백과

화산성

동굴 화산암이 노출된 곳에 여러 가지 종류와 크기의 동굴이 나타나게 된다.

이 경우는 석회암지대에서와 같이 기반암의 융해 때문이 아니라 흐르는 용암류와 화산 가스에 의하여 형성된다. 화산성 동굴은 지표면에 매우 가깝게 형성되기 때문에 침식작용에 의하여 쉽게 파괴된다. 때문에 화산성 동굴은 2,000만 년 이후의 최근의 용암류에서 발견되곤 한다.

용암 튜브(lava tube)는 가장 길고 가장 복잡한 화산성 동굴로서, 화산 초기에 화구로부터 흘러내렸던 용암의 통로이다.

용암 튜브는 매우 유동성이 큰 용암에서 가장 잘 발달하는데, 파호이호이(pahoehoe：하와이 제도의 점성이 적고 유동성이 큰 용암류) 용암으로 알려진 현무암형에서 전형적으로 나타난다. 형성과정은 다음과 같다. 화구 근처에서의 용암류의 흐름은 하곡과 같은 어떤 자연적 통로에 의해서 방향이 정해진다. 흐름이 사면 아래에 이르게 되면 그 양측 벽은 엉겨붙게되어 통로를 제한하게 되고 그 이후의 용암은 점진적으로 좁아지는 이 통로를 따라 흐른다.

이 단계에서 용암은 좁은 협곡안에서 상대적으로 빠른 속도로 흐른다.

점차로 흐름의 표면이 굳어지기 시작하고 흐름을 따라 표류해왔던 이 굳어진 용암각이 표면을 덮게 된다. 표면이 각질처럼 굳어짐에 따라 용암의 흐름도 실린더처럼 된 터널 내에 한정된다. 화구에서 용암의 공급이 끝나면 동굴 속에서 모두 빠져나가게 된다. 터널 속에 남아 있는 용암이 단계적으로 빠져나가 터널의 벽에 선반형의 내부지형이 형성될 수도 있다.

천장으로부터 떨어지는 용암이 응집되어 용암종유석을 형성하고, 바닥으로 떨어진 용암은 용암석순을 형성한다. 용암 튜브의 바닥은 용암 흐름에 평행하게 새끼줄 모양의 무늬를 가진다. 바닥에는 또한 용암폭포, 용암연못, 그리고 층층이 중복된 것 등의 여러 모습들이 응고된 채로 발견된다. 가장 단순한 형태의 용암 튜브는 화산 사면방향으로 형성된 폭이 일정한 긴 터널이다. 용암 튜브의 지붕은 마침내 부서져 내리며 천창(天窓)을 형성한다.

이러한 천장의 붕괴는 위쪽 부분에서 먼저 일어나게 되는데, 그 결과 이 뚫어진 천창을 통해 고산의 찬공기가 들어와서 천장이 무너지지 않은 아래쪽 동굴에 찬공기를 가두어 그 안의 물이 얼어서 그 이듬해 여름까지 녹지 않는 석빙고의 역할을 하는 곳도 있다. 용암류가 아래쪽에서 분류(分流)할 때 가지가 벌어진 용암 튜브를 형성하고, 새로운 용암류가 기존의 용암 튜브 위로 흐를 때 제2의 용암 튜브가 만들어질 수 있다.

때로는 그 전의 동굴 지붕을 흐르던 용암류가 오래된 동굴의 천장을 뚫고 흘러 연결되기도 한다. 대부분의 용암류는 아주 얇기 때문에 용암 튜브는 지표 가까이에 형성된다. 지붕의 일부가 붕괴되면서 용암 튜브가 발견되지만 이것으로 전체 동굴을 확인하기는 어렵다.

이밖에 용암 튜브와 다른 과정으로 만들어지고 규모가 작은 3가지 용암동굴이 있는데 프레셔릿지 동굴(pressure-ridge care), 스패터콘 동굴(spatter-cone chamber), 기포동굴(blister cave)이 그것이다.

용암류의 굳어진 각은 가끔 그 밑을 흐르는 용암으로부터 좌굴작용(坐屈作用：종축방향의 압력이 많이 가해질 때 그 압력이 어느 한계를 넘으면 이와 직각을 이루는 횡적 방향의 압력이 생기는 것)을 받게 된다. 이와 같은 좌굴작용에 의해서 형성된 프레셔릿지는 흐름의 장축에 대하여 직각으로 형성된다. 프레셔릿지 동굴은 높이가 1~2m이고, 거의 3각형의 단면을 가지며, 수m~수백m의 길이를 갖고 있다. 액체상태의 용암류는 터널 지붕의 깨어진 틈을 통하여 위로 밀려나올 수 있으며 이때 표면이 응고되어 원추형의 지형(스패터콘)을 형성한다.

만약에 주 통로로부터 용암이 빠져나가게 되면 이 원추지형 속에 아직 굳지 않은 용암이 따라서 빠져나가게 되고, 이 원추형 지형 아래는 공동이 생긴다. 이렇게 형성된 스패터콘 동굴의 길이는 수m에서 수십 m에까지 이른다. 용암이 아직 액체상태일 때 그속에 갇혀있는 수증기나 가스가 소규모의 기포(氣泡)를 만들 수 있는데 이것이 굳어져서 돔상의 기포동굴을 만든다. 직경이 1m에서 수m에 달하고, 휘발성이 많은 용암에서 잘 형성된다.