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Mar 06, 2024

화산이 녹은 유황을 분출할 수 있다는 것을 알고 계셨나요?

지구 전체를 가루로 만든 다음 그 가루의 원소 구성을 분석하면 무엇을 찾을 수 있을까요? 가루의 3분의 1은 철이고, 또 다른 3분의 1은 철입니다.

지구 전체를 가루로 만든 다음 그 가루의 원소 구성을 분석하면 무엇을 찾을 수 있을까요? 분말의 3분의 1은 철이고, 또 다른 3분의 1은 산소입니다. 나머지 35% 중 30%는 마그네슘과 실리콘입니다. 대부분의 사람들은 아마도 탄소나 수소 같은 원소가 그 다음 목록에 있을 것이라고 추측할 것입니다. 그러나 그것은 틀렸습니다. 목록에서 5위로 끝나는 원소는 황입니다.

이제, "덩치 큰 지구"에 대해 생각하는 이 연습은 우리가 행성의 구성을 고려할 때 행성 표면에 얼마나 편향되어 있는지를 보여줍니다. 우리 행성 질량의 대부분은 행성의 금속 핵(주로 철)에 있습니다. 실리콘과 마그네슘은 지구의 주요 암석 성분인 지구 맨틀의 암석에서 발견됩니다. 산소 -- 음, 산소는 어디에나 존재하며, 원소와 결합하여 핵부터 지각까지 광물의 상당 부분을 형성합니다.

그렇다면 왜 다음에는 유황일까요? 유황은 금속과 결합하는 것을 좋아하기 때문에 우리의 핵에는 유황이 많이 포함되어 있습니다. 유황은 지구의 암석 부분에도 존재하며, 암석이 녹을 때 유황은 수증기 및 이산화탄소와 함께 방출되는 가스로 존재할 수 있습니다. .

화산은 마그마가 냉각되어 가스를 방출함에 따라 이러한 가스를 수동적 및 적극적으로 방출합니다. 우리는 많은 화산에서 배출되는 이산화황의 양을 측정하고 있으며, 화산이 폭발하지 않을 때에도 하루에 수백에서 수천 톤의 이산화황을 배출합니다. 하와이의 킬라우에아나 옐로스톤 칼데라 주변과 같은 화산 지역에 가본 적이 있다면 황화수소에서 나오는 썩은 달걀 냄새를 맡아본 적이 있을 것입니다. 증기 배출구 주변의 노란색 껍질(분기공으로 알려짐)은 이 화산의 가스와 액체에서 황이 결정화되었다는 증거입니다.

녹은 유황으로 만들어진 흐름을 생성하는 화산이 전 세계에 있습니다! 따라서 녹은 암석의 흐름 대신에 우리는 수백 피트에 도달할 수 있는 액체 유황의 강을 얻습니다. 이러한 유형의 유황 흐름의 발생은 드물기 때문에 하와이의 마우나 로아, 일본의 수많은 화산, 심지어 일부 해저 화산과 같은 장소에서 과거 유황 흐름의 증거를 볼 수 있지만 이러한 유황 흐름이 어떻게, 왜 형성되는지에 대한 우리의 이해는 부족합니다.

유황 용암이 더 흔하게 흐르는 곳 중 하나는 칠레 북부의 안데스 산맥입니다. 이 지역의 많은 화산에는 유황을 방출하는 활성 분기공(가스 분출구)이 있으며, 그 정상은 화산을 통해 솟아오르는 뜨겁고 산성인 화산 가스에서 나오는 유황 퇴적물로 덮일 수 있습니다.

Manuel Inostroza와 동료들이 Frontier in Earth Science에 방금 발표한 연구는 지구상에서 가장 최근의 유황 흐름 중 일부를 설명합니다. 그들은 2019~2020년 안데스 산맥 칠레-아르헨티나 국경에 걸쳐 있는 화산인 라스타리아(Lastarria)에서 형성되었습니다. 그들은 화산에서 생성되는 작은 유황 흐름을 측정하고, 샘플링하고, 심지어 비디오까지 촬영할 수 있었습니다. 그들은 이러한 관찰을 통해 화산에서 유황 흐름이 어떻게 형성될 수 있는지에 대한 몇 가지 이론을 개발했습니다.

Inostroza와 다른 사람들이 기록한 Lastarria의 유황 흐름은 크지 않았습니다. 그들은 화산 경사면을 따라 최대 55미터(180피트)까지 도달했으며 일부는 그것보다 훨씬 작았습니다. 그러나 그들은 돌출부와 제방이 있는 하와이에서 발견되는 용암 흐름의 축소판처럼 보였습니다(아래 참조).

그러나 용암과 달리 유황의 흐름은 훨씬 더 차갑습니다. 폭발 온도는 120-150C 사이였습니다. 이제 Kīlauea에서 볼 수 있는 ~1200C와 비교해 보세요. 그러나 순수한 황의 녹는점은 119C에 불과합니다. 이는 이러한 이상한 흐름이 어떻게 형성되는지에 대한 첫 번째 단서를 제공합니다.

이러한 유황 흐름에는 아주 적은 양이지만 다른 많은 원소도 포함되어 있습니다. 구리, 납, 비스무트, 주석뿐만 아니라 리튬, 우라늄, 니오븀(후자의 3개는 1ppm 미만)과 같은 보다 이국적인 원소 등 황과 결합하기를 좋아하는 원소가 많이 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다. Lastarria의 유황 흐름은 비소로 가득 차 있는데, 이는 다른 유황 흐름에서는 그렇게 풍부하게 발견되지 않는 것입니다.