'주상 절리(Columnar Joints)'는 규칙적으로 돌기둥이 늘어서 있어 아름다운 경관을 만들어 낸다. 신기한 돌기둥 무리 '주상 절리'는 어떻게 형성되었을까?
0. 목차
- 균열이 만들어 내는 '주상 절리'
- 굳을 때까지의 시간이 좌우한다.
- 바다와 강이 최후의 마무리를 한다.
- '주상 절리' 갤러리
1. 균열이 만들어 내는 '주상 절리'
'주상 절리'는 화산 분화 등으로 지표면으로 나온 '용암'과 '고온의 화쇄류 퇴적물(고온의 암석, 화산재, 화산 가스 혼합물)'이 식어서 굳어 만들어진다. 표면으로 나온 직후의 '용암'과 '고온의 화쇄류 퇴적물'은 걸쭉한 액체 상태이지만, 서서히 식어 표면에서 굳기 시작한다. 그에 따라 부피가 줄어든다. 이 부피의 수축이야말로 '주상 절리'가 형성되는 가장 중요한 요인이다.
- 용암 등의 가장 바깥쪽 표면은 흐르면서 식어서 굳기 때문에, 이동 중에 갈라져 불규칙적인 구조가 만들어진다. 그러나 흐름이 멈춘 다음부터는 식어서 굳기 시작하는 내부의 면에서는 각 부분이 동일하게 식고 수축하기 때문에 동일하게 식고 수축하기 때문에 규칙적인 균열이 생긴다. 이 균열은 육각형이 되는 경우가 많다.
- 식어서 굳은 면의 각 부분이 동일한 양만큼 수축하면 원형이 되겠지만, 원으로는 면을 완전히 메우지 못하고 커다란 틈이 생긴다. 그래서 원형에 가깝고 틈이 없이 면을 메울 수 있는 육각형이 가장 안정적인 형태가 된다. 그러나 실제로는 용암 등이 균일하지 못하기 때문에 오각형이나 칠각형으로 균열이 생기는 경우도 많다.
- 시간이 더 지나면, 식어서 굳은 영역은 좀 더 깊숙한 부분으로 뻗는다. 이에 따라 수축으로 생긴 균열도 깊숙한 곳으로 쭉 뻗어 나나가, 기둥 모양의 구조가 완성된다. 그 후 형성된 각각의 기둥이 아래 위로도 수축하고, 수평 방향으로 균이 생긴다. 이렇게 해서 용암 내부에 '주상 절리'가 완성된다.
2. 굳을 때까지의 시간이 좌우한다.
용암 등이 분출되어 완전히 식어서 굳을 대까지의 시간은 몇 년에서 몇백 년이 걸린다고 생각되는데, 분출된 양과 주위 환경에 따라 크게 달라진다. 이렇게 식어서 굳는 속도로 주상 절리의 결정된다는 사실이 알려져 있다. 빨리 굳을수록 가느다란 주상 절리가 되고, 천천히 굳을수록 큰 주상 절리가 된다고 한다.
또 식어서 굳는 속도는 분출물의 종류에 따라서도 영향을 받는다. 밀도가 높은 현무암 용암은 열이 전달되기 쉽기 때문에 바로 식어서 비교적 작은 주상 절리를 만든다. 좀 더 밀도가 낮은 '안산암 용암'과 내부에 가스를 함유함 '화쇄류 퇴적암'은 시간이 걸리기 때문에 더 큰 주상 절리를 만든다.
3. 바다와 강이 최후의 마무리를 한다.
주상 절리는 식어서 '굳은 용암'과 '화쇄류 퇴적물 내부'에서 형성된다. 그렇기 때문에 이 구조를 관찰하려면 표면이 바다나 강의 작용으로 깎여서 내부가 드러나야 한다. 주상 절리가 바다나 강 근처에 많이 있는 것은 이런 이유에서다.
4. '주상 절리' 갤러리
'주상 절리'는 그다지 희귀한 것은 아니어서 많은 곳에서 볼 수 있다.
4-1. 거인의 돌길(Giant's Causway)
- 위치: 영국 - 북아일랜드
- 특징: 전세계적으로 가장 유명한 주상 절리
- 재료: 현무암 용암
전 세계적으로 가장 유명한 주상 절리는 북아일랜드의 '앤트림 주(Country Antrim)' 해안에 있는 '거인의 돌길(Giant's Causway)'일 것이다. 이곳의 풍경은 마치 먼 옛날 만들어진 웅장한 건축물이 폐허로 변한 것 같지만 실은 자연이 만든 천연 기둥이다. 약 6000만 년 전 유럽과 아메리카 대륙이 분열되기 시작하면서 화산활동으로 균열이 심화되었다. 그리고 녹아내린 용암이 현재 북아일랜드와 스코틀랜드가 있는 지역으로 쏟아져 내려 유럽 최대의 현무암 고원을 형성했하였다. 용암은 식으면서 응축되는데 이 과정에서 '결정(Crystal)'이 만들어졌다. 그 후 빙하기가 찾아와 결정은 부서져 대서양 바다의 거친 파도에 시달리게 되었다.
오늘날에는 최고 2m 정도의 기둥이 36cm 두께의 현무암 '판'에 한데 모여 있다. 이것은 풍화와 해안 침식 작용을 겪으면서 기둥과 판 사이의 약한 부분은 깎여 나가고 여기에 화산작용까지 더해져, 현재와 같은 계단 모양이 완성된 것이다. 지금은 바다로 내려가는 계단이 만들어져 있는 것처럼 보인다. 자연이 만든 독특한 건축물들이 있는 근처의 '노퍼 항구(Port Noffer)'도 가볼 만하다.
이곳은 '레드 제플린(Led Zeppelin)'의 5집 'House of the Holy'의 앨범 아트를 촬영한 장소이기도 하다.
4-2. 핑걸의 동굴(Fingal's Cave)
- 위치: 영국 - 스태파 섬
- 특징: 건축물 같은 동굴
아래의 사진은 영국 '스태파 섬(Staffa Island)'이라는 무인도에 있는 '핑걸의 동굴(Fingal's Cave)'이다. 약 6000만 년 전의 화산 활동으로 현무암 주상 절리가 형성되었다. 그 후 굳은 용암이 파도의 침식을 받아 구멍이 생겨 이 동굴이 되었다. 동굴 높이는 해수면에서 20m 정도, 안쪽까지의 길이는 70m 정도이다.
4-3. 라올 곶(Cape Raoul)
- 위치: 오스트레일리아 - 태즈메이니아 섬
- 특징: 거대한 기둥이 줄지어 늘어선 '곶(Cape)'
아래의 사진은 오스트레일리아, '태즈메이니아 섬(Tasmania Island)'에 있는 '라올 곶(Cape Raoul)'에는 지름이 2m 정도 되는 주상 절리 기둥이 솟아 있다. 기둥의 높이는 200m 이상에 이른다. 용암이 땅속에서 오랜 세월에 걸쳐 천천히 식었기 때문에 아주 큰 주상 절리가 만들어졌다고 생각된다.
4-4. 다카치호 협곡의 주상 절리
- 위치: 일본 - 미야자키 현 다카치코 협곡
- 특징: 자연이 만든 장식
- 재료: 화쇄류 퇴적물
일본 미야자키 현 '다카치호 협곡'에서는 주상 절리가 강 양쪽으로 늘어서 있어, 마치 강변의 인공적인 콘크리트 시설 같은 느낌을 받을 수 있다. 이 주상 절리는 대략 13만 년 전 '아소산'의 거대 분화로 분출된 고온의 '화쇄류 퇴적물'이 굳어서 만들어졌다. 그 후 강의 침식 작용으로 깎여 지금과 갇은 협곡이 되었다.
굵고 높이 솟아 있는 기둥 위에서는 마치 장식과 같은 모양을 관찰할 수 있다. 그것도 주상 절리이다. 용암이 식을 때 여러 방향으로 냉각이 진행됨으로써 용암 내부가 불규칙적으로 뭉쳐져 이런 모양이 만들어졌다고 추정된다.
4-5. 겐부도 공원의 주상 절리
- 위치: 일본 - 효고 현 '겐부도 공원'
- 특징: 곡선을 표현하는 무수한 기둥
- 재료: 현무암 용암
일본 효고 현의 '겐부도 공원'에서는 폭 20~40cm 인 육각기둥이 밀집된 관경을 볼 수 있다. 약 160만 년 전의 분화로 지표면으로 흘러나온 용암으로 인해 만들어진 '현무암 주상 절리'이다. 똑바로 수직으로 뻗은 기둥뿐만 아니라 휘어진 기둥도 볼 수 있다. 용암이 식어서 굳을 때의 지형의 영향으로 복잡하게 식었기 떄문에 휘어진 기둥이 생긴 것으로 보인다.
4-6. 다다미이시
- 위치: 일본 - 오키나와 현 '구메 섬' 해안
- 특징: 바닥을 가득 메운 육각형
- 재료: 안산암 용암
일본 오키나와 현 '구메 섬(Kumejima Island)' 해안에는, 지름 1~2m인 육각형 암석 약 1000개가 거북의 등처럼 바닥에 깔려 있다. 이 돌들은 '다다미이시(壘石, Tatami-Ishi)'라고 불리는데, 파도에 깎여 주상 절리 단면이 드러난 것이다. '다다미이시(壘石)'란 일본식 돗자리인 '다다미' 같은 돌이라는 뜻이다. 땅속에는 아직 기둥 부분이 묻혀 있다. 다다미이시는 대략 600만 년 전에 식어서 굳은 안산암 용암으로 이루어져 있다.
4-7. 제주도 중문-대포 해안 주상 절리
- 위치: 한국 - 제주도 서귀포시 이어도로 36-24
- 특징: 자연이 만든 장식
- 재료: 현무암 용암
'제주도 중문-대포 해안 주상 절리대'는 서귀포시 중문동·대포동 해안을 따라 분포되어 있다. 약 3.5km에 이르며, 용암의 표면에는 '클링커(Clinker: 몇 종류의 무기 성분 원료를 소성할 때 반용융 상태로 딱딱하게 구운 덩어리 상태의 물질)'가 형성되어 거친 표면을 보이나, 파도의 침식에 의해 나타나 있는 용암 단위의 중간 부분을 나타내는 그 단면에서는 벽화와 같은 아름다운 주상절리가 잘 발달했다. 주상절리의 크기는 키가 큰 것은 20m 내외로 발달하며 상부에서 하부에 이르기까지 깨끗하고 다양한 형태의 석주들을 보여주고 있다.
