지구에서 가장 큰 화산 중 하나인 옐로스톤 칼데라(Yellowstone Caldera) 지하의 마그마가 서부에서 북동쪽으로 이동하고 있을 수 있다는 연구 결과가 나왔다.

미국 지질조사국(USGS) 닌파 베닝턴 박사팀은 2일 과학 저널 네이처(Nature)에서 옐로스톤 지하의 전도도 구조(conductivity structure)를 분석, 마그마 저장소가 최소 7개 있으며 향후 분출은 서부보다 북동부에서 일어날 가능성이 크다는 사실을 발견했다고 밝혔다.

옐로스톤 칼데라는 향후 대규모 분화를 일으킬 경우 전 지구적 재앙을 일으킬 가능성이 있는 대형 화산 중 하나로 꼽힌다. 210만 년 전 허클베리 리지 분화, 130만년 전 메사 폭포 분화, 64만년 전 라바 크리크 분화 등 세 번의 분출로 칼데라가 형성됐다. 허클베리 리지 분화 때는 용암·화산재가 약 2천450㎦나 분출됐다.

지진 단층 촬영 연구에 따르면 옐로스톤 아래에는 유문암 용융물(rhyolitic melts)이 광범위하게 존재하고, 그 양은 허클베리 리지 분화의 분출량보다 1~4배 많으며, 용융물 비율은 6~28%로 추정된다.

연구팀은 그러나 향후 폭발을 일으킬 수 있는 옐로스톤 아래의 마그마 분포를 밝혀내는 시도는 연구 방법이 용암 외에 온도 같은 지각의 다른 특성 변화의 영향을 많이 받아 매우 제한적이었다고 지적했다.

이들은 이 연구에서 지구 자기장 변화를 측정하는 전자기 지구물리학적 기법으로 지각의 전도도 구조를 분석, 옐로스톤 지하의 마그마 분포를 모형화했다.

옐로스톤에서 칼데라를 형성하는 분화는 중상부 지각에 저장된 유문암 용융물에 의해 발생하는데, 지전류 데이터(magnetotelluric data)는 주로 용융물 존재에 민감해 화산 시스템 파악에 이상적이라고 연구팀은 설명했다.

분석 결과 옐로스톤 지하에는 지각과 맨틀이 만나는 4~47㎞의 다양한 깊이에 용융물 함량이 상대적으로 높은 마그마 저장소가 최소 7곳 있으며, 그중 일부는 서로 영향을 주고받는 것으로 나타났다.

또 옐로스톤 서부의 화산 활동은 약화하고 있지만 북동부의 마그마 저장소는 향후 유문암 분출을 일으킬 가능성이 있는 것으로 밝혀졌다.

옐로스톤 북동부 지하에는 최대 440㎦의 유문암 용융물이 있으며 이는 130만년 전 메사 폭포 칼데라를 형성한 분화 때 분출된 양과 비슷한 것으로 추정된다.

연구팀은 하지만 유문암 용융물이 대체로 칼데라 아래 서로 분리된 지역에 용융 비율이 낮은 상태로 비교적 소량씩 저장돼 있어 현재로는 분출할 수 있는 상태는 아니라고 분석했다.

이어 이 연구 결과는 분화를 일으킬 수 있는 유문암 화산의 위치가 옐로스톤 서부에서 북동부로 이동했음을 시사한다며 북동부 지하에 저장된 마그마가 언제 분화할 수 있을지에 대한 추가 연구가 필요하다고 말했다.

◆ 출처 : Nature, Ninfa Bennington et al., 'The progression of basaltic-rhyolitic melt storage at Yellowstone Caldera', https://www.nature.com/articles/s41586-024-08286-z

<연합뉴스>