남극 탁헤 산: 고립된 순상 화산의 지리와 지질학적 특성
남극 탁헤 산: 고립된 순상 화산의 지리와 지질학적 특성
소개
남극 대륙의 마리 버드 랜드(Marie Byrd Land) 한가운데에는 탁헤 산(Mount Takahe)이라는, 거의 완벽한 원뿔 형태의 순상 화산(shield volcano)이 우뚝 솟아있다. 해발 3,460미터에 달하는 이 거대한 산은 대부분이 눈과 빙하로 뒤덮여 있으며, 극한의 고립성과 독특한 지질학적 특성 덕분에 남극 화산 연구에서 핵심적 위치를 차지한다.
지리와 지형
탁헤 산은 동쪽 마리 버드 랜드, 바쿠티스 해안(Bakutis Coast) 근처, 아무센 해(Amundsen Sea)에서 남쪽으로 약 200킬로미터 떨어져 있다. 주위에는 눈과 얼음, 그리고 서남극 빙상(West Antarctic Ice Sheet)만이 넓게 펼쳐져 있어 가장 가까운 다른 화산마저 100킬로미터 이상 떨어져 있을 정도로 완전히 고립되어 있다. 정상에는 직경 8킬로미터에 이르는 눈으로 가득 찬 칼데라(caldera)가 펼쳐져 있다.
이 화산은 직경이 약 30킬로미터에 달하고, 정상 높이는 빙상 위에서만도 2,100미터 이상 솟아오른다. 화산체 대부분은 완만하며, 측면에는 기생 분화구(parasitic vent), 사면에는 여러 개의 시더 콘(cinder cone)이 분포한다. 내부 구조는 아직 거의 드러나지 않았는데, 이는 빙하와 극심한 추위로 인해 침식이 매우 느리기 때문이다.
빙하 및 환경
탁헤 산에는 서남극 빙상이 두껍게 덮여 있으며, 그 위로 해발 약 1,300미터 수준의 눈과 얼음이 산을 감싸고 있다. 두 개의 작은 빙하가 이 화산 자체의 사면—남서쪽과 북쪽—에 남아 있다. 빙하 침식 흔적은 비교적 약하며, 대부분의 분화구 구조물과 용암류, 극히 적은 수의 관입암 노두만 얼음 밖으로 드러나 보인다.
화산 하부 기슭에는 빙상이나 물 밑에서 형성된 히알로클라스타이트(hyaloclastite)와 필로우 용암(pillow lava)이 출현한다. 과거 빙상의 증감 주기(ice highstand)에 따라 이러한 수성 화산 구조(hydrovolcanic delta)가 형성되었고, 이는 대부분 잘 보존되어 있다. 산 전체는 연평균 영하의 혹한 속에 머물며, 바람에 씻긴 사스트루기(sastrugi)가 눈 위를 덮고 있다.
지질 및 화산계
탁헤 산은 서남극 열곡대(West Antarctic Rift System)의 일부로, 이 대지 구조는 북미의 그레이트 베이슨(Great Basin)을 연상케 한다. 대륙판 변형과 관련된 이 지역에는 총 18개의 중심 화산이 분포하며, 마리 버드 랜드 화산 지대에서 가장 거대한 분화체 중 하나로 평가된다. 추정 분출물 총량(estimated volume)은 약 5,500 평방킬로미터에 이르며, 이는 아프리카의 킬리만자로(Kilimanjaro) 화산과 비견될 만하다.
화산계 대부분은 빠른 성장 속도를 보인 순상 화산으로부터 시작해, 후기에 칼데라와 기생 분화구가 형성되는 경향을 나타낸다. 화산암류는 주로 트라키이트(trachyte), 포놀라이트(phonolite), 판텔레라이트(pantellerite), 코멘다이트(comendite) 등으로 구성되며, 이들의 형성에는 맨틀 플룸(mantle plume)이나 지각 구조의 재활성화가 관여한 것으로 추정된다. 탁헤 산 자체는 지하에 커다란 마그마 챔버(magma chamber)를 지니고 있을 가능성이 높으며, 지구물리학적 조사에서는 열류 이상(heat flow anomaly)과 자기 이상(magnetic anomaly)도 확인된 바 있다.
암석 구성 및 성인
탁헤 산의 주된 암석은 트라키이트로, 포놀라이트는 드물다. 그 외에도 바사나이트(basanite), 하와이아이트(hawaiite), 무게아라이트(mugearite), 벤모라이트(benmoreite), 판텔레라이트, 안산암(andesite) 등 다양한 화산암이 보고됐다. 기생 분화구는 대부분 기저부에서 드물게 나타난다. 전체적으로는 약 10~15% 정도의 유색암(felsic rock)이 존재한다.
마그마는 부분융해 및 분별결정(fractional crystallization) 과정을 거쳐 생성되었으며, 섬장석(plagioclase), 감람석(olivine), 티타노마그네타이트(titanomagnetite) 등의 광물 결정이 드물게 포함되어 있다. 이 지역의 마그마는 약 80~90킬로미터 깊이인 지각 하부(lithosphere)에서, 과거의 섭입작용(subduction)이 영향을 미친 소재가 원천이었던 것으로 추정된다.
화산 활동과 역사
탁헤 산의 화산 활동은 비교적 최근(Quaternary)까지 이어졌다. 칼데라 인근 화산암의 방사성 연대측정에 따르면 19만 2천 년 전이 가장 오래된 시기로 나타나며, 화산체의 성장 속도는 매우 빠랐던 것으로 추정된다. 초기에는 빙상 아래서부터 분출물이 퇴적됐으나, 이후에는 산이 빙상 위로 돌출되며 기존의 용암류와 빙하 내 수성퇴적물이 교차적으로 확인된다.
20,000~15,000년 전 사이에는 칼데라, 수성 화산구 등 주요 지형 변화도 일어났고, 일부 연구에서는 17,700년 전 대규모 폭발이 남극 오존층(ozone) 파괴와 연관되었을 가능성을 제기한다. 이때 방출된 할로겐(halogen)은 성층권(stratosphere)의 오존 감소 및 기후 변화에 영향을 미쳤던 것으로 보인다. 이어진 홀로세(Holocene)에는 주로 수성(hydromagmatic) 및 마그마티카(magmatic) 분출이 드물게 지속되었으며, 마지막으로 알려진 분출은 약 7,600년 전으로, 현재는 비활동 상태다.
극지 화산 연구와 의의
탁헤 산의 폭발로 형성된 층상 화산재(tephra)는 남극 여러 곳의 빙핵(ice core)과 해저 퇴적층 등에서 발견된다. 이러한 폭발은 때때로 남극 기후와 빙상 해빙에까지 영향을 미친 단서를 제공한다. 대규모 화산 폭발은 플리니식(Plinian) 양상을 보이기도 했으나, 탁헤 산의 퇴적물에는 대형 화쇄류(pyroclastic flow)는 드물다는 점에서 여타 대형 화산과 구별된다.
이처럼 탁헤 산은 남극권 화산계의 성장, 기후 변화, 빙상-화산 상호작용을 해명하는 데 중요한 표본 역할을 한다. 최근엔 지열 에너지(geothermal energy) 개발 가능성 등도 관심을 모으고 있다.
본 포스트는 Wikipedia의 문서를 참고하여 작성되었습니다.