산토리니, 해수면 낮아지면 마그마 상승하고 화산 폭발

문광주 기자 / 기사승인 : 2021-08-03 19:33:15
  • -
  • +
  • 인쇄
3'20"읽기
* 산토리니 화산, 40미터 해수면 하강하면 1만2800년 후에 분화가 뒤따랐다.
* 이유는 하중이 떨어지면 마그마 챔버의 지붕에 균열이 증가하기 때문
* 211번의 분출 중 208번의 수위 하락이 원인
* 지구에 있는 화산의 57%가 해안에 존재, 인구 밀집 지역에 위험 초래 가능성 있어

산토리니: 해수면이 분화에 영향을 미침
수위가 낮아지면 마그마가 상승하고 산토리니 화산이 폭발한다.

우연의 일치가 아니다.
지질학자들이 에게해의 산토리니 화산 폭발에 대해 이전에 인식하지 못했던 해수면을 원인으로 확인했다. 수면이 40m 이상 내려가자, 조금 후에 분화가 뒤따랐다.  

지난 211건의 발병 중 208건은 이러한 단계로 거슬러 올라갈 수 있다. 그 이유는 하중이 떨어지면 마그마 챔버의 지붕에 균열이 증가하기 때문이다. 전 세계의 다른 섬 화산들도 마찬가지일 수 있다. 연구원들이 "Nature Geoscience" 저널에 보고한 내용이다.

▲ 산토리니의 절벽은 과거 산토리니 화산의 수많은 분출의 잔해를 보존했다. © Ralf Gertisser / Keele University

 

산토리니 화산 폭발은 유럽 청동기 시대의 큰 재앙 중 하나였다.
기원전 1600년경의 폭발적인 분출은 그리스의 테라섬을 산산조각냈고 지중해 동부를 화산재와 연기로 뒤덮었다. 칼데라의 붕괴로 쓰나미가 촉발되어 아마도 유럽 최초의 선진 문명인 미노스 문명의 종말에 기여했을 것이다. 어떤 이들은 이 재앙에서 아틀란티스 전설의 기원을 보기까지 한다.

그러나 청동기 시대의 거대한 분화는 산토리니 화산의 처음이나 마지막이 아니었다.
에게해 섬의 절벽에 생긴 퇴적물은 화산이 활동과 고요함의 교대 주기를 겪는다는 것을 보여준다. Oxford Brookes 대학의 크리스토프 사토우(Christopher Satow)와 동료들은 "12개의 큰 플리니안(Plinian) 분출로 인한 퇴적물이 칼데라 벽에서 ​​볼 수 있을 뿐만 아니라 많은 작은 폭발과 용암 분출에서도 볼 수 있다"고 보고했다. 그 사이에 더 긴 휴식 시간이 있다.

분화 단계를 제어하는 ​​것은 무엇일까?

"분화 및 비활동 단계의 시작과 끝을 제어하는 ​​요인이 무엇인지 지금까지 분명하지 않았다"고 겔로겐(Gelogen)은 설명한다. 답을 찾기 위해 그들은 이제 가능한 방아쇠 중 하나인 해수면을 조사했다. 해수면은 주로 우리 지구의 큰 얼음 덩어리의 성장과 축소로 인해 변화하며 결과적으로 추운 기간에는 크게 가라앉고 따뜻한 기간에는 증가한다.

이러한 수위 변동은 연안 지역에 영향을 미칠 뿐만 아니라 해양 지각의 압력도 변화시킨다. 수위가 떨어지면 압력이 떨어지고 지하 암석의 응력 조건이 변경된다.
"메커니즘은 매우 간단하다. 해수면이 떨어지면 지각의 질량이 감소하고 지각이 부서진다. 이러한 분쇄로 인해 마그마가 상승하고 분출이 발생한다”고 Satow는 설명했다. 

▲ 3,600년 전, 거대한 화산 폭발이 테라 섬을 폭발시켰고 산토리니 화산의 칼데라가 붕괴됐다. 남은 것은 초승달 모양의 산토리니 섬이었다. © Borchee

임계점으로 해수면 40m 낮아져

이것이 산토리니 화산의 경우에도 해당되는지 알아보기 위해 연구원들은 먼저 약 4km 깊이의 마그마 챔버와 그 위의 지각에 있는 마그마 챔버 모델에서 지하의 과정을 재현했다.
"우리는 수직 하중을 0.1MPa(메가파스칼) 단위로 줄였다. 이는 매번 해수면이 10m씩 낮아지는 것과 같다"고 팀이 말했다.


해수면이 40m 정도 낮아지면 마그마 챔버 지붕의 장력이 너무 높아져 첫 번째 균열이 발생하는 것으로 나타났다. 해수면이 더 떨어지면 이러한 균열이 표면으로 퍼진다. 평균적으로 산토리니(Santorini) 화산은 Satow와 그의 팀이 결정한 대로 마이너스 40m 임계치 아래로 떨어진 후 약 1만2800년 후에 폭발한다.

211번의 분출 중 208번의 수위 하락으로 인해

사실, 지난 22만4000년의 해수면 값과 산토리니 퇴적물을 비교한 결과, 에게해 화산의 211번의 화산 폭발 중 208번은 지중해의 수준이 40미터 이상 떨어진 후에 발생했다. 플리니안 화산 폭발은 이러한 해저 침체 기간 외에는 두 번만 발생했다. 팀이 보고한 것처럼 훨씬 오래된 광상에서도 이 패턴이 예외 없이 계속되는 것으로 보인다.

"해수면의 발달과 분화의 역사를 비교하는 것은 해수면이 산토리니 화산의 분화에 중요한 역할을 한다는 것을 처음으로 보여준다"고 Satow는 말했다. 따라서 이 화산의 활성 단계와 비활성 단계 사이의 교대는 지중해의 수위 변동에 의해 크게 결정된다. 

 

수위가 높으면 더 높은 하중이 지하에 균열 형성을 억제하기 때문에 화산이 쉬게 된다. 

반면에 수위가 40m 이상 떨어지면 마그마 챔버 위의 지각이 불안정해진다.

다른 섬 화산도 영향을 받았다.


연구팀에 따르면 이 연결이 적용되는 화산은 산토리니만이 아니다. 

다른 많은 섬 화산들도 해수면의 영향을 받을 수 있다. Satow는 "지구에 있는 화산의 57%가 해안에 있으며 종종 인구 밀도가 높은 지역에 있다. 변화하는 해수면이 이 화산에 어떤 영향을 미치고 이것이 지역 주민들에게 어떤 위험을 초래하는지 이해하기 위해 우리는 이것을 더 연구할 필요가 있다“고 말했다.

연구원들은 산토리니의 경우 현재로서는 모든 것이 명확하다고 밝혔다. 

화산은 아마도 새로운 휴면기를 시작했을 것이다. 연구팀은 "1950년 네아 카메니(Nea Kameni) 화산 폭발 이후 2011년부터 2012년까지 마그마가 마그마 챔버로 유입돼 폭발이 일어나지 않았다"며 "모든 것이 화산이 휴면기에 접어들었다는 것을 보여준다"고 말했다.

(Nature Geoscience, 2021; doi: 10.1038 / s41561-021-00783-4)
출처: Oxford Brookes University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[저작권자ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]

  • 글자크기
  • +
  • -
  • 인쇄
뉴스댓글 >

주요기사

+

많이 본 기사

Basic Science

+

Technology

+

Photos

+