자연사 여행
용암 분출의 신비한 작용, 주상절리
주상절리는 화산에서 분출된 뜨거운 용암이 냉각할 때 발생하는 1차적인 구조이다. 주상절리의 형태는 3 각 기둥에서 8각 기둥까지 다양하지만 5-6 각형이 가장 많다. 주상절리는 경관요소도 뛰어지만, 마그마의 종류에 따른 화산암의 산상을 학습하고, 주상절리가 형성되는 메커니즘을 이해하는 흥미로운 학습장이다.
주상절리(柱狀節理)
용암이 급격히 식으면서 기둥 모양으로 굳은 것. 기둥의 단면은 4각~6각형으로 다양한 모습을 보인다. 유동성이 큰 현무암질 용암류가 급격히 냉각되면 큰 부피 변화와 함께 수축하게 된다. 이때 용암이 식으면서 최소한의 변의 길이와 최대의 넓이를 가지는 "육각기둥"의 모양으로 굳는 경향을 보인다.
수축이 진행되면서, 냉각중인 용암 표면에서 수축이 일어나는 중심점들이 생기는데 그 점을 중심으로 냉각, 수축이 진행되면 다각형의 규칙적인 균열이 생기게 된다. 이러한 균열들이 수직으로 발달하여 현무암층은 수천 개의 기둥으로 나뉘게 되었다. 이들은 용암의 두께, 냉각 속도 등에 따라 높이, 크기가 다르다. 냉각속도가 빠를수록 면의 개수가 적으며, 건조 속도가 빠르면 오각형이 많고 건조 속도가 느리면 육각형이 많다.
세계적으로 가장 잘 알려진 주상절리는 북아일랜드의 Giant’s Causeway이다.
가히 세계적인 규모이다.
규모로는 북아일랜드 "Giant’s Causeway" 주상절리이지만 크기와 흥미로운 모습으로는 미국 와이오밍주 Crook County에 있는 주상절리가 제일인 것 같다. 이름도 "Devils Tower" 이다.
,
국내에는(남한)에는 68개 이상의 지역에 주상절리가 분포한다.
대표적인 분포지역은
한탄강 현무암 협곡,
제주도,
울릉도,
포항-경주-울산지역,
평택-아산지역,
강원도 고성,
무등산
남해안과 서해안이다.
생성시기별로 보면
중생대에 형성된
무등산 주상절리대, 경주 양남 읍천
신생대 제4기의
제주도 대포동 주상 절리, 범섬-문섬, 한탄강 현무암 협곡, 포천의 비둘기낭 폭포 등
신생대 제3기의
포항 달전리, 포항 뇌성산
신생대 주상 절리의 모암은 주로 현무암(제주도, 한탄강)이며, 백악기 주상절리의 모암은 대부분 용결 응회암(무등산)이다. 주상절리를 이루는 화산암은 마그마의 종류나 산상에 제한을 받지 않는다.
국내에서 보는 주상절리들
https://karl5044.tistory.com/476
자연사 여행(국내) - 용암의 조화, 국내의 주상절리
국내 자연사 여행 용암의 흔적들, 주상절리 남한에는 68개 이상의 지역에 주상절리가 분포한다. 그중 가 볼만 한 곳을 찾아가 보자! 주상절리는 주로 현무암과 같은 화산암에서 형성되는 육각기
karl5044.tistory.com
주상절리 생성원리
일반원리
지표를 흐르는 고온의 용암류는 위에서는 공기와 접촉하고 아래는 지면과 접촉하게 된다. 용암의 접촉면이 냉각되어 수축하면, 두 방향에서 균열이 생성된다. 균열은 용암 내부는 아직 온도가 높기 때문에 중심부를 향해 진행한다. 상부에서 아래쪽으로, 하부에서 위쪽으로 성장하는 균열은 중간부(대략 위로부 터 60% 지점)에서 양자가 만나 결합한다.
용암류 내부가 뜨거운 상태로 유지되고, 내부가 지속적으로 유동하면 주상절리가 휘어지거나 교란될 가능성이 있다. 한탄강에서는 수직으로 내려오며 발달한 주상절리가 빗자루 휘어지듯 경사져 배열하는데 이러한 형태의 해석에 적용될 가능성도 있다.
다각형의 형성
뜨거운 용암류가 냉각되기 시작되면 냉각 표면에서는 수축 중심이 등간격으로 형성되며(3a), 이 중심 쪽으로 수축되면서 고화된다. 이때 두 수축 중심 사이에 응력이 발생하고 냉각이 진행되면 응력도 증가한다. 이 응력이 암석의 인장강도를 초과할 때 균열이 만들어지면서 응력이 해소된다(3b). 표면의 상태가 전체적으로 동일하면 핵은 같은 거리에서 형성되어 체적이 수축하기 때문에, 표면에는 벌집과 같은 6 각형에 가까운 형태의 균열 전면이 만들어진다(3c). 통계적으로 다각형의 면수는 세계적으로 일정하다.
기둥의 형성
용암의 냉각 표면은 일반적으로 수평이며, 표면과 직각 방향으로 안쪽으로 굳어져간다. 절리는 열수축에 의해 발생한 응력을 해소하는 수단이며, 냉각된 곳에서부터 응력을 해소하면서 더 따듯한 안쪽으로 진행된다균열의 진행방향은 중력 방향과는 무관하다. 표층 최상부의 균열 패턴은 불규칙한 모양으로 형성되지만, 균열이 용암류 내부로 진행되면서 형태는 저에너지의 벌집구조로 정형화되어 간다. 결과적으로 균열 그 자체는 냉각 표면과 수직방향으로 배열하여, 6 각형 암석기둥의 집합체를 형성한다
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출처논문 : Research Strategy on Columnar Joint in South Korea
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