기 운항 경로를 긴급 변경합니다.
- 재난 관리본부는 마그마 점성 분석을 통해 위험 경고 수준을 조정하고, 대피령을 결정합니다.
결론: 마그마의 성질이 지구의 얼굴을 바꾼다
마그마는 단순히 불덩이가 아닙니다. 그 안에는 지질 구조의 역사, 자연 재해의 메커니즘, 그리고 지구의 생명력이 담겨 있습니다.
그중에서도 점성은 화산 분화의 강도, 지속 시간, 범위, 위험도를 결정짓는 핵심 변수입니다.
지구 내부에서 일어나는 가장 극적인 현상인 화산 분화, 그 이면에 숨어 있는 ‘점성의 과학’을 이해하는 것은 곧 지구의 미래를 준비하는 지식이 될 수 있습니다.