마우나로아(r35 판)

마우나로아는 미국 하와이 주 하와이 섬(빅아일랜드)에 위치한 세계 최대의 활화산이다. 해발 4,169m로, 면적과 부피 면에서 지구에서 가장 거대한 활화산으로 평가된다. 하와이 섬에서 가장 높은 산은 마우나케아지만, 마우나로아는 규모 면에서 지구 상에서 가장 크고 광범위한 활화산이다. 마우나로아는 하와이 열점의 활동에 의해 형성된 순상화산으로, 현재도 활발한 분화를 이어가고 있다. 해저에서부터 측정하면 전체 높이는 약 10,000m에 달해, 마우나케아와 함께 지구에서 가장 높은 산 중 하나로 여겨지며, 분화시 대규모로 용암을 분출하는 특성과 열점 화산의 특성상 용암이 빠르고 광범위하게 흐르기 때문에 10년 화산으로 지정되었다.

마우나로아는 약 70만 년 전부터 분화를 시작했으며, 약 40만 년 전에 해수면 위로 솟아난 것으로 추정된다. 현재까지도 활발한 화산 활동을 이어가고 있으며, 전체 부피는 약 75,000㎦에 달해 지구상에서 가장 거대한 화산체 중 하나로 여겨진다. 하와이 열점 위에 형성된 순상화산으로, 점성이 낮은 현무암질 용암이 분출되면서 넓고 완만한 경사의 지형을 형성하였다.

하와이 섬 면적의 약 51%를 차지하는 마우나로아는 정상부에 칼데라 형태의 모쿠아웨오웨오(Moku‘āweoweo) 칼데라를 가지고 있다. 이 칼데라는 직경 약 6.5km로, 백두산의 천지보다 더 거대한 규모이며, 과거 여러 차례의 분화 활동으로 형성된 것이다. 마우나로아는 하와이 섬의 다른 화산들과 함께 연속적인 화산 활동을 통해 섬을 확장하는 중요한 역할을 해왔다.

마우나로아는 1950년, 1984년, 그리고 가장 최근인 2022년에도 분화를 기록했으며, 이때 용암이 빠르게 흘러내려 해안까지 도달하기도 했다. 분화 자체는 비교적 예측 가능하지만, 용암류가 빠르게 이동하는 특성이 있어 주변 지역 거주민들에게 상당한 위협이 되었다. 이러한 빠른 용암 흐름은 마그마의 점성이 낮기 때문이며, 대규모 분화 시 용암이 수십 킬로미터를 이동하는 경우도 있다.

마우나로아의 화산체는 극도로 거대하고 무거운 구조를 가지고 있어, 초기 화산체는 해저 지표에서 약 6~7km까지 침강한 상태이다. 이를 포함하면 실질적인 화산의 전체 높이는 약 16,000m에 달하며, 이는 지구상에서 가장 높은 지형 구조 중 하나로 평가된다. 마우나로아는 지속적인 침강과 화산 활동을 반복하며 하와이 섬의 지형을 변화시키고 있으며, 현재도 지진 활동과 지각 변형이 관측되고 있어 향후 추가적인 분화 가능성이 제기되고 있다.

마우나 로아(Mauna Loa)는 하와이 제도를 이루는 다섯 개의 화산 중 하나로, 태평양 판이 하와이 열점(Hawaii hotspot) 위를 이동하면서 형성되었다. 이는 지구 맨틀 깊은 곳에서 발생하는 열점 활동의 결과로, 약 7천만 년에 걸쳐 하와이-엠퍼러 해저 산맥(Hawaiian–Emperor seamount chain)을 형성해왔다. 이 해저 산맥은 하와이에서부터 러시아의 쿠릴 캄차카 해구(Kuril–Kamchatka Trench)까지 약 6,000km에 걸쳐 이어진다.

마우나 로아는 하와이 섬(Hawaiʻi Island)을 구성하는 다섯 개의 화산 중 두 번째로 젊은 화산으로, 대략 60만에서 100만 년 전에 형성된 것으로 추정된다.

하와이 화산 형성의 전형적인 패턴을 따르며, 마우나 로아는 처음 해저에서 생성되었다. 초기에는 알칼리 현무암(alkali basalt)을 분출하며 점진적으로 성장했고, 약 40만 년 전부터 해수면 위로 드러나기 시작했다. 이 과정에서 발생한 서트세이안 분출(Surtseyan eruption)을 통해 해수면 위로 상승하며 본격적인 육상 화산으로 발전했다.

이후 마우나 로아는 지속적으로 분출하며 활발한 활동을 이어왔다. 특히 1843년 기록된 첫 분출 이후 현재까지 총 34회의 분출이 확인되었으며, 주로 유동성이 높은 현무암 용암의 분출(효과적인 용암류 활동)과 함께 간헐적인 폭발적 분출이 발생했다. 이처럼 마우나 로아는 하와이 제도에서 가장 거대한 화산일 뿐만 아니라, 지구상에서 가장 규모가 큰 방패 화산(shield volcano) 중 하나로 평가된다.

마우나 로아는 지구상에서 가장 큰 활화산으로, 하와이 제도의 푸하호누(Pūhāhonu)와 타무 매시프(Tamu Massif)에 이어 세 번째로 큰 화산이다. 이 화산은 약 5,271km²의 면적을 차지하며, 최대 폭이 120km에 이른다. 전체 부피는 65,000~80,000km³에 달하는 거대한 암석으로 이루어져 있으며, 하와이 섬 전체 면적의 절반 이상을 차지한다.

마우나 로아는 해저로부터 정상까지 총 9,170m에 이르는 거대한 높이를 자랑한다. 이는 해수면 기준으로 8,848m인 에베레스트산보다 더 높은 고도 차이를 보인다. 뿐만 아니라, 화산의 막대한 질량은 지각을 최대 8km까지 눌러 침강시키며, 이를 포함하면 화산 전체 높이는 약 17,170m에 이르는 것으로 추정된다.

마우나 로아는 전형적인 순상 화산(Shield volcano)으로, 경사가 완만한 넓고 둥근 형태를 띠고 있다. 이러한 구조는 유동성이 높은 현무암 용암이 반복적으로 분출되면서 형성되었기 때문이다. 마우나 로아의 주된 용암은 토레이아이트 현무암(Tholeiitic basalt)으로, 이는 맨틀에서 상승한 1차 마그마와 섭입된 해양 지각이 혼합되면서 생성된 것이다.

마우나 로아 정상부에는 서로 겹쳐 있는 세 개의 함몰 분화구(Pit crater)가 존재하는데, 이는 북동-남서 방향으로 배열되어 있다. 이들 분화구는 각각 약 1km의 직경을 가지며, 가운데 위치한 가장 큰 분화구는 4.2km × 2.5km 크기의 타원형 구조를 띤다. 이 세 개의 분화구는 하나의 거대한 칼데라를 형성하며, 이를 모쿠아웨오웨오(Mokuʻāweoweo) 칼데라라고 부른다. 이 이름은 하와이 전통 어종인 ʻ아웨오웨오(Āweoweo) 물고기의 붉은 빛깔에서 유래한 것으로, 용암이 분출할 때 물고기의 색을 닮았다는 데서 비롯되었다.

모쿠아웨오웨오 칼데라의 바닥은 가장자리에 비해 50 - 170m 낮으며, 현재 존재하는 칼데라는 약 1,000 - 1,500년 전 마우나 로아의 북동부 열곡대에서 대규모 분출이 일어나면서 형성되었다. 이때 화산 정상부의 얕은 마그마 방이 비워지면서 함몰되어 현재의 칼데라 형태를 만들었다. 칼데라 남서쪽에는 두 개의 작은 함몰 분화구가 있으며, 각각 루아 호우(Lua Hou, 새로운 함몰구)와 루아 호호누(Lua Hohonu, 깊은 함몰구)라고 불린다.

마우나 로아는 두 개의 주요 열곡대(Rift Zone)를 따라 화산 활동이 활발하게 이루어진다. 열곡대는 지각이 갈라져 용암이 상승하는 경로를 형성하며, 지표면에는 비교적 최근의 용암류와 함께 선형으로 정렬된 균열과 분석구(Cinder Cone)들이 나타난다.

첫 번째 열곡대는 남서 열곡대(Southwest Rift Zone)로, 중심 칼데라에서 시작해 남서 방향으로 해안까지 60km에 걸쳐 이어진다. 그중 일부는 해저로도 연장되며, 40km가량 바다 속으로 뻗어 있다. 이 열곡대는 역사적으로 가장 활발한 활동을 보여 왔으며, 곳곳에서 뚜렷한 방향 변화를 보인다.

두 번째 열곡대는 북동 열곡대(Northeast Rift Zone)로, 힐로(Hilo) 방향으로 뻗어 있으며, 역사적으로 초기 20km 정도에서만 활발한 화산 활동이 관측되었다. 이 열곡대는 분석구들이 연달아 이어진 구조를 가지며, 가장 뚜렷한 분석구 중 하나는 높이 60m에 달하는 푸우 울라우라(Puu Ulaula, 붉은 언덕)이다. 또한, 명확하게 정의되지는 않았지만, 마우나 로아 북쪽으로 휴무울라(Humuula) 고개를 따라 또 하나의 열곡대가 형성되어 있으며, 이는 마우나 로아와 마우나 케아(Mauna Kea)의 경계를 이루고 있다.

이러한 열곡대는 단순한 지표 균열이 아니라, 마그마가 지각 내로 침입하면서 형성된 깊은 구조물이다. 연구에 따르면, 마우나 로아 열곡대의 기저부에는 약 12~14km 깊이에 걸쳐 데콜망 단층(Decollement Fault)이 형성되어 있으며, 이는 마그마의 이동을 주도하는 주요 구조적 요소로 작용하고 있다.

마우나로아 내부에는 광대한 마그마 방이 존재하며, 이는 화산의 분출을 주도하는 핵심 요소이다. 연구자들은 합성 개구 레이더 간섭계(Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR)를 활용하여 지표 변형을 측정하고, 마그마 방의 위치와 크기를 모델링해 왔다.

이 모델에 따르면, 마우나로아의 주요 마그마 방은 모쿠아웨오웨오 칼데라 남동쪽, 해수면보다 0.5km 낮은 4.7km 깊이에 존재하는 것으로 추정된다. 이는 마우나로아의 열곡대보다도 상대적으로 높은 위치에 있으며, 마그마가 깊은 곳에서 열곡대로 유입되는 과정을 설명하는 데 중요한 역할을 한다.

1975년과 1984년 분출을 바탕으로 한 초기 모델도 비슷한 결과를 보여주었으며, 당시 연구에서는 마그마 방이 약 3km 깊이에 존재한다고 분석되었다. 이러한 연구들은 마우나로아의 마그마 시스템이 킬라우에아(Kīlauea) 화산과는 독립적으로 작용하고 있음을 시사한다.

마우나 로아는 북서쪽의 후알랄라이(Hualālai), 북동쪽의 마우나케아(Mauna Kea), 그리고 동쪽의 킬라우에아(Kīlauea)과 복잡한 상호작용을 보인다.

마우나 로아의 용암류는 마우나 케아의 기반부를 일부 덮고 있으며, 이로 인해 마우나 케아의 초기 열곡대 구조가 마우나 로아의 화산암 아래에 묻혔다. 또한, 두 화산은 같은 중력장을 공유하며, 이로 인해 해양 지각이 약 6km 정도 가라앉았다.

킬라우에아의 경우, 지형적으로 마우나 로아의 동남쪽 측면에 불룩하게 돌출된 형태를 보이는데, 과거에는 킬라우에아가 마우나 로아의 위성 화산으로 여겨지기도 했다. 그러나 용암 성분을 분석한 결과, 두 화산의 마그마 방이 서로 독립적이라는 사실이 밝혀졌다.

역사적으로도 마우나 로아와 킬라우에아는 번갈아 가며 화산 활동을 보여왔다. 예를 들어, 1934년부터 1952년까지 킬라우에아가 비교적 조용했던 반면, 마우나 로아는 활발한 분출을 기록했다. 반대로 1952년부터 1974년까지는 마우나 로아가 조용한 동안 킬라우에아가 활발하게 활동했다. 하지만 이 패턴이 항상 일관되지는 않으며, 1984년과 2022년에는 두 화산이 동시에 분출한 사례도 있다.

이러한 연구들은 마우나 로아가 단순한 거대 화산이 아니라, 주변 지질 구조와 밀접하게 얽혀 있는 복잡한 화산 시스템의 일부임을 보여준다.

마우나 로아는 비교적 짧은 지질학적 연대(약 60만~100만 년) 동안 빠르게 성장하여 현재의 거대한 규모에 도달했다. 이를 뒷받침하는 증거로 방대한 방사성탄소 연대측정 연구가 수행되었으며, 약 200개에 달하는 용암류의 연대가 신뢰할 수 있는 수준에서 확인되었다. 이러한 결과는 마우나 로아가 과거부터 지속적인 분출을 통해 급속히 성장해왔음을 보여준다.

현재까지 밝혀진 용암 샘플 중 가장 오래된 것은 약 47만 년 전의 것으로 추정되며, 심부 시추 프로젝트를 통해 채취된 시료에서도 유사한 연대가 확인되었다. 한편, 최신 측정법으로 분석한 가장 오래된 연대는 65만 7천 년 전으로 평가되지만, 측정의 한계로 인해 ±20만 년 정도의 오차가 존재한다. 이와 같은 측정 오류는 상대적으로 젊은 용암류에서도 나타난 바 있으며, 일부 시료는 실제보다 더 오래된 것으로 잘못 판단된 사례도 있다.

마우나 로아에서 지표에 노출된 가장 오래된 용암류 중 하나는 화산 남쪽 사면에 위치한 니놀레 힐스(Ninole Hills) 지역의 현무암층으로, 약 10만~20만 년 전 형성된 것으로 보인다. 이 지역은 이후 형성된 젊은 용암류들이 퇴적된 단구(terrace) 역할을 하며, 오랜 침식 작용으로 인해 가파르고 깊게 패인 지형을 보여준다. 연구자들은 이러한 지형이 과거 마우나 로아의 화산 사면이 급격히 붕괴(slump)하면서 용암 분출 방향이 변화한 결과라고 해석하고 있다.

니놀레 힐스 이후 형성된 주요 용암층은 크게 두 개의 화산암층으로 구분된다. 먼저, 가장 오래된 카후카 현무암(Kahuka Basalt)은 남서부 열곡대(Southwest Rift Zone) 하부에서 일부 발견되지만 노출이 제한적이다. 반면, 그보다 젊은 카우 현무암(Kaʻu Basalt)은 훨씬 광범위하게 분포하며 마우나 로아 전역에서 확인된다. 이 두 용암층 사이에는 ‘파할라 화산재층(Pāhala Ash Layer)’이라 불리는 화산재층이 존재하는데, 이는 약 1만 3천~3만 년 전에 걸쳐 형성된 것으로 추정된다. 다만, 이후 분출된 용암과의 상호작용 및 유리질(vitrification) 과정으로 인해 정확한 연대측정이 어려운 상태이다. 흥미로운 점은 이 화산재층의 형성 시기가 마우나 로아가 마지막 빙하기 동안 빙하(glacier)에 덮여 있었던 시기와 일치한다는 점이다. 이는 당시 존재했던 빙하와 마그마가 접촉하여 수성화산활동(phreatomagmatic activity)이 일어났을 가능성을 시사한다.

마우나 로아의 분출 양상은 일정한 주기를 따르는 것으로 분석된다. 연구 결과에 따르면, 수백 년 동안 정상부 분화가 활발히 이루어지다가 이후 수세기 동안 열곡대(rift zone)로 분화 중심이 이동하며 다시 정상부로 돌아오는 패턴이 반복된다. 현재까지 확인된 두 개의 분출 주기는 각각 1,500~2,000년 정도 지속된 것으로 보이며, 이러한 순환적인 활동 패턴은 하와이 군도의 다른 화산에서는 관찰되지 않는 독특한 현상이다.

마우나 로아는 최근 10만 년 동안 성장 속도가 점진적으로 감소하고 있으며, 현재의 현무암 순상화산 형성 단계(tholeiitic basalt shield-building stage)에서 벗어나 새로운 화산 활동 단계로 접어들 가능성이 제기된다. 이는 시간이 지남에 따라 마그마 공급 속도가 둔화되었거나, 내부 지질구조 변화가 원인일 수 있다. 앞으로 마우나 로아의 활동이 어떤 방향으로 전개될지는 추가적인 연구를 통해 밝혀질 것으로 보인다.

마우나 로아의 역사적인 분출 기록은 1843년 이후 본격적으로 남겨지기 시작했지만, 고대 하와이인들이 남긴 화산 활동에 대한 문헌 자료는 거의 존재하지 않는다. 확실한 역사적 기록이 남아 있는 최초의 분출은 1843년에 발생한 것으로 확인되며, 이후 마우나 로아는 총 32차례 분출을 기록했다.

마우나 로아의 분출은 대부분 하와이식 화산 활동(Hawaiian eruption) 형태로 나타나며, 이는 다량의 용암이 폭발적인 분출 없이 흘러나오는 특징을 가진다. 초기에는 몇 킬로미터에 걸쳐 용암 분출구가 형성되면서 불기둥이 솟아오르는 ‘불의 장막(curtain of fire)’ 현상이 발생하며, 이후 특정 분출구를 중심으로 활동이 집중된다. 정상부 분출 후 몇 달 내에 측면부(열곡대)로 분출이 확장되는 경우도 많다. 마우나 로아의 분출 빈도는 이웃한 킬라우에아 화산보다 낮지만, 단위 시간당 용암 방출량은 훨씬 많아 단기간에 광범위한 영향을 미친다. 최근 200년 동안 발생한 분출의 38%가 정상부에서, 31%가 북동부 열곡대(Northeast Rift Zone)에서, 25%가 남서부 열곡대(Southwest Rift Zone)에서 발생했으며, 나머지 6%는 북서부 사면에서 발생했다. 현재 마우나 로아의 표면 중 약 40%는 1,000년 이내의 용암류로 덮여 있으며, 98%는 10,000년 이내에 형성된 것으로 추정된다.