마그마는 빠르게 이동했다 : 커다란 마그마 방은 몇 달 만에 형성될 수 있었다.

미디어위원회

대홍수-지질학

2022-10-04

마그마는 빠르게 이동했다

: 커다란 마그마 방은 몇 달 만에 형성될 수 있었다.

(Major Rethink of Magma Dogma)

David F. Coppedge

커다란 마그마 방이 채워지는데 얼마의 시간이 걸릴까?

수백만 년? 아니다. 단지 몇 달이면 된다.

새로운 논문은 커다란 마그마 방이 얼마나 빨리 형성되었는지에 대한 추정치를 수정하였다. 그것은 "예상과 다르게 빨랐다".

동부 그린란드의 스캐어가드 관입(Skaergaard intrusion)은 "마그마 분화(magma differentiation), 분별 결정화(fractional crystallisation), 층상 발달(development of layering)을 포함하여, 화성암석학(igneous petrology)의 핵심 개념의 발전에 중요했다"고 위키피디아(Wikipedia)는 설명하고 있다. 마그마 방(magma chamber)에 대한 최근 연구에 의하면, 마그마 방은 "격변적으로 빠르게 형성되었는데", 이전에 믿고 있었던 것보다 몇 자릿수 크기로 더 빨랐다는 것이다. 다른 마그마 방들도 예상치 못한 속도로 빠르게 채워졌는데, 수백만 년이 아니라, 단지 수세기, 수십 년, 심지어 몇 달 만에 채워졌다는 것이다.

.2022년 1월 15일 통가(Tonga) 화산 폭발. (Earth Observatory satellite, NASA)

장엄한 화산폭발은 인류 역사를 통해 관측되어 왔다. 테라(Thera, 산토리니), 베수비오(Vesuvius), 크라카타우(Krakatoa) 화산폭발과 같은 것들은 전설이 되어 전해져오고 있다. 최근에 폭발한 라센(Lassen), 피나투보(Pinatubo), 세인트 헬렌산(Mt. St. Helens) 화산폭발은 그들의 엄청난 위력을 사람들이 알 수 있게 했다. 2022년 1월 남태평양의 통가(Hunga Tonga) 화산폭발은 전 세계로 음파와 쓰나미를 전달시키며, 지질학자들을 놀라게 했다. Live Science 지(2022. 9. 23)는 이 한 번의 폭발로 5천만 톤의 수증기가 대기 중으로 유입되어, 대기 수증기가 5% 증가했다고 보도했다. 수증기는 강력한 온실가스이기 때문에, 이 하나의 화산폭발은 지구를 몇 년 동안 따뜻하게 할 수 있다고 그 기사는 말한다.

또한 지질학자들은 옐로스톤(Yellowstone)과 다른 곳들에서 화산폭발의 잔해들로부터 슈퍼화산(supervolcanoes)들의 놀라운 폭발을 추론할 수 있었다. 거대 화성암 지대(large igneous provinces)들은 우리 행성에서 드물지 않다. 가장 주목할 만한 것은 워싱턴주의 콜럼비아강 현무암(Columbia River basalts, 콜롬비아 용암대지)과 인도의 데칸 트랩(Deccan Traps)이지만, 더 많은 지대들이 알려져 있다. 일반적으로 화산폭발은 1년 또는 그 이하로 단기간 지속되며, 지상에서의 가장 긴 폭발은 1세기 정도 지속될 수 있다. 하지만 지하에서는 무슨 일이 일어나고 있을까? 마그마는 간헐적으로 화산폭발을 일으키는 마그마 방(chambers)으로 얼마나 빨리 이동하는 것일까? 이동에 수백만 년이 걸릴까?

훨씬 빨랐던 마그마의 이동

스캐어가드 마그마 방(Skaergaard magma chamber)은 1931년에 처음 기술되었다. 크기는 가로 8km, 세로 11km로 상자 같은 모양을 하고 있으며, 그것은 지표면으로부터 2km 아래에 있고, 두께는 4km 정도로 추정된다. 따라서 그것의 부피는 약 300㎦로, 굳어진 현무암 마그마가 들어있다. 지질학자들은 그것이 5천5백만 년 전에 형성되었다고 믿고 있지만, 문제는 그것의 형성 속도이다. 방사성동위원소 연대측정법을 사용한 마그마 흐름의 이전 추정치는 마그마가 방 내로 1km 이동하는데 10년에서 10,000년 정도 걸렸고, 그 결과 마그마가 완전히 채워지는데 400년에서 40,000년이 걸렸다는 것이었다. 그러나 새로운 논문의 저자들은 그 속도가 지질학적 관점에서는 거의 순간적으로 극도로 빠르게 움직였다고 주장했다. 마치 지하에서 슈퍼화산이 폭발한 것처럼 말이다.

*Source: Annen, Latypov and Nielsen, Catastrophic growth of totally molten magma chambers in months to years(완전히 용융된 마그마 방의 몇 달에서 몇 년에 걸친 격변적 성장), AAAS Science Advances, 23 Sep 2022, Vol 8, Issue 38 (open access), DOI: 10.1126/sciadv.abq0394.

현무암 마그마 방의 수직 성장 속도는 여전히 거의 알려지지 않았으며, 추정치는 매우 불확실하다. 여기서 우리는 마그마 방이 마그마로 완전히 채워진 후에, 모든 가장자리로부터 내부로 결정화되기 시작했다는 고전적 스캐어가드 관입을 사용하여, 이 문제를 해결하기 위한 새로운 접근법을 제안한다. 우리의 수치 시뮬레이션은 성장하는 스캐어가드 마그마 방이 완전히 용융상태를 유지하기 위해서, 수직 성장률이 연간 수백~수천 m 정도여야 하며, 이는 연간 수십~수백 입방킬로미터의 부피 유량에 해당함을 나타낸다. 이 속도는 현재 추정치보다 몇 자릿수 더 빠른 속도로, 단층을 따라 바닥 암석이 빠르게 침하되면서 달성되는 것처럼 보인다. 우리는 스캐어가드가 지각 안으로 격변적으로 빠른 마그마 배치(emplacement)를 통해 성장하여, 몇 달에서 수십 년 만에 완전히 용융된 마그마 방을 생성하는 슈퍼분출(supereruptions)이나 관입과 화성론적으로 동등(plutonic equivalent)하다고 제안한다.

.그린란드의 항공사진 (DFC)

불확실과 가정 대신에 열역학

저자들은 열 모델(thermal model)에 대한 "매우 불확실한" 추정치를 만드는 방사성동위원소 연대측정을 무시하고 있었다. 그들의 추론은 위키백과(Wikipedia)가 말하는 것처럼, 결정화(crystallization)가 아래에서 위로 일어나는 것이 아닌, 측면에서 중간을 향해 발견된다는 사실에 달려 있다. 또한 커다란 결정체가 없다는 것은 결정화가 시작되기 전인, 마그마가 방을 채우는 동안 내내 유동적이었다는 것을 나타낸다.

지질학자들은 인식되지 못할 정도의 느린 속도로 움직이는 지판과 비슷한 속도로, 마그마는 지하에서 매우 느리게 움직인다고 오랫동안 가정해 왔다. 저자들은 이러한 가정이 관측 사실과 맞지 않는 잘못된 결론이었다고 지적한다.

규장질 심성암(felsic plutons)의 개별 표본에서 지르콘 연대(zircon ages)의 넓은 범위는 많은 지르콘 입자의 연대가 마그마가 배치된 시기와 일치하지 않는다는 결론을 이끌어냈다. 그러므로 심성암체의 성장 속도를 엄밀하게 추정하기 위해, 지질연대학(geochronology)은 매우 신중하게 사용되어야 한다. 마그마 방의 성장 속도는 본질적으로 수평적 지판 이동 속도(연간 1~5cm)로 조절되는, 판구조 운동의 속도와 비슷해야 한다는 암묵적인 가정도 있다. 그러나 이러한 느린 속도로, 방 안으로 도달된 적은 용융된 덩어리는 관입 사이의 기간 동안 완전히 또는 부분적으로 굳어질 것이며, 결정이 없는 커다란 마그마 방을 형성할 가능성은 거의 없다.

그래서 이 논문은 스캐어가드의 관측을 설명할 수 있는 열 모델을 사용했다. 그들의 결과는 전 세계의 마그마 흐름에 대한 생각에 광범위한 영향을 미칠 것이다.

여기서 우리는 역사적으로 화성암석학의 많은 기본 원칙을 강제해온, 굳어진 현무암 마그마 방의 고전적인 예인, 동부 그린란드의 스캐어가드의 층을 이룬 관입의 성장 속도에 대한 최초의 엄격한 추정치를 얻기 위한, 간단하고 직접적인 열적 접근을 탐구하였다.

방사성동위원소 연대측정법은 지질학자들을 잘못 인도했다. 이 새로운 추정치에 의하면, 마그마 흐름의 속도는 3~5 자릿수, 즉 1,000~10만 배 빨랐다는 것이다.

따라서 열 모델링은 스캐어가드 마그마 방이 결정 없이 유지되는데 필요한 마그마의 부피 유량은 일반적으로 규장질 및 고철질 관입의 지질연대학에서 추론하는 것보다 3~5 자릿수로 더 크다는 것을 나타낸다. 이는 전체 고철질 관입에 의한 배치에 몇 년에서 수십 년 정도의 시간밖에 걸리지 않았음을 가리킨다.

게다가, 새로운 결과는 "차가운 지열과 뜨거운 지열 모두에서" 그리고 결정 없는 마그마와 결정 함유 마그마 모두에서 유사했다.

마그마의 격변적 이동 대 느린 이동

▶ 결정-없는(crystal-free) 관입을 형성하기 위해서, 마그마는 최소한으로 연간 200m에서 2000m까지 이동했을 것이다.

▶ 이 추정치는 스캐어가드에서 매년 17.6~176㎦ 부피의 마그마 이동으로 계산된다.

▶ 유체 마그마를 위한 열린 도관을 제공하는, 아래로부터의 단 하나의 암맥(dike)이 전체 마그마 방을 빠르게 채울 수 있었다.

▶ 암맥의 폭에 따라, 300㎦의 마그마 방은 2년에서 20년 사이에 채워질 수 있었다.

▶ 이 과정은 마그마 방의 바닥을 침하시키는 슬립 단층(slip faults)의 윤활로 인해 더욱 가속화될 수 있었다.

▶ "우리의 수치 시뮬레이션은 마그마 배치의 최소 속도를 나타내기 때문에, 그러한 마그마체의 실제 충전 시간은 훨씬 더 빠르게, 아마도 몇 달 또는 심지어 몇 주 동안에 일어날 수도 있었다.“

결론적으로, 저자들은 지구 전역의 거대 화성암 지대에 대한 마그마에 대한 전통적 교리를 뒤엎어버리고 있었다. 그들은 오랜 지구 연대를 받아들인다. 그들은 지질주상도를 부정하려고 하지 않는다. 그들은 그저 말한다 :

우리는 스캐어가드 및 일부 다른 층에 일어난 관입이 현무암 마그마가 지구 지각 안으로 신속하고 대량적으로 배치되는 것과 관련된 격변적 사건의 산물로 볼 수 있다고 제안한다. 다른 말로 하면, 일부 층상 고철질 관입은 지구 표면에 엄청난 양의 홍수 현무암 분출에 책임이 있는, 거대 화성암 지대를 만들었던 심성암 분출과 유사한 것을 만들 수 있다.

세계에서 가장 큰 마그마 방도 몇 주 또는 몇 달 안에 형성됐을 수 있다고 그들은 계산했다. 최대로 잡아도, 몇 년 안에 형성되었을 것이다. 공개된(오픈 액세스) 논문에서 그 수치들을 한번 확인해 보라.

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지질학자들은 전통적인 수억 수천만 년의 연대라는 사고의 틀에서 벗어나서 생각해볼 필요가 있다. 어떤 것들은 땅 위에서도 땅 아래에서도 격변적으로 빠르게 일어날 수 있다.

.우인카레트 화산 지대(Uinkaret Volcanic Field)의 일부인 벌컨의 왕좌(Vulcan’s Throne).(DFC). 이 분석구(cinder cone)는 그랜드 캐니언 퇴적지층 위에 형성되어 있다. 그 용암은 캐니언 아래로 흘러 내려갔다. 하지만 방사성동위원소 연대측정은 그것의 연대가 그랜드 캐니언 퇴적지층 아래에 놓여있는 용암보다 더 오래되었다는 모순된 결과를 나타내었다. 불일치하는 방사성동위원소 연대측정에 대한 자세한 내용을 보려면 여기를 클릭하라. (아래 링크 글 "그랜드 캐니언에서 전 지구적 홍수의 10가지 증거들" 참조).

*참조 : 현무암 마그마의 빠른 상승

http://creation.kr/Catastrophic/?idx=1288263&bmode=view

고속으로 상승된 마그마는 젊은 지구를 가리킨다.

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289473&bmode=view

마그마의 빠른 상승에 관한 새로운 연구 : 거대한 용암 대지는 빠르게 만들어질 수 있었다.

http://creation.kr/Geology/?idx=1290544&bmode=view

안산암질 용암의 기원은?

http://creation.kr/Geology/?idx=1290559&bmode=view

거대한 콜롬비아 용암대지는 홍수 중에 형성되었는가?

http://creation.kr/Sediments/?idx=1288577&bmode=view

화강암의 격변적 형성

http://creation.kr/YoungEarth/?idx=1289406&bmode=view