일본 가고시마현 류큐 열도의 키카이 칼데라의 봉우리격인 이오섬. 위키피디아


지난 1만년 동안 가장 큰 규모의 분화를 일으켰던 일본의 해저화산이 활동을 재개할 가능성이 탐지됐다.
일본 고베대학교 연구진이 최근 학술지 ‘커뮤니케이션스 지구와 환경’(Communications Earth ＆ Environment)에 발표한 논문에 따르면 일본 가고시마현 류큐 열도 이오섬에 있는 키카이 칼데라의 고대 분화 지점 바로 아래 지하가 마그마로 서서히 다시 채워지고 있다.
키카이 칼데라는 약 7300년 전 단 한번의 파괴적인 온라인골드몽 폭발로 약 160㎦에 달하는 화산물질을 분출한 것으로 추정된다. 1980년 미국의 세인트 헬런스 화산 분화 당시 1㎦ 미만, 1991년 필리핀 피나투보 화산 폭발 때 약 10㎦의 물질이 분출된 것과 비교하면 어마어마한 규모다.
당시 키카이 칼데라의 폭발로 중소도시 하나를 삼킬 만큼 거대한 분화구가 해저에 형성됐다.
그 이 릴게임신천지 후로도 키카이 칼데라는 지난 3900년간 마그마가 칼데라 바닥을 뚫고 솟아올라 세계 최대 규모(32㎦)의 용암 돔을 만들고 있다.
이번 연구는 이 용암 돔에 마그마를 공급하는 장소를 지도화하는 것이 목표였다.



일본 가고시마현 류큐 열도 이오섬에 있는 키카이 야마토통기계 칼데라의 거대 용암 돔.


연구진을 이끄는 지구물리학자 노부카즈 세아마는 “거대 칼데라 폭발이 어떻게 발생하는지 이해하려면 어떻게 그렇게 많은 양의 마그마가 축적되는지부터 알아야 한다”고 밝혔다.
연구진은 일본 해양지구과학기술청(JAMSTEC)과 협력해 칼데라를 가로지르는 175㎞ 릴게임바다이야기 길이의 선상에 39개의 수중 센서를 설치하고, 선박에 탑재된 에어건을 이용해 해저에 음파를 발사했다.
용암은 고체에 비해 지진파의 속도를 늦추기 때문에 파동의 속도가 느려지는 지점에는 뜨겁고 부분적으로 액체 상태인 무언가(마그마)가 있다는 것을 뜻한다. 1만 2000개가 넘는 개별 파동 기록을 분석한 결과 연구진은 키카이 칼데라의 해저면 바다이야기룰 아래에 무엇이 있는지 상세한 이미지를 얻을 수 있었다.
분석 결과 수천년에 걸쳐 이전의 거대한 분화 때와 동일한 마그마 저장소가 그대로 활동해 온 것으로 파악됐다.
화학 분석 결과 현재 용암 돔에 존재하는 마그마 물질은 이전 분화 때 분출된 물질과는 다른 것으로 나타났다. 세아마는 “이는 용암 돔 아래 마그마 저장소에 현재 존재하는 마그마가 새로 충전된 마그마일 가능성이 높다는 것을 의미한다”고 설명했다.



키카이 칼데라 위치. 위키피디아


평균적으로 1000년마다 약 8.2㎦ 이상의 마그마가 새로 재충전된 것으로 추정됐다. 대규모 분화 이후의 시간을 고려하면 상당한 양의 마그마가 축적돼 온 셈이다.
논문은 “칼데라 바로 아래 얕은 곳에 있는 마그마 저장소에 용융물이 재주입되는 과정은 향후 거대한 칼데라 분화로 이어지는 단계일 수 있다”고 예측했다.
키카이 칼데라에서 마그마가 재충전되는 모델은 미국의 옐로스톤이나 인도네시아의 토바호에서 관측된 대규모의 얕은 마그마 시스템과 거의 동일하다.
이처럼 칼데라의 대규모 분화 이후 얕은 지점의 저장소에 마그마가 재충전되는 과정이 거대 칼데라에서 흔히 나타나는 현상이라면 이번 연구에 사용된 탐지 방식이 향후 분화를 예측하는 모니터링에 적용할 수 있다고 연구진은 밝혔다.
다만 키카이 칼데라나 유사한 여타 화산들이 대규모 분화 임계점에 도달하기까지 얼마나 많은 마그마가 축적돼야 하는지는 정확히 알 수 없다.
그렇더라도 지난 1만년 동안 가장 큰 규모의 분화를 일으켰을 가능성이 높고 지구상에서 지진 활동이 가장 활발한 지역에 있는 이 화산이 조용히 마그마를 다시 채우고 있는 사실만으로도 지속적인 모니터링이 필요하다는 것은 분명해 보인다.
신진호 기자