전단력으로 설명하는 조용한 화산 분출 ^{CEFR B2}

새로운 연구는 마그마 분출의 성격을 결정하는 데 전단력의 역할을 제시했다. 전통적으로는 마그마가 상승하며 주변 압력이 낮아질 때 깊은 곳의 용해된 가스가 방울을 만들어 폭발적 분출을 일으킨다고 설명했다. 반면 이번 연구는 관(마그마 통로) 내부의 흐름 차이, 즉 전단이 독립적으로 방울을 생성할 수 있음을 보여준다.

연구팀은 점성이 큰 용융암 유사 액체를 이산화탄소로 포화시켜 실험을 진행했다. 전단을 임계값 이상으로 증가시키면 가스 방울이 갑자기 형성되었다. 초기 가스 과포화가 클수록 필요한 전단은 더 작았고, 이미 존재하는 방울은 주변에서 추가 방울 생성을 촉진했다. 컴퓨터 시뮬레이션은 통로 벽을 따라 흐르는 점성 마그마에서 강한 전단이 이 현상을 잘 일으킨다고 보였다.

이 메커니즘은 여러 결과를 설명한다. 전단이 많으면 가스가 먼저 빠져나가는 탈기 채널이 만들어져 가스 많은 마그마가 조용히 분출할 수 있다. 반대로 전단으로 많은 방울이 생기면 가스가 급히 축적되어 폭발이 일어날 수 있다. 1980년 마운트 세인트헬렌스의 분화는 매우 느린 용암 흐름과 강한 전단으로 시작해 이후 산사태로 압력이 급격히 떨어지며 폭발한 사례로 설명된다.

연구진은 이 발견이 활화산 위험성을 더 잘 이해하는 데 중요하다고 말한다. ETH 취리히의 올리비에 바흐만 등은 화산 모델에 통로 내 전단력을 반영해야 한다고 제안했다.