불의 고리, 지하 상태를 상상해보면?

마그마는 어떤 환경에서 만들어지며 어떻게 만들어질까?

지하로 내려갈수록 온도와 압력이 올라간다. 지하의 암석은 이런 온도와 압력을 견디는 정도의 상태로 있고 이 암석의 밀도도 지하로 내려갈수록 올라간다. 그러다가 어떤 변화가 생기면 암석의 일부분이 녹아서 액체가 된다. 녹기 쉬운 광물부터 녹는다. 이렇게 일부만 녹는 현상을 '부분용융'이라 한다.

부분용융에 의해서
액체가 된 물질을
 마그마라고 한다

마그마가 만들어지는 것이 온도와 압력에만 관계될까? 만일 그것이 온도, 압력에만 관계가 있다면 마그마는 세계 어디에서나 지하에서 만들어질 것이다. 왜냐하면 지하 어느 지점에서의 온도, 압력이 꼭 같아질 지점은 어디나 존재하니까!

마그마가 세계 어디서나 만들어질 수 있다면 지표에 드러난 화산도 세계 어디서나 있어야 할 것이다. 그러나 그렇지 않고 화산은 어떤 특별한 지역에만 있다. 이것을 통해볼 때

마그마가 특별한 환경에서만
 만들어진다는 것을
 생각할 수 있다

그렇다면 마그마는 어떤 상태에서 만들어질까? 다음의 표에는 지하로 내려가면서 나타나는 온도와 압력, 암석의 용융 상태가 함께 나타나 있다. 지하의 암석은 지온선에서 고상온도선 이하의 고체 상태인 암석으로 존재하고 있다. 한편 이 암석에 온도의 변화가 생겨서 고상온도선 이상이 되면 암석 중 일부가 녹는다. 만일 더 큰 변화가 생겨 온도가 액상온도선 이상이 되면 암석은 모두 녹아버릴 것이다.

지하의 온도와 압력, 암석의 상태

온도의 변화 외에도 암석을 녹일 수 있는 것은 없을까? 바로 압력의 변화다.

만일 압력이 지온선에서 위의 방향으로 낮아진다면 암석은 고상온도를 지나게 되고 일부가 녹을 수 있다. 지하에서 압력이 낮아지거나 온도가 올라가는 변화가 생긴다면 암석의 일부가 녹을 수 있고 그런 곳에서 마그마가 생긴다.

지구의 겉껍질은 여러 개의 판으로 이루어져 있고, 그 판은 아래에 있는 맨틀 위를 떠다니듯 움직인다. 이런 움직임에 따라 판은 벌어지기도 하고, 다른 판과 맞닥뜨리기도 한다. 판이 벌어지는 곳에서는 깊은 곳까지 압력이 줄어든다. 바로 이런 곳에서 마그마가 만들어질 수 있다. 이런 곳은 주로 바다에 있고 산맥과 같이 죽 이어져서 나타나기 때문에 이런 지역을 '해령'이라고 한다. 육지에서 나타나는 이런 지역을 '열곡'이라고 한다. 해령에서 만들어진 마그마가 분출하여 해령 근처에는 현무암이 많이 나타난다.

해령. 갈라진 곳 아래에는 다른 곳보다 압력이 크게 줄어든다

해령에서 벌어져서 양쪽으로 판이 움직이다가 다른 판을 만날 수도 있다. 이런 곳에서는 밀도가 차이가 난다면 밀도가 높은 판이 밀도가 낮은 판의 아래로 들어간다.

이렇게 되는 것을
 '섭입'이라고 한다.

해령에서 분출한 현무암이 섭입으로 깊은 곳으로 이동을 한다. 깊게 들어가면 온도도 올라가고 압력도 높아지므로 현무암은 환경에 적응하기 위하여 변성이 된다. 현무암은 녹색편암, 각섬암 단계를 거쳐서 에클로자이트로 변한다.

현무암이 온도와 압력이 높아짐에 따라 변하여 에클로자이트로 된다

각섬암에서 에클로자이트로 변하는 단계에서 중요한 변화가 있다.

각섬암의 각섬석이
휘석으로 변하면서
 물이 빠져나오는 것이다

암석에서 물 성분이 빠져나와서 위로 올라가면 물이 지나가는 통로의 암석이 훨씬 낮은 온도에서도 녹을 수 있게 된다. 그곳에서 마그마가 생긴다.

지금까지 압력이 낮아지는 곳, 암석의 변성으로 빠져나온 물이 녹는 온도를 낮추는 곳에서 마그마가 생길 수 있다고 알아보았다. 지구에는 이런 장소가 열을 지어 서 있다. 태평양을 둘러싸고 있는 '불의 고리'라고 하는 화산이 있는 장소는 두 번째 경우가 된다.

두 경우 외에도 일부 지역에 온도가 높아져서 마그마가 만들어지는 곳이 있는데 이런 곳을

'열점'이라고 한다.

하와이와 같은 곳이 열점인데 여기는 앞의 두 경우와는 다르게 화산이 한 곳에 모여 있다.

아래의 그림에서 마그마가 만들어지는 장소를 알아보고, 지하의 상태를 상상하여 보자.

불의 고리. 태평양을 빙 둘러 고리처럼 화산이 분포한다