용암이 만들어 낸 주상절리(柱狀節理, Columnar Joint)
마그마에서 분출한 1,000℃ 이상의 뜨거운 용암은 상대적으로 차가운 지표면과 접촉하는 하부와 차가운 공기와 접촉하는 상부에서부터 빠르게 냉각됩니다. 빠르게 냉각하는 용암은 그만큼 빠르게 수축하게 되어 용암의 표면에는 오각형 또는 육각형 모양의 틈(절리)이 생기게 됩니다. 이렇게 냉각 수축 작용으로 생긴 틈이 수직 방향으로 연장되어 발달하면 기둥모양(주상)의 틈(절리)이 생기게 되는데 이를 주상절리(柱狀節理, Columnar Joint)라 부릅니다.
이론상으로는 벌집처럼 수축하면서 육각기둥모양이 되지만 실제로는 3-7각형의 다양한 형태의 기둥들이 만들어집니다. 기둥의 직경은 수 센티미터에서 수 미터 단위까지에 이릅니다. 기둥의 높이 역시 수 미터에서 백 미터 규모까지 다양하게 나타납니다. 용암이 식는 속도와 방향에 따라 주상절리의 모양과 크기가 결정됩니다. 화산암(火山岩) 암맥이나 용암(熔岩), 용결응회암(熔結凝灰岩) 등에서 생성됩니다.
주상절리가 만들어지는 이유는 마그마의 외부 표면이 급속도로 식어서 굳으면 내부의 마그마는 외부의 굳어진 벽을 뚫지 못하고 그대로 굳어지면서 수축하기 때문입니다. 이 때 상하 방향은 중력 때문에 길이를 유지하지만 좌우 방향은 잡아 줄 힘이 없어 수축하면서 갈라져 주상절리가 만들어집니다.
절리란 암석에 힘이 가해져서 생긴 갈라진 틈을 말합니다. 단층과는 구별되는데 다른 점은 상대적인 이동이 없다는 것입니다. 면에 평행한 일그러짐이 있는 것을 단층이라고 하는데 절리의 경우 틈새나 단면을 따라가면 일그러짐이 거의 없는 것을 말합니다.
절리는 쪼개지는 방향에 따라서 판상절리와 주상절리가 있는데 주상절리는 단면의 모양이 다각형인 기둥 모양을 이루게 됩니다. 지질학적으로 절리는 암석이 완전히 식은 후 지표에 노출되면서 풍화 등의 과정을 거쳐 만들어지는 2차적인 구조인데 주상절리는 그 형성 과정이 특이한 편에 속합니다.
주상절리의 형성 원리를 살펴보면, 뜨겁게 흘러내린 용암이 주변의 차가운 환경과 만나게 되면서 표면부터 식게 됩니다. 그런데 용암이 식으면서 만들어지는 균열이 하부층으로 전파되면서 하부층의 열기가 빠져나가는 것을 돕게 됩니다. 그러면 다시 또 수축이 일어나고 한층 아래로 균열이 전달됩니다.
이렇게 균열이 전파되는 형태를 생각해 보면, 균열의 발달 방향이 등온도선을 따라 수직으로 발달할 것이라는 점을 추측할 수 있습니다. 따라서 주상절리의 형태는 중력의 방향은 별로 의미가 없으며 용암이 식을 때 등온도선이 어떻게 분포했느냐가 중요합니다.
용암이 작은 하천이나 땅의 갈라진 틈을 따라 흐르다가 식을 때 수평 방향으로 발달한 주상절리가 만들어집니다. 이른바 누워있는 주상절리(와상 주상절리)가 형성되는 것입니다. 또한, 특정 균열이 특히 강하게 발달하여 그 곳으로 열기가 잘 빠져나간다면 균열의 끝단으로부터 부채꼴 모양으로 발달하는 주상절리도 볼 수 있습니다.
세계적으로 유명한 주상절리 지대는 영국 북아일랜드 북부 해안에 있는 자이언트 코즈웨이(Giant's Causeway)입니다. 약 6,000만 년 전에 일어난 화산활동으로 생성된 것으로 약 40,000개의 육각형 기둥이 거대한 지형을 이루고 있습니다. 그리고 아르메니아 가르니(Garni) 계곡에 있는 주상절리도 유명합니다. 우리나라 제주도 해안에는 기둥 모양의 주상절리가 절벽을 이루고 있으며, 유명한 정방폭포와 천지연폭포가 이런 지형에 형성된 폭포입니다.
참고자료 : https://namu.wiki/w/주상절리 [보기]
네이버 백과(두산백과)
