화산 폭발 시 흘러내리는 용암의 점성이 모두 다른 이유는 무엇인가요?

Question

화산 폭발 시 흘러내리는 용암의 점성이 모두 다르다고 하는데요. 이렇게 서로 다른 이유를 마그마에 포함된 이산화규소의 함량 차이를 이용하여 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

화산 폭발 시 용암의 흐르는 성질을 결정하는 주요 요인은 이산화규소의 함량이며, 규소 산화물이 용암 내부에서 만드는 결합 구조의 복잡성이 점성의 차이를 만들어 냅니다.

규소 산화물은 마그마 내부의 규소와 산소는 기본 단위인 규산염 사면체를 형성합니다. 이산화규소 함량이 높아질수록 이 사면체들이 서로 산소를 공유하며 촘촘하고 복잡한 3차원 그물망 구조를 만들어 내는데, 촘촘하게 얽힌 복잡한 분자 구조는 용암이 흐를 때 입자 간 마찰이 최대가 되어 끈적거리는 고점성 상태가 되고, 반대로 이산화규소 함량이 적으면 구조적 결합이 단편화되어 물처럼 원활하게 흐르게 됩니다.

낮은 점성은 마그마 내부의 수증기와 휘발성 가스가 쉽게 빠져나가므로 내부 압력이 쌓이지 않아 용암이 화구 밖으로 쉽게 흘러내리는 분출 형태를 띱니다. 반대로, 높은 점성은 끈적한 용암이 화구를 막아 마그마 내부의 가스가 빠져나가지 못하고 갇히게 됩니다. 이로 인해 화구 내부의 가스 압력이 높아지다가, 한계에 도달하는 순간 강렬한 폭발과 함께 화산재와 화산탄을 사방으로 뿜어내게 됩니다.