백두산 화산 “잠에서 깨어났다”

조홍섭 2012. 09. 26
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중국 백두산 화산 관측소서 11년간 측정 자료 분석 결과

아이슬란드 화산도 1994년부터 전조 보이다 2010년 폭발

 

nasa_640px-ESC_large_ISS006_ISS006-E-43366.jpg » 눈덮인 백두산 천지와 주변 모습. 1000년마다 대규모 폭발을 일으킬 것인가. 사진=미 항공우주국(나사)

 

백두산 화산이 다시 꿈틀거리고 있다.
 

서기 1000년께 ‘밀레니엄 분출’이라고 불리는 지난 2000년 동안 세계에서 가장 큰 폭발을 일으킨 백두산은 그 후 소규모 활동을 계속해 왔다. 역사 기록에 남은 화산분출만 해도 1413년, 1668년, 1702년, 1903년 등 4번에 이른다.
 

다시 밀레니엄이 지난 2000년께부터 백두산에선 지진이 잦아지고 지표가 부풀어 오르는 등 분화의 조짐이 나타났다. 그러나 2007년부터 화산활동의 기미는 사라졌고 백두산은 다시 긴 잠에 빠져든 듯이 보였다.
 

baek5.jpg » 중국의 백두산 화산 활동 관측망. 그림=쉬젠둥 외, 지구물리학 연구

 

중국 정부는 1999년 장백산 화산 관측소를 세우고 백두산 천지와 그 일대의 지진, 지형변화, 온천의 화학조성 변화 등을 측정해 왔다. 중국 지질학자들이 지난 12년간 이 관측소에서 얻은 데이터를 분석해 미국 지구물리학연맹이 내는 학술지 <지구물리학 연구> 최근호에 논문으로 발표했다.
 

이번 발표는 백두산의 화산활동을 가장 정확하게 모니터링하고 있는 중국이 12년 동안의 연속 측정 자료를 처음으로 종합해 공표했다는 의미가 있다. 연구 책임자는 백두산 모니터링을 총괄하는 중국 국가지진국 지질연구소의 쉬젠둥 박사이다.

 

연구자들은 이 논문에서 백두산의 화산활동이 2002~2006년 동안 활성화하다가 이후 잠잠해진 것은 맞지만 최근 다시 심상치 않은 조짐이 보이고 있다고 밝혔다.  논문은 “백두산 화산 지하에 있는 마그마 방이 1903년 이후 계속된 잠에서 깨어나 활동을 재개했다”며 “매우 위험한 이 활화산을 면밀하게 주시하는 일이 절실하다”고 적었다.
 

백두산에 화산활동이 왜 일어나는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 현재까지 정설은 대개 이렇다.

baek1.jpg » 유라시아판에 섭입하는 태평양판, 그리고 백두산의 위치. 그림=쉬젠둥 외, 지구물리학 연구

 

일본 동쪽에서는 바다 밑 땅덩어리인 태평양판이 대륙 지각인 유라시아판 밑으로 20도 각도로 파고든다. 판구조론에서 말하는 섭입이라는 지각운동이다. 이 해양판은 백두산 지하 약 600㎞ 깊이에서 상부 맨틀과 하부 맨틀의 전이지대에 이르러 정체하는데, 수분을 많이 품은 해양판이 맨틀의 열을 받아 고온의 마그마를 형성한다.
 

이 마그마가 상승해 백두산 천지에서 약 5㎞(해수면으로는 지하 약 2㎞) 깊이에 있는 마그마 방에 고여있는데, 새로운 마그마가 들어오면 방의 압력이 높아져 지진이 일어나고 지표면이 부풀어 오르는가 하면 온천의 화학성분이 달라지는 등의 분출 징후를 보이게 된다.
 

baek2.jpg » 백두산 지하에 마그마 방이 생기는 구조도. 그림=쉬젠둥 외, 지구물리학 연구

 

11개 지진관측소가 천지로부터 50㎞ 반경 안 지진을 측정한 결과 1999~2011년 사이 규모 1 이상의 지진이 모두 3900회 발생했다. 특히 활성기인 2002~2006년에 지진이 잦아 월평균 72회 발생했다. 2003년 11월에는 피크인 243회, 곧 하루 8번꼴로 지진이 일어났다. 2006년 이후엔 월 7회로 평소 수준으로 떨어졌다.
 

진앙은 지하 5㎞에 집중돼 그곳 마그마가 불안정한 상태이며, 진앙이 깊은 곳에서 얕은 곳으로 이동해 심부 마그마가 얕은 곳으로 침투했음을 보여주었다.

 

baek3.jpg » 백두산의 연도별 지진발생 빈도(왼쪽 위), 지진 규모(왼쪽 아래), 진앙 위치(오른족). 그림=쉬젠둥 외, 지구물리학 연구
 

연구진은 15곳의 위성항법장치(GPS) 측정소와 2곳의 수평 고도 측정 장치를 이용해 지표면의 움직임을 관측했는데, 활성기에 천지를 중심으로 지표면이 팽창하는 일관적 모습을 보였다. 2002~2003년 사이 지표면은 평균 19.6㎜ 수평 이동했으며 최고 기록은 38.3㎜였다. 이 기간 동안 위로 상승하는 이동도 두드러져 지표면이 46.33㎜ 올라갔다.
 

마그마 방에 직·간접으로 뿌리를 내리고 있는 온천의 변화도 화산활동의 정도를 나타내는 중요한 지표이다. 화산활동이 커지면 온천 물의 온도는 높아지고 헬륨, 수소, 이산화탄소 함량이 늘어나는 변화를 보였다.

 

baek4.jpg » 천지 주변 온천이 마그마 방과 연결된 모습(위)과 온천 온도가 최근 높아지는 모습(아래). 그림=쉬젠둥 외, 지구물리학 연구
 

논문은 2002~2006년 동안의 화산활동 활성기가 지났지만 최근 관찰되고 있는 특이한 조짐에 주목해야 한다고 지적하고 있다. 2009년 천지 북쪽과 서쪽 사면에서 팽창하던 지표면이 이번엔 갑자기 함몰하는 이상한 변화가 나타났다. 또 주롱 온천의 수온은 2011년 들어 전년도보다 3도 높은 77.7도를 기록한 뒤 현재까지 이 상태를 유지하고 있다. 후빈 온천의 헬륨 농도도 2011년 화산활동 때 나오는 높은 수치를 나타냈다.
 

연구진은 이런 현상이 “백두산 화산이 새로운 활동기로 접어든 조짐일 수 있다”고 조심스럽게 진단했다. 논문은 그 근거로 2010년 폭발해 유럽 항공로를 혼란에 빠뜨린 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산의 예를 들었다. 이 화산이 분출하기 전인 1994년과 1999~2000년에도 비슷한 전조가 나타났다는 것이다.

607PX-~1.JPG » 분화하는 아이슬란드 에이야프얄라요쿨 화산. 빙하와 연기, 그리고 붉은 용암이 보인다. 사진=나사

 

연구자들은 “백두산에서 나타난 2002~2006년 사이의 활성기도 잠재적 분출의 전조로 보아야 한다”며 “백두산의 분화가 임박하지는 않았다 하더라도 충분한 주의를 기울일 만하다”고 논문에서 밝혔다.

 

백두산 분화 가능성과 관련해 중국 연구자들과 긴밀하게 접촉하고 있는 윤성효 부산대 지구과학교육과 교수는 이번 연구에 대해 "중국 당국이 백두산의 분화 가능성에 대해 단순히 주의하는 수준을 넘어 예의주시하고 있음을 공식화하는 것"이라며 "특히 온천 온도의 상승과 천지 주변 외륜산의 높이 변화는 중요한 의미를 지닌다"고 말했다.

 

윤 교수는 화산 아래 마그마가 식으면 자연히 온천의 수온도 떨어져야 하는데 수온이 상승한 채 유지된다면 새로운 열원이 추가됐음을 뜻하며, 천지 외륜산이 융기했다가 침강한 것은 주입된 마그마에서 휘발성분이 빠져나가 부피가 줄어들면서 주저앉는 것으로 볼 수 있다고 설명했다. 이처럼 마그마가 팽창과 수축을 되풀이하다가 새 마그마가 올라와 에너지를 축적해 한계를 넘어서면 분화가 일어난다는 것이다. 그러나 윤 교수는 "아직까지 그 시기가 언제인지 예측할 수 있는 단계는 아니다"라고 말했다.

 

백두산 화산 문제를 논의하기 위한 남북 민간 전문가회의가 29일 오전 우리 측 지역인 경기도 문산 도라산 남북출입사무소에서 열려 북쪽 대표단이 입경해, 우리쪽 대표와 인사를 나눈 뒤 출입사무소 2층 회의장으로 향하고 있다. 도라산_신소영 기자.jpg » 지난해 3월29일 경기도 문산 도라산 남북출입사무소에서 백두산 화산 문제를 논의하기 위해 열린 남북 민간 전문가회의에 참석하는 북한쪽 전문가를 남한쪽에서 맞고 있다. 사진=신소영 기자

 

북한은 백두산이 분화했을 때 1차 피해당사자가 될 가능성이 높지만 관측망이 낡아 실질적인 모니터링을 하지 못하는 것으로 알려져 있다. 이번 연구에서도 천지의 북한쪽 관측자료는 '빈 자리'로 남겨두어 전혀 이용하지 않았다.

 

남북한은 지난해 두 차례 전문가회의를 열어 백두산 화산 연구를 위한 학술토론회와 현지 답사를 하기로 합의했지만 현재까지 진행되고 있는 것은 전혀 없는 상태이다.

 

관련기사: 1000년 전 백두산 분출, 동북아 문명 삼켰나

                 백두산엔 300년에 한 번씩 숨 쉬는 '괴물'이 산다
 
기사가 인용한 논문 원문 정보
Recent unrest of Changbaishan volcano, northeast China: A precursor of a future eruption?
Jiandong Xu, Guoming Liu, Jianping Wu,Yuehong Ming,Qingliang Wang, Duxin Cui,Zhiguan Shangguan,Bo Pan,Xudong Lin,and Junqing Liu
GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 39, L16305, doi:10.1029/2012GL052600, 2012


조홍섭 환경전문기자 ecothink@hani.co.kr

 

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조홍섭 기자
20년 넘게 환경문제를 다뤄온 우리나라의 대표적인 환경전문기자를 역임했으며 웹진 물바람숲의 운영자입니다. 인간과 자연의 공존, 과학기술과 사회 문제 등에 관심이 많습니다. 네이버에 <한반도 자연사>를 연재했고 교육방송(EBS)의 <하나뿐인 지구>를 진행하기도 했습니다.
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