백두산 화산 활동

백두산은 조중 국경(조선민주주의인민공화국-중국 국경)에 있는 화산이다.

백두산은 상당한 크기의 칼데라 화산이다. 넓고 두껍게 퇴적된 (조면) 현무암성분의 순상 화산체 위에 납작한 원뿔대 모양 산체가 발달했고, 산 정상에는 큼지막한 칼데라 호수(천지)가 있다. 오랜 기간 동안 휴화산이라고 알려졌지만, 화산성 지진이 꾸준히 일어나고 1만 년 이내에 활발하게 분화했기 때문에 현대 화산학의 기준에 따르면 활화산으로 정의 된다.

높이는 2,744m로 한반도에서 가장 높은 산이며 산머리가 1년 중 8개월이 눈으로 덮여 있는 데다가 흰색의 부석(浮石)들이 얹혀 있어서 흰머리 산이라는 뜻으로 백두산이라 불리게 되었다. 백두산의 최고봉은 장군봉이며 정상에는 칼데라호인 천지가 있다. 

백두산에서 지리산으로 이어지는 백두대간은 한반도의 기본 산줄기이며 모든 산이 백두대간에서 뻗어 내렸다 하여 예로부터 한민족에게 신성시되고 있다.

백두산은 상단부가 직경 5km, 깊이 850m의 거대한 칼데라에 의해 함몰된 성층화산이다. 이곳 칼데라는 969년(±20년) 화산분출로 인해 형성되었으며, 그곳에 물이 차서 천지가 만들어졌다. 이 화산분출로 인한 화산재는 멀리 일본의 홋카이도에서도 발견된다. 천지는 둘레가 14km이고, 평균 깊이 213m, 최대 수심은 384m에 이르며, 10월 중순부터 5월 중순까지는 보통 눈과 얼음으로 덮여 있다.

산의 정상은 매년 2cm씩 융기되는데, 이는 산의 중앙부 천지를 둘러싼 칼데라 환의 2500m 아래 마그마의 활동에 의한 것이다. 최고봉인 장군봉은 1년 중 8개월이 눈으로 덮여 있고, 경사는 1,800m에 이르기까지는 비교적 완만한 편이다.

백두산은 여러 차례 분화하였는데 역사적으로 대략 요약하면 946년, 1014년, 1124년, 1199년, 1265년, 1373년, 1401년, 1573년, 1597년, 1654년, 1668년, 1673년, 1702년, 1903년, 1925년에 분화 기록을 찾을 수 있다.

백두산은 화산활동이 활발했던 지역으로, 약 200~300만년 전 제4기 분출로 백두산의 천지가 형성된 것으로 추정된다. 최근 300여 년 동안 3차례의 분출이 있었으며, 이에 따라 경사진 현무암 고원, 화산암-현무암 대지 등이 형성되었다. 목탄이 자주 발견되어 화산 분출 전후의 백두산이 빽빽한 삼림이었음을 증명하고 있다. 여러 광물질이 함유된 화산재는 비옥한 토양을 형성하여 동식물 번식에 좋은 환경을 제공한다.

 

946년 백두산 대분화는 서기 946년 백두산에서 발생한 대규모 화산 분화로, 백두산이 플리니식 대폭발(Plinian eruption)을 일으킨 마지막 분화이자 최근 5천년 동안 지구상의 분화 가운데 네 번째로 강력한 분화이다. 오늘날 천지를 형성하고 있는 거대한 세 개의 화구 가운데 하나는 이 당시에 형성된 것이다.

백두산 대분화가 알려지게 된 것은 일본 북부에서 발견된 상당한 양의 화산재 덕분이었다. 1970년대에 역산한 결과 꽤 큰 폭발이 있었다는 추측이 나와 세계 화산학계의 이목을 끌었으며, 특히 미국과 일본의 화산학계를 중심으로 꾸준한 연구가 이루어졌다.

백두산은 946년 대분화가 있기 전 높이가 3,800m나 되는 산이었지만 대분화 이후에 백두산 정상부의 1,200m 정도가 사라지게 되었고, 칼데라가 현재의 백두산 천지 정도로 넓어지게 되었다.

 

1702년 백두산 분화는 백두산이 일으킨 플리니안 분화 중에서 마지막으로 일어난 대규모 분화이다. 기록에서는 양력 6월 3일 오전 11시를 시작으로 많은 양의 화산재가 비처럼 쏟아졌고 그 두께가 무려 3cm에 달하였다고 기록되어 있다. 유럽 항공 대란을 일으켰던 아이슬란드 에이야퍄들라이외퀴들 화산의 2010년 분화의 5배에 달하며 946년 백두산 대분화 이후 일어난 화산 활동 중 최대의 것이다. 그러나 이 분화 이후 그나마 남아있던 마그마 방이 다 비워진 듯 200년을 넘도록 화산 활동은 일어나지 않았다. 조선왕조실록에는 숙종 28년인 1702년 6월 3일 백두산 화산 활동이 상세히 적혀 있다. 조선왕조실록은 "하늘과 땅이 갑자기 캄캄해졌는데 연기와 불꽃 같은 것이 일어나는 듯하였고, 비릿한 냄새가 방에 꽉 찬 것 같기도 하였다"며 "큰 화로에 들어앉은 듯 몹시 무덥고, 흩날리는 재는 마치 눈과 같이 산지사방에 떨어졌는데 그 높이가 한 치가량 되었다"고 전한다.

 

1903년 백두산 분화는 1702년 분화 이후 201년 만에 백두산이 일으킨 화산 활동이다. 1903년 분화는 그 흔적이 천지 북쪽에 남아 있으며 화산 활동은 매우 약소했다고 한다.

 

마지막 분화 이후 2000년대에도 백두산의 화산 활동은 꾸준히 관측되고 있다.

백두산 일대에서는 2003년부터 규모 2.0 미만의 작은 지진 발생이 급증했고, 2006년까지 이어졌다.

주변에 가면 아직도 뜨거운 증기나 가스가 올라오고 있다. 백두산이 분화하면 큰 피해가 발생할 수 있다.

화산이 폭발하면 가옥과 숲이 용암에 덮이고 화산재가 대기오염을 초래한다. 아울러 화산재가 태양을 가려 이상 저온현상이 나타나고 강이나 호수가 오염될 수 있다.

2005년 이후 천지의 지하 2~5km 하부에 화산지진이 증가하고 있는데, 2003년 이후 활발한 지진 현상과 함께 천지 주변의 외륜산 일부 암벽에서 균열과 붕괴 현상이 나타나고 있다. 그뿐만 아니라 화산활동 직전에 나타나는 헬륨과 수소 등 마그마 성 가스 성분이 증가하였으며 천지 주변 온천수의 수온이 최대 83도까지 높아졌고 백두산 천지 칼데라 주변의 암석 틈새를 따라 화산가스가 새어 나와 주변 일부 초목이 고사하기도 했다.

천지의 10~12km 지하에 규장질 마그마의 존재가 확인되었는데, 규장질 마그마는 상대적으로 높은 점성으로 인하여 엄청난 양의 용존 고압가스를 붙잡아 둘 수 있다. 이 마그마가 지표로 상승하여 임계조건을 넘으면, 일시에 고압의 화산가스가 팽창해 화산재 및 부석의 대폭발을 수반하여 분화할 가능성도 있다. 특히 천지 지하에서 발생하는 잦은 화산성 지진으로 천지에 담겨 있는 20억t의 물이 지하 암반 틈새를 따라 지하 마그마하고 만나는 경우 더 큰 화산폭발로 이어질 가능성이 있다. 하지만 폭발의 규모는 10세기의 대폭발보다는 훨씬 작을 것으로 추정된다. 백두산 대폭발 정도 규모의 분화는 지구 전체 규모로 따졌을 때도 수천 년에 한 번쯤 일어나는 매우 드문 현상이기 때문이다.

지진과 함께 천지에 있는 20억톤의 물이 쏟아져 나오면 쑹화강, 압록강, 두만강 유역으로 한꺼번에 흘러가 대규모 홍수 피해가 예상됨과 동시에, 중국과 북한 일대에 대규모 산불이 발생하게 될 것이다. 백두산의 화산폭발로 분출되는 화산재는 대한민국과 일본, 러시아, 대만에도 큰 영향을 미칠 것으로 추정된다.