방패화산

Shield volcano
하와이의 방패 화산인 마우나 로아.
고대 그리스 전사의 방패인 원형과 완만한 경사면, 중앙에 솟아 있는 부분은 많은 방패 화산들이 공유하는 모양입니다.

방패 화산은 낮은 지형 때문에 이름 붙여진 화산의 한 종류로, 땅 위에 놓여있는 전사방패를 닮았습니다.그것은 성층 화산에서 분출된 점성이 높은 용암보다 더 멀리 이동하고 더 얇은 흐름을 형성하는 고도의 유체(저점도) 용암의 분출에 의해 형성됩니다.반복적인 분출은 넓은 용암층을 꾸준히 축적시켜 방패 화산의 독특한 형태를 만듭니다.

방패 화산은 액체 상태의 저규소 용암이 암석 행성의 표면에 도달하는 모든 곳에서 발견됩니다.그러나, 이 화산들은 뜨거운 곳이나 대륙간 균열 [1]화산과 관련해양화산의 가장 특징적인 것입니다.그 화산들은 타무 마시프와 [2]마우나 로아 같은 지구상에서 가장 큰 화산들을 포함합니다.거대한 방패 화산은 화성[3] 올림푸스 몬스와 [4]금성사파스 몬스를 포함태양계의 다른 행성에서 발견됩니다.

어원

'방패화산'이라는 용어는 1888년 오스트리아 지질학자 에두아르트 수스에 의해 만들어졌고 [5][6]1910년까지 영어로 불렸던 독일어 용어 쉴드불칸에서 유래했습니다.

지질학

구조.

방패화산의 구조적 특징을 나타내는 도면

방패 화산은 특정한 마그마적 구성의 결과인 구조적 형태로 다른 세 개의 주요 화산 유형인 성층 화산, 용암 돔, 그리고 신더콘과 구별됩니다.이 네 가지 형태 중에서, 방패 화산은 가장 점성이 적은 용암을 분출합니다.성층 화산과 용암 돔은 점성이 높은 흐름의 산물이고, 신더콘은 폭발적으로 폭발하는 테프라로 구성되어 있는 반면, 방패 화산은 시간이 지남에 따라 넓고 부드럽게 경사진 [7][8]"방패"라는 이름의 넓은 동굴을 생성하는 매우 유동적인 용암의 완만한 분출의 산물입니다.이 용어는 일반적으로 현무암 방패에 적용되지만, 때때로 특히 강력한 폭발 폭발로 인한 파편적 물질의 축적으로 형성되는 다양한 마그마 구성의 더 희귀한 스커티폼 화산에도 적용됩니다.그리고 비정상적으로 유동적인 규장질 마그마에 의해 형성된 더 희귀한 규장질 용암 방패.화쇄성 방패의 예로는 파푸아 뉴기니의 빌리 미첼 화산과 [9][10]칠레퓨리코 복합물이 있습니다. 펠리스 방패의 예로는 [11]캐나다 브리티시 콜롬비아일가쿠즈 산맥이 있습니다.방패 화산은 세계 여러 곳에 존재하는 광대한 용암 고원과 홍수 현무암과 기원이 비슷합니다.이것들은 선형 균열 분출구를 따라 발생하는 분출 특징이며 식별 가능한 1차 분출 [7]중심이 없기 때문에 방패 화산과 구별됩니다.

활동적인 방패 화산은 극도로 긴 시간에 걸쳐 거의 연속적인 폭발 활동을 경험하며, 이로 인해 극도로 큰 [8]차원에 도달할 수 있는 건물들이 점진적으로 축적됩니다.홍수 현무암을 제외하면 성숙한 방패는 [12]지구상에서 가장 큰 화산 지형입니다.세계에서 가장 큰 지하 화산인 마우나 로아의 정상은 해발 4,169 m (13,678 ft)에 위치해 있고, 그것의 기초에서 폭이 60 m (100 km)가 넘는 그 화산은3 약 80,000 km (19,000 큐미)[13][8]의 현무암을 포함하고 있는 것으로 추정됩니다.화산의 질량은 매우 커서 지각을 8킬로미터(5마일)[14] 더 아래로 떨어뜨렸습니다.이 침하와 해저 위 화산의 높이를 설명하면, Mauna Loa의 폭발 역사가 시작될 때부터의 "진정한" 높이는 약 17,170 [15]m입니다.이에 비해 에베레스트 [16]산의 높이는 8,848 m (29,2013년 9월, 휴스턴 대학윌리엄 새거(William Sager)가 이끄는 팀은 이전에 알려지지 않은 거대한 해저 방패 화산인 타무 마시프(Tamu Massif)의 발견을 발표했습니다. 타무 마시프는 약 450km x 650km (280x400m)의 지역에 있는, 지구상에 알려진 모든 화산들을 왜소하게 만듭니다.하지만 화산의 범위는 [17]확인되지 않았습니다.

방패 화산은 완만한 경사(대개 2°~3°)를 가지고 있으며, 정상 부근에서 평평해지기 전에(대개 약 10°까지) 점차 가파른 경사를 가지고 있으며, 전체적으로 위로 볼록한 모양을 형성합니다.그들의 키는 보통 그들의 [8]폭의 20분의 1 정도입니다."전형적인" 방패 화산의 일반적인 형태는 전 세계적으로 거의 차이가 없지만, 그 크기와 형태적인 특징에 있어서는 지역적인 차이가 있습니다.캘리포니아와 오리건 주에서 발견되는 전형적인 방패 화산은 지름이 3~4마일(5~6km), [7]높이가 1,500~2,000피트(500~600m)인 반면, 멕시코 중부 미초아칸-과나후아토 화산지대의 방패 화산은 높이가 평균 340m(1,100피트), 폭이 평균 4,100m(13,500피트)로 경사각이 평균 9.4°이고 평균이 평균입니다.1.7km3(0.4쿠미)[18]의 부피.

균열 지대는 다른 화산 유형에서 보기 드문 방패 화산에서 널리 발견되는 특징입니다.하와이 화산의 작고 대칭적인 사촌들에[8] 비해 크고 분산된 모양은 균열 분출에 기인합니다.하와이에서 균열 분출은 흔합니다. 대부분의 하와이 분출은 주요 균열선을 따라 소위 "불의 벽"으로 시작하여 소수의 지점으로 집중됩니다.이것은 그들의 비대칭적인 모양을 설명하는 반면, 아이슬란드 화산은 정상 칼데라에 의해 지배되는 중심 분출의 패턴을 따르며, 용암이 더 고르게 분포하거나 [13][8][19][20]대칭되도록 합니다.

분출특성

하와이 분화도.(키: 1).화산재 기둥 2 용암분수 3분화구 4 용암호 5호후마롤 6 용암류 7용암과 화산재 8층.9층.10호실.마그마 도관 11.마그마 12호실.Dike) 큰 버전이 있으면 클릭합니다.

현재 방패 화산 폭발의 특징에 대해 알려진 대부분의 것들은 과학적 접근성 [21]때문에 지금까지 모든 방패들 중 가장 집중적으로 연구된 하와이 섬의 화산들에 대한 연구들로부터 얻어졌습니다; 그 섬은 방패 화산주의의 전형적인 천천히 움직이는, 분출물에 이름을 붙였습니다.하와이 [22]분출이라고 알려져 있습니다.화산 사건 중 가장 폭발성이 낮은 이 분출물은 기체 함량이 낮은 고유동성의 현무암 용암을 분출하는 것이 특징입니다.이 용암들은 응고되기 전에 다른 분출 유형의 용암들보다 훨씬 더 먼 거리를 이동하며, 극도로 넓지만 상대적으로 얇은 마그마 시트들을 형성합니다.[13][8][19]오랜 시간에 걸쳐 쌓인 낮은 양의 용암은 천천히 성숙한 [13]방패 화산의 특징적으로 낮고 넓은 윤곽을 형성합니다.

또한 다른 폭발 유형과 달리 하와이의 폭발은 분산된 균열 분출구에서 종종 발생하며, 화산의 균열 구역의 특정 위치에 빠르게 사그라지고 집중되는 큰 "불의 장막"으로 시작합니다.한편, 중심 환기구 분출은 종종 수백 미터 이상의 높이에 도달할 수 있는 큰 용암분수의 형태를 취합니다.용암분수에서 나오는 입자들은 보통 땅에 닿기 전에 공기 중에서 식어서, 연소된 스코리아 조각들이 축적되지만, 특히 공기가 화쇄암으로 가득 차면, 주변의 열 때문에 충분히 빨리 식지 못하고, 여전히 뜨거운 상태로 땅에 부딪혀서 스패터콘으로 축적됩니다.만약 분출 속도가 충분히 높다면, 그것들은 심지어 쪼개진 용암 흐름을 형성할 수도 있습니다.하와이 화산 폭발은 1983년 1월 [19]3일부터 2018년 4월까지 지속적으로 폭발했습니다.

하와이 분출의 흐름은 구조적 특성에 따라 비교적 매끄럽고 밧줄 같은 질감으로 흐르는 파호회 용암과 더 밀도가 높고 점성이 있으며 더 느리게 움직이는 파호회 용암으로 나눌 수 있습니다.이러한 용암 흐름은 두께가 2~20m(10~70피트)에 이를 수 있습니다.용암 흐름은 압력을 통해 이동하는데, 흐름의 일부가 굳어진 앞쪽은 용암이 흐를 때까지 뒤에서 흐르는 용암의 덩어리 때문에 가파르고, 그 뒤에 있는 일반적인 덩어리는 앞으로 이동합니다.흐름의 꼭대기는 빠르게 식지만, 흐름의 용융된 아랫배는 그 위의 고화암에 의해 완충되며, 이 메커니즘에 의해 ʻaʻa 흐름은 오랜 시간 동안 움직임을 유지할 수 있습니다.이와 대조적으로 파호회는 더 일반적인 시트로 이동하거나 용암 기둥을 스네킹할 때 용암 "발톱"이 발달함으로써 이동합니다.용암 부분의 점성이 증가하거나 국소 지형 부분의 전단 응력이 증가하면 파호회 흐름이 ʻaʻa로 이동할 수 있지만, 그 반대는 발생하지 않습니다.

비록 대부분의 방패 화산들은 부피로 보면 거의 전적으로 하와이산이고 기원은 현무암이지만, 그것들은 거의 전적으로 그렇게 되지 않습니다.알래스카의 Wrangell산멕시코의 Cofre de Perote와 같은 일부 화산들은 역사적인 마그마 분출 특성이 의심스러울 정도로 충분히 큰 변동을 보이는데, de Perote에 대한 한 지질학적 연구는 대신 [24]"복합 방패와 같은 화산"이라는 용어를 제시하기까지 했습니다.대부분의 성숙한 방패 화산은 그들의 옆구리에 여러 개의 원추형을 가지고 있는데, 끊임없는 활동 동안 흔히 나타나는 테프라 분출의 결과이자 화산의 현재와 [12][19]이전의 활동적인 장소의 표시입니다.이 기생 원뿔들의 예로는 Kīlauea에 있는 puʻuʻʻo가 있는데, 1983년 이래로 계속된 활동으로 알려진 역사상 가장 오래 지속된 균열 분출 장소 중 하나에 2,290 피트 (698 미터) 높이의 원뿔을 만들었습니다.

하와이 방패 화산은 어떠한 판 경계 근처에도 위치하지 않습니다; 이 섬 사슬의 화산 활동은 핫스팟으로 알려진 마그마의 융기에 대한 해양 판의 움직임에 의해 분포됩니다.수백만 년에 걸쳐, 대륙을 움직이는 지각 운동은 또한 해저를 가로지르는 긴 화산 흔적을 만들어냅니다.하와이와 갈라파고스 방패 그리고 그들과 같은 다른 핫스팟 방패들은 해양 섬 현무암으로 만들어졌습니다.그들의 라바는 나트륨, 칼륨,[26] 알루미늄함량이 높은 것이 특징입니다.

방패 화산에서 흔히 볼 수 있는 특징으로는 [27]용암 동굴이 있습니다.용암동굴은 용암이 굳어지면서 형성된 동굴 같은 화산 직선입니다.이러한 구조는 튜브의 벽이 내부의 [28]용암을 절연시킴에 따라 용암의 전파를 더욱 촉진시킵니다.용암 튜브는 방패 화산 활동의 많은 부분을 차지할 수 있습니다. 예를 들어, 켈라우에아를 형성하는 용암의 58%가 용암 튜브에서 [27]나온 것으로 추정됩니다.

일부 방패 화산 분출에서는 현무암 용암이 중앙 분출구 대신 긴 균열에서 쏟아져 나오며, 넓은 고원 형태의 긴 화산 물질 띠로 시골을 뒤덮습니다.이 유형의 고원은 아이슬란드, 워싱턴, 오리건, 아이다호에 존재합니다. 가장 눈에 띄는 고원은 아이다호의 스네이크 강과 워싱턴과 오리건의 콜롬비아 강을 따라 위치하고 있으며,[13] 두께는 1mi (2 km) 이상으로 측정되었습니다.

칼데라는 방패 화산에서 흔히 볼 수 있는 특징입니다.그들은 화산의 수명에 걸쳐 형성되고 개혁됩니다.긴 분출 기간은 원뿔을 형성하고 시간이 지남에 따라 붕괴되어 칼데라를 형성합니다.칼데라는 종종 점진적인 분출로 채워지거나 다른 곳에서 형성되며, 이러한 붕괴와 재생의 순환은 화산의 [12]수명 전반에 걸쳐 일어납니다.

방패 화산에서 물과 용암 사이의 상호작용은 일부 분출을 수화산으로 만들 수 있습니다.이러한 폭발적인 폭발은 보통의 방패 화산[12] 활동과는 확연히 다르며 특히 하와이 제도[19]수상 화산에서 많이 일어납니다.

분배

방패 화산은 전세계적으로 발견됩니다.그들은 하와이-황제 해산 사슬갈라파고스 제도와 같은 핫스팟(지표 아래의 마그마가 위로 솟아오르는 지점)이나 아이슬란드 방패와 동아프리카의 방패 화산과 같은 더 일반적인 균열 지대에 형성될 수 있습니다.방패 화산은 일반적으로 섭입과 관련이 없지만, 섭입대에서 발생할 수 있습니다.Lassen 화산 국립공원의 Prospect Peak 만 아니라 Oregon의 Pelican Butte와 Belknap Crater를 포함하여 많은 예들이 캘리포니아와 오리건에서 발견됩니다.세계에서 가장 큰 타무 마시프(Tamu Massif)와 같은 바다 분지에서 많은 방패 화산이 발견되지만 내륙에서도 발견될 수 있습니다. 동아프리카가 그 [29]한 예입니다.

하와이-황제 뱃머리 사슬

세계에서 가장 크고 눈에 띄는 방패 화산 체인은 태평양에 있는 핫스팟 화산 체인인 하와이안-황제 해산 체인입니다.그 화산들은 성장과 [30]죽음의 뚜렷한 진화 패턴을 따르고 있습니다.이 사슬은 적어도 43개의 주요 화산을 포함하고 있으며, 쿠릴-캄차카 해구 근처에 있는 메이지 해산은 8천 5백만 년이 되었습니다.[31]

그 체인의 가장 어린 부분은 하와이인데, 그 화산들은 잦은 균열 분출, 큰 크기 (볼륨이 수천 킬로미터3), 그리고 거칠고 분산된 모양으로 특징지어집니다.균열 지대는 이 화산들의 두드러진 특징이며 겉보기에는 무작위한 화산 [8]구조를 설명합니다.그들은 하와이 핫스팟 위의 태평양 판의 이동에 의해 연료가 공급되며, 총 750,0003 km (179,935 km)[32]가 넘는 길이의 2,600 km (1,616 mi)의 화산, 환초, 그리고 해저산의 긴 체인을 형성합니다.

이 사슬은 해발 4,170 m (13,680 ft) 높이에 있고, 워터 라인 아래에서 13 km (8 mi) 더 나아가 지각 속으로 약 80,0003 km (19,000 큐미)의 [27]암석에 이르는 방패 화산인 마우나 로아를 포함합니다. 다른 하와이 방패 화산인 Kīlauea는 지구에서 가장 활발한 화산 중 하나이며, 가장 최근의 분화는 2021년에 발생했습니다.

갈라파고스 제도

갈라파고스 제도는 에콰도르에서 서쪽으로 약 1,100 km (680 mi) 떨어진 곳에 있는 방패 화산과 용암 고원으로 구성된 고립된 화산 집합입니다.그들은 갈라파고스 핫스 핫스팟에 의해 구동되며 [26]약 420만년에서 700,000년 사이입니다.가장 큰 인 이사벨라는 여섯 개의 연합된 방패 화산으로 구성되어 있으며, 각각 커다란 정상 칼데라로 묘사되어 있습니다.가장 오래된 섬인 에스파뇰라와 가장 어린 페르난디나도 대부분의 다른 [33][34][35]섬들처럼 방패 화산입니다.갈라파고스 제도는 갈라파고스 플랫폼으로 알려진 큰 용암 고원에 자리잡고 있습니다.이 플랫폼은 [36]섬의 바닥에 지름 174마일(280km) 이상 뻗어 있는 360~900m(1,181~2,953ft)의 얕은 수심을 형성합니다.1835년 찰스 다윈이 HMS 비글 번째 항해 중 이 섬을 방문한 이후, 6개의 다른 방패 [33][35]화산으로부터 60번 이상의 폭발이 기록되었습니다.21개의 신생 화산 중 13개가 활동 [26]중인 것으로 간주됩니다.

세로 아줄은 이사벨라 섬의 남서부에 있는 방패 화산으로 갈라파고스에서 가장 활발한 화산 중 하나로 2008년 5월에서 6월 사이에 마지막으로 분화했습니다.키토에 있는 국립 폴리테크닉 학교의 지구물리학 연구소에는 안데스 화산대와 갈라파고스 제도에 있는 에콰도르의 수많은 활화산을 감시하는 역할을 하는 지진학자와 화산학자[37] 구성된 국제적인 팀이 있습니다. 컴브레는 2009년 [38]4월 11일부터 분출하고 있는 페르난디나 섬의 활성 방패 화산입니다.

갈라파고스 섬들은 지질학적으로 그렇게 큰 사슬에 비해 젊고, 그들의 균열 지대의 패턴은 하나의 북서쪽과 하나의 동서쪽의 두 가지 경향 중 하나를 따릅니다.갈라파고스 방패의 용암의 구성은 하와이 화산의 용암과 현저하게 비슷합니다.이상하게도, 그들은 대부분의 핫스팟과 연관된 동일한 화산 "선"을 형성하지 않습니다.그들은 이 점에서 유일한 것이 아닙니다. 북태평양에 있는 콥-아이켈버그 씨마운트 체인은 이러한 세분화된 체인의 또 다른 예입니다.게다가, 그 화산들 사이에 명확한 나이의 패턴이 없고, 복잡하고 불규칙한 창조의 패턴을 암시합니다.이 섬들이 어떻게 형성되었는지는 지질학적인 수수께끼로 남아있지만, 몇 가지 이론들이 [39]제시되고 있습니다.

아이슬란드

Skjaldbreiður는 아이슬란드의 방패 화산으로, 그 이름은 아이슬란드어로 넓은 방패를 의미합니다.

대서양 중앙의 발산적인 지각판 경계인 대서양 중앙 능선 너머에 위치한 아이슬란드는 다양한 [20]유형의 약 130개의 화산이 있는 곳입니다.아이슬란드 방패 화산은 일반적으로 홀로세 시대로 5,000년에서 10,000년 사이입니다.화산들은 또한 서부와 북부 화산지대에 있는 두 개의 띠에서 발생하는 매우 좁은 분포입니다.하와이의 화산처럼, 그들의 형성은 처음에 몇 개의 폭발 중심에서 시작하여 한 지점에 집중되고 집중됩니다.주 방패가 형성되고 [36]용암과 함께 초기 폭발로 인해 형성된 작은 방패들을 묻습니다.

아이슬란드의 방패는 대부분 작은 크기(~15km3/4km/4km)이며 대칭적이며(표면 지형에 영향을 받을 수 있지만), 정상 [36]칼데라에서 분출되는 것이 특징입니다.그것들은 톨레이아이트 올리빈 또는 피크리틱 현무암으로 구성되어 있습니다.홀레이아이트 실드는 피치 [40]실드보다 넓고 얕은 경향이 있습니다.그들은 다른 방패 화산들이 하는 칼데라 성장과 파괴의 패턴을 따르지 않습니다; 칼데라는 형성될 수 있지만, 그것들은 일반적으로 [8][36]사라지지 않습니다.

동아프리카

동아프리카에서, 화산 활동은 동아프리카 지구대의 발달과 근처의 핫스팟에 의해 발생합니다.어떤 화산들은 둘 다와 상호작용을 합니다.성층 화산이 더 흔하지만, 방패 화산은 아프리카 해안과 틈 근처에서 발견됩니다.연구가 희박하지만, 모든 화산이 홀로세 시대라는 사실은 화산 중심지가 얼마나 젊은지를 반영합니다.동아프리카 화산 활동의 흥미로운 특징 중 하나는 용암 호수의 형성을 위한 것입니다. 다른 곳에서는 극히 드문 이 반영구적인 용암체는 아프리카 화산 폭발의 [41]약 9%에서 형성됩니다.

아프리카에서 가장 활발한 방패 화산은 Nyamuragira 입니다.방패 화산의 폭발은 일반적으로 거대한 정상 칼데라 안에 있거나 화산의 측면에 있는 수많은 갈라진 틈과 원뿔에 집중되어 있습니다.가장 최근 세기의 용암류는 정상에서 30km 이상 떨어진 측면을 따라 뻗어 있으며, 키부 호수까지 도달합니다.에티오피아의 에르타 에일은 또 다른 활화산이며, 적어도 1967년부터 아마도 1906년부터 [41]활동하고 있는 영구적인 용암 호수를 가진 세계에서 몇 안 되는 장소 중 하나입니다.다른 화산 중심지로는 거대한 방패 칼데라인 [42]메넨가이케냐의 마르사비트 산이 있습니다.

외계 방패 화산

올림푸스 몬스, 꼭대기, 하와이 섬 체인, 아래를 보여주는 축척 이미지입니다.화성의 화산은 지구에서 발견되는 것보다 훨씬 큽니다.

방패 화산은 지구에만 국한된 것이 아닙니다; 그것들은 화성, 금성, 목성의 위성 [43]Io에서 발견되었습니다.

화성의 방패 화산은 지구의 방패 화산과 매우 비슷합니다.두 행성 모두 부드럽게 경사진 옆구리를 가지고 있고, 중심 구조를 따라 분화구가 붕괴되어 있으며, 매우 유동적인 용암으로 만들어져 있습니다.화성의 화산 특징은 1976-1979년 바이킹 탐사에서 처음으로 자세히 연구되기 훨씬 전에 관찰되었습니다.화성의 화산들과 지구의 화산들 사이의 주요한 차이점은 크기에 관한 것입니다; 화성의 화산들은 높이가 14 mi (23 km)에 이르고 직경이 370 mi (595 km)에 이르며, 6 mi (10 km) 높이, 74 mi (119 km) 넓이의 하와이 [44][45][46]방패보다 훨씬 큽니다.이들 중 가장 높은 올림푸스 산은 태양계의 어떤 행성에서도 가장 높은 것으로 알려져 있습니다.

금성에는 지구에서 발견되는 것보다 더 넓은 표면적을 가진 훨씬 평평한 150개 이상의 방패 화산이 있으며, 일부는 직경이 700km [47]이상입니다.이들 중 대부분은 오래 전에 멸종되었지만, 금성 익스프레스 우주선의 관측을 통해 많은 것들이 여전히 [48]활동적일 수 있다고 제안되었습니다.

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