화산의 종류 — 순상 화산과 성층 화산은 왜 모양이 다를까

어떤 화산에서는 붉은 용암이 강물처럼 흘러내리고, 사람들이 멀찍이 서서 그 모습을 구경합니다. 어떤 화산은 큰 폭발과 함께 화산재를 하늘 높이 뿜어 올립니다. 생김새도 다릅니다. 한쪽은 방패를 엎어 놓은 듯 완만하고, 다른 쪽은 원뿔처럼 뾰족합니다. 화산의 종류를 가르는 이 차이는 하나에서 나옵니다. 용암이 얼마나 끈적한가입니다.

화산의 모양은 용암의 점성이 정합니다

끈적한 정도를 점성이라고 합니다. 물은 점성이 작아서 쏟으면 넓게 퍼지고, 꿀은 점성이 커서 쏟은 자리에 소복이 쌓입니다. 용암도 같습니다. 점성이 작은 용암은 멀리 흘러가 넓고 완만한 화산을 만들고, 점성이 큰 용암은 멀리 가지 못하고 화구 가까이에 쌓여 좁고 가파른 화산을 만듭니다.

• 순상 화산: 점성이 작은 용암이 여러 번 흘러나와 얇게 겹겹이 쌓인 화산입니다. 경사가 완만하고 밑면이 넓습니다. 하와이의 마우나로아, 제주도의 한라산이 여기에 듭니다.
• 성층 화산: 용암과 화산 쇄설물이 번갈아 쌓여 층을 이룬 화산입니다. 폭발로 뿜어 나온 화산재와 암석 조각이 쌓이고, 그 위를 용암이 덮는 일이 되풀이됩니다. 원뿔 모양이고 위로 갈수록 가파릅니다. 일본의 후지산, 필리핀의 마욘 화산이 여기에 듭니다.
• 종상 화산: 점성이 큰 용암이 흐르지 못하고 화구 위에 솟아 굳은 화산입니다. 종을 엎어 놓은 모양이고 경사가 가장 급합니다. 제주도의 산방산이 여기에 듭니다.

점성이 작은 용암이 땅의 갈라진 틈을 따라 많은 양이 흘러나오면 산이 되지 않고 넓고 평평한 용암 대지가 됩니다. 철원의 용암 대지가 이렇게 만들어졌습니다.

용암의 점성을 정하는 것 — 이산화 규소와 온도

용암은 이산화 규소($\mathrm{SiO_2}$)의 함량에 따라 셋으로 나눕니다. 52 % 이하이면 현무암질, 63 % 이상이면 유문암질, 그 사이가 안산암질입니다. $\mathrm{SiO_2}$ 함량이 많을수록, 온도가 낮을수록 용암의 점성이 큽니다. 현무암질 용암은 $\mathrm{SiO_2}$ 가 적고 온도가 높아서 점성이 작고, 유문암질 용암은 $\mathrm{SiO_2}$ 가 많고 온도가 낮아서 점성이 큽니다. 이 용암들이 땅속에서 어떻게 만들어지는지는 마그마의 생성에서 다루었습니다.

분출하는 모습도 점성이 가릅니다. 마그마에는 수증기 같은 가스가 녹아 있습니다. 점성이 작으면 가스가 쉽게 빠져나가므로 용암이 조용히 흘러나옵니다. 점성이 크면 가스가 빠져나가지 못하고 갇혀 있다가 한꺼번에 터져 나옵니다. 그래서 폭발적으로 분출하고, 화산재와 화산탄 같은 화산 쇄설물이 많이 나옵니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

현무암질 용암과 유문암질 용암을 짝지어 비교하는 문제가 가장 흔합니다. 화산의 사진이나 단면을 주고 용암의 성질을 거꾸로 묻기도 합니다.

• $\mathrm{SiO_2}$ 함량: 현무암질 적음 · 유문암질 많음
• 온도: 현무암질 높음 · 유문암질 낮음
• 점성: 현무암질 작음 · 유문암질 큼
• 유동성: 현무암질 큼 · 유문암질 작음
• 가스의 양: 현무암질 적음 · 유문암질 많음
• 분출 모습: 현무암질 조용함 · 유문암질 폭발적
• 화산 쇄설물의 양: 현무암질 적음 · 유문암질 많음
• 화산체의 경사: 순상 화산 완만 · 종상 화산 급함
• 한 가지가 주어지면 나머지는 줄줄이 정해집니다. 경사가 완만한 화산이라면 점성이 작고, 온도가 높고, $\mathrm{SiO_2}$ 가 적고, 조용히 분출한 용암입니다.

자주 헷갈리는 것

• "온도가 높은 용암이 더 격렬하게 폭발한다" — 반대입니다. 온도가 높은 현무암질 용암은 점성이 작아 조용히 흐릅니다. 폭발하는 쪽은 온도가 낮고 끈적한 용암입니다.
• "큰 화산일수록 위험하게 폭발한다" — 세 종류 가운데 덩치가 가장 큰 것은 순상 화산입니다. 용암이 멀리까지 퍼져 넓게 쌓이기 때문이고, 분출은 조용합니다.
• "성층 화산은 용암이 쌓여 층이 된 것이다" — 용암만 겹겹이 쌓인 화산은 순상 화산입니다. 성층 화산은 화산 쇄설물과 용암이 번갈아 쌓인 화산입니다. 폭발적인 분출과 용암이 흘러나오는 분출이 되풀이되었다는 뜻입니다.

정리합니다. 화산의 모양과 분출 모습은 용암의 점성이 정하고, 점성은 이산화 규소 함량이 많을수록, 온도가 낮을수록 큽니다. 점성이 작은 현무암질 용암은 조용히 멀리 흘러 완만한 순상 화산을 만듭니다. 점성이 큰 용암은 폭발적으로 분출하고, 가파른 성층 화산과 종상 화산을 만듭니다.

그림 참고: [USGS, Principal Types of Volcanoes](https://pubs.usgs.gov/gip/volc/types.html) 의 도해 구도를 따라 다시 그렸습니다.