킬라우에아(r38 판)

킬라우에아(Kīlauea)는 미국 하와이주 하와이 섬에 위치한 활화산으로, 세계에서 가장 활동적인 화산 중 하나로 알려져 있다. 하와이 제도를 형성한 하와이 열점 위에 자리 잡고 있으며, 현재도 지속적인 분화로 새로운 지형을 형성하고 있다. 킬라우에아는 해발 약 1,247m로, 하와이 섬에서 가장 높은 산인 마우나케아(4,207m)나 마우나로아(4,169m)와 비교하면 상대적으로 낮지만, 지각 내부에서 활발한 마그마 활동을 보이며 꾸준한 분화를 지속하는 점에서 매우 중요한 화산으로 평가된다.

킬라우에아는 하와이 제도의 하와이 섬 남동부에 위치한 활화산으로, 태평양 판이 하와이 열점(Hawaiian hotspot) 위를 지나면서 형성된 순상 화산이다. 이 화산은 하와이- 황제 해저 산열(Hawaiian–Emperor seamount chain)의 일부로, 지난 70만 년 동안 지속적으로 분화을 거듭하며 현재의 형태를 이루었다. 킬라우에아는 하와이 섬을 이루는 다섯 개의 화산 중 가장 젊고 활동적인 화산이며, 해양 지각에서 발생하는 지속적인 화산 활동을 연구하는 데 중요한 역할을 한다.

킬라우에아는 대략 30만~60만 년 전에 형성되기 시작했으며, 초기에는 해저 화산으로 활동하다가 약 5~10만 년 전에 해수면 위로 모습을 드러냈다. 현재도 지속적인 용암 분화이 이루어지고 있으며, 1983년부터 2018년까지 푸우오오 산을 통해 35년간 연속적으로 분화을 기록한 바 있다. 이 당시 킬라우에아의 정상인 할레마우마우 분화구와 푸우오오 산에는 두개의 용암 호수가 자주 출몰하였다.

하와이 열점은 지구 맨틀 내에서 상승하는 뜨거운 마그마의 흐름에 의해 형성된 것으로 추정되며, 과거 7천만 년 동안 하와이- 황제 해저 산열를 형성하는 데 기여해 왔다. 하와이의 다른 화산들과 마찬가지로 킬라우에아도 이러한 열점 활동으로 인해 생성되었으며, 마그마의 성분은 주로 알칼리 현무암(alkali basalt)으로 구성되어 있다.

킬라우에아는 해발 1,247m로 상대적으로 낮은 편이지만, 해저에서부터 측정할 경우 전체 높이는 약 5,500m 에 이른다. 이는 같은 하와이 섬에 위치한 마우나로아(9,144m)나 마우나케아(10,210m)보다 낮은 수치이며, 하와이 섬에서 카마에후아카날로아 해산을 제외하면 제일 작은 화산이지만,전 세계적으로 보면 굉장히 큰 해저 화산 중 하나이며, 그 규모로는 세계적으로 넓은 화산인 백두산보다 거대하고 높다.

킬라우에아는 순상 화산 특유의 완만한 경사를 이루고 있으며, 화산 내부에는 다양한 지질학적 구조가 형성되어 있다. 가장 두드러진 특징은 정상부의 거대한 칼데라인 킬라우에아 칼데라로, 지름 약 4km × 3.2km에 달하며, 내부에는 할레마우마우 분화구(Halemaʻumaʻu)가 자리하고 있다.

킬라우에아에는 두 개의 주요 열곡대(Rift Zone)가 존재하는데, 이는 화산 활동과 지각 변형이 집중적으로 발생하는 지역이며, 이러한 활동으로 화산은 열곡대를 중심으로 긴 모습을 한다. 두 열곡대의 설명은 아래와 같다.

킬라우에아의 화산 활동은 주로 용암이 흘러나오는 분화형(이류성) 분화가 특징적이다. 이 과정에서 현무암질 용암이 분화하여 광범위한 지역을 덮으며, 마우나 로아처럼 거대한 용암 대지를 형성한다.

화산 내부에는 여러 개의 마그마 저장소가 존재하며, 그중 주요한 마그마 공급원은 정상부 아래에 위치한 거대한 마그마 챔버이다. 이 마그마는 열곡대를 따라 이동하면서 화산 분화을 유도하고, 간헐적으로 대규모 지각 변형을 일으킨다. 연구에 따르면 마우나 로아와 킬라우에아의 화산 활동은 서로 밀접한 연관성을 가지며, 한쪽 화산이 활발할 때 다른 화산은 상대적으로 조용한 경향이 있지만, 2020년 마우나로아 분화의 경우에는 두 화산이 동시에 활동을 하였다.

킬라우에아 화산의 남쪽 사면에는 힐리나 단층 시스템(Hilina Fault System)이 존재하며, 이곳은 하와이 섬의 지각 변형이 집중적으로 발생하는 지역이다. 힐리나 단층은 킬라우에아 화산의 사면이 점진적으로 해저로 이동하는 원인을 설명하는 핵심 지질 구조이다.

힐리나 단층 시스템은 킬라우에아 화산의 지형 변화를 유발하며, 대규모 지진 활동과도 관련이 있다. 1975년에는 규모 7.7의 강진이 발생하여, 킬라우에아 화산 남쪽 사면이 3.5m 이상 해저로 이동하는 현상이 기록되었다. 이러한 단층 활동은 킬라우에아의 구조적 불안정을 증가시키며, 향후 대규모 지진 또는 화산 분화과 연계될 가능성이 있다.

킬라우에아의 정상부에는 여러 차례의 화산 분화과 붕괴를 거쳐 형성된 거대한 칼데라 구조가 존재한다. 현재 눈에 보이는 킬라우에아 칼데라는 과거의 대규모 화산 활동으로 형성된 칼데라 위에 다시 만들어진 것으로, 그 이전에는 훨씬 더 크고 깊은 파워스 칼데라(Powers Caldera)가 존재했다.

킬라우에아 화산의 정상부에는 현재 칼루아펠레(Kaluapele) 혹은 킬라우에아 칼데라가 자리 잡고 있다. 그러나 현재의 칼데라보다 더 오래된 대규모 칼데라가 존재했으며, 이를 파워스 칼데라(Powers Caldera)라고 한다. 파워스 칼데라는 약 2,200년 전 킬라우에아에서 발생한 강력한 수성 마그마 폭발로 인해 형성되었다. 당시의 폭발은 매우 강력하여, 약 1,200년 동안 지속된 연속적인 폭발적 분화을 유발했다. 이 과정에서 생성된 화산쇄설물은 우웨카후나 화산재층(Uwēkahuna Ash Member)을 형성하였으며, 이는 현재 칼데라 벽과 인근 지역에서 확인된다. 이러한 폭발적 분화 중 가장 강력했던 사건은 850년에서 950년경 발생했으며, 이때 무게 4.4kg의 암석이 최소 4.8km 이상 날아갔으며, 골프공 크기의 암석이 해안가(약 18km 거리)까지 떨어졌다고 기록되어 있다.

파워스 칼데라는 1,000년 전부터 점차 용암으로 채워지기 시작했으며, 약 1,000년에서 1,500년경 지속적인 용암류(튜브형 용암 흐름)가 유입되면서 칼데라 내부가 완전히 메워졌다. 그중 대표적인 분화이 ʻ아일라우(ʻAilāʻau) 분화으로, 이 시기의 대규모 용암 분화이 현재 킬라우에아 칼데라가 형성될 수 있는 지형적 기반을 마련했다. 이후 1470년경 새로운 칼데라가 형성되었으며, 이는 현대에 우리가 볼 수 있는 킬라우에아 칼데라의 초기 형태가 되었다. 파워스 칼데라의 존재는 현재 우웨카후나 절벽과 킬라우에아 칼데라 벽에서 발견되는 화산재층과 단층 구조를 통해 확인되었다.

푸우오오 산(Puʻu ʻŌʻō)는 하와이 제도의 킬라우에아의 동부 균열대에 위치한 화산 원추이다. 1983년 1월 3일에 시작된 분화로 형성되었으며, 2018년 4월 30일까지 거의 35년간 지속적으로 활동하며, 19세기 이후 가장 오래 지속된 균열대 분화로 기록되었다. 자세한 내용은 푸우오오 분화구 참고.

킬라우에아의 용암 호수는 하와이 제도에서 가장 대표적인 지질학적 특징 중 하나이다. 킬라우에아의 용암 호수는 마그마가 지표로 분출된 후 일정한 공간에 고여 형성되는 특징을 가진다. 이 용암 호수는 킬라우에아 칼데라의 내에서 발견되거나, 균열대를 따라 형성될 수 있으며, 그 활동성은 화산 내부 마그마 공급과 관련이 깊다. 가장 잘 알려진 용암 호수는 1959년 킬라우에아 이키(Kīlauea Iki) 분화 당시 형성된 용암 호수로, 당시 매우 높은 분출 기둥과 함께 형성되었으며, 이후 냉각 과정을 거쳐 현재는 굳어진 용암층으로 남아 있다. 이 용암 호수의 연구를 통해 마그마가 어떻게 분화구 내에 축적되며, 온도와 점성에 따라 어떤 변화를 겪는지에 대한 중요한 데이터가 수집되었다.

이후 2008년 킬라우에아 정상의 할레마우마우 분화구(Halemaʻumaʻu)에서 다시 용암 호수가 형성되었으며, 이 호수는 2018년 대규모 분출 이전까지 지속적으로 활동하며 깊이가 변화하는 특성을 보였다. 할레마우마우 용암 호수는 높은 온도를 유지하며 지속적으로 가스를 방출했으며, 이는 화산가스 방출량과 함께 화산의 활동성을 분석하는 데 중요한 지표가 되었다. 연구에 따르면, 이 용암 호수의 표면은 끊임없이 이동하며, 내부에서 새로운 마그마가 공급됨에 따라 끊임없이 갱신되는 과정을 거친다.

또한, 용암 호수의 표면이 경화되면서도 내부에서 액체 상태의 용암이 순환하는 현상이 관측되었으며, 이는 지구 내부 마그마 활동을 이해하는 데 있어 중요한 단서를 제공하였다. 2018년 킬라우에아 화산의 대규모 분출이 발생하며 할레마우마우 분화구의 용암 호수는 사라졌으나, 이후 2020년 말 다시 새로운 용암 호수가 형성되며 킬라우에아 화산의 활동이 지속되고 있음을 보여주었다. 하지만 킬라우에아 칼데라 내부에 위치한 할레마우마우 분화구가 모두 용암에 메워지자 용암 호수는 사라진 상태이다

킬라우에아의 분화는 대게 조용한 방식으로 용암 배출을 통해 이뤄진다. 그러나 그 분출량이 굉장히 많고 화산의 특성상 열곡대가 지나는 모든 곳에서 분화 가능성이 존재하기 때문에 화산 관측 기술의 발전에도 불구하고 킬라우에아는 많은 피해를 야기했었다. 특히 2018년 하부 푸나 분화의 경우에는 킬라우에아 칼데라의 붕괴 및 푸우오오 산의 지속적인 관찰을 통해 카포호와 푸나 지역에서 대규모 분출이 있을 것으로 파악했지만 재산 피해까지는 막을 수 없었다.

자세한 내용은 1790년 킬라우에아 분화 참고

자세한 내용은 1955년 동부 균열대 분화 참고

자세한 내용은 1969~1974년 마우나 울루 분화 참고

자세한 내용은 1983~2018년 푸우오오 분화 참고

킬라우에아 칼데라의 붕괴와 대규모 분화 사건, 자세한 내용은 2018년 하부 푸나 분화

하와이 원주민들이 처음 하와이 섬에 정착한 이후, 그들은 해안 지역에서 생활하며 풍부한 수자원과 식량을 이용했다. 이 과정에서 원래 천적이 없던 날지 못하는 새들이 주요 식량원이 되었고, 이들의 남획으로 인해 많은 조류 종이 멸종하게 되었다. 또한, 초기 정착민들은 외래종 식물과 동물을 도입하고 화전을 이용하면서 지역 생태계에 큰 영향을 미쳤다. 특히, 폴리네시아 쥐가 주요 환경 변화 요인으로 작용하면서 원래의 저지대 삼림이 점차 초지로 변하게 되었다.

킬라우에아는 하와이 신화에서 중요한 위치를 차지한다. 전설에 따르면, 하늘의 신 와케아와 대지의 신 파파의 결합으로 하와이 제도가 탄생했다. 킬라우에아는 하와이 화산의 여신 펠레의 신체로 여겨지며, 그녀는 불과 번개, 바람, 화산을 지배하는 신으로 묘사된다.

특히, 킬라우에아 정상부 할레마우마우 분화구는 펠레와 비의 신 카마푸아아의 전설적인 대결이 일어난 곳으로 전해진다. 전설에 따르면, 펠레가 지하에서 마그마를 분출하여 카마푸아아를 위협했으며, 이에 대응하여 카마푸아아는 이 지역을 양치식물로 덮었다. 두 신은 서로를 파괴할 수 없음을 깨닫고 결국 섬을 나누어 가졌다. 이 과정에서 섬의 바람이 강하고 습한 동풍이 부는 지역과 건조한 서풍이 부는 지역으로 나뉘었다고 전해진다.

하와이에 도착한 최초의 유럽인은 1778년 제임스 쿡이었다. 이후 1823년 영국 선교사 윌리엄 엘리스가 킬라우에아를 조사하며 최초의 상세한 기록을 남겼다. 그는 이 화산을 직접 탐험하면서 화산의 특징을 기록하였으며, 이는 킬라우에아를 과학적으로 이해하는 첫 번째 시도가 되었다.

그 이후, 19세기 미국 선교사 C. S. 스튜어트가 킬라우에아에 대한 탐험 기록을 남겼으며, 시인 레티샤 엘리자베스 랜던은 그의 기록을 인용하여 킬라우에아에 대한 시적 서술을 남겼다.

미국 지질학자 제임스 드와이트 다나는 1840년 킬라우에아를 방문하여 본격적인 연구를 시작하였다. 그는 1852년에 연구 논문을 발표하였으며, 1880년과 1881년에는 보다 상세한 지질학적 조사에 착수하였다. 초기에는 킬라우에아를 마우나로아의 일부로 간주하였으나, 이후 그의 연구를 기반으로 킬라우에아가 독립적인 화산이라는 점이 인정되었다.

킬라우에아의 체계적인 연구는 1912년 하와이 화산 관측소가 설립되면서 본격화되었다. 미국에서 최초로 설립된 화산 관측소로, MIT 지질학부장이었던 토마스 재거가 설립을 주도하였다. 그는 1908년 이탈리아의 에트나 화산과 메시나 지진의 피해를 목격한 후, 화산과 지진을 체계적으로 연구해야 한다고 주장했다.

관측소는 MIT와 하와이 대학의 지원을 받아 운영되었으며, 이후 미국 기상청, 미국 지질조사국(USGS), 국립공원관리청(NPS)의 후원을 받게 되었다. 1946년 이후 USGS가 관측소 운영을 전담하였으며, 현재 관측소는 칼루아펠레의 북서쪽 가장자리에 위치하고 있다.

킬라우에아는 화산 지형이 우주 환경과 유사하여 NASA의 우주비행사 훈련 장소로 사용되었다. 1969년부터 1972년까지 아폴로 12, 14, 15, 16, 17호의 우주비행사들이 훈련을 받으며, 화산 지형에서 암석을 채취하는 방법과 탐사 기술을 익혔다. 이 훈련에는 유명한 지질학자인 윌리엄 뮐베르거가 참여하였다.

2019년 10월, 2020년 1월과 12월에 USGS 연구원들은 드론을 이용하여 킬라우에아 정상부의 물호수에서 발생하는 가스를 분석했다. 이는 인간이 직접 접근하기 어려운 위험한 환경에서도 연구가 가능하도록 한 중요한 기술적 발전이었다. 이후 이 호수는 2020년 분화로 인해 증발하였으며, 연구자들은 드론을 이용하여 분화 후 형성된 가스 플룸을 연구하였다.

2022년 연구에서는 킬라우에아에서 발생하는 지진파를 분석하여 향후 화산 분화를 예측할 수 있다는 결과가 보고되었다. 연구자들은 2007년 분화 이후 지진 센서, GPS 측정, 호수 수위 변화 데이터를 이용하여 수천 개의 지진파 패턴을 분석하였다.

이 연구는 마그마의 온도 변화가 지진 신호의 지속 시간과 거품의 양 및 조성과 관련이 있다는 점을 밝혀냈다.