하와이 사람

팀버힐(Timber Hill) 현무암은 몬태나주 남서부가 매우 다른 모습을 보였고 격렬한 화산 폭발이 일어났던 과거의 이야기를 말해줍니다.

Yellowstone Caldera Chronicles는 Yellowstone Volcano Observatory의 과학자와 협력자들이 쓴 주간 칼럼입니다. 이번 주 기고자는 몬태나 광산 및 지질학국의 지질학자인 Jesse Mosolf의 글입니다.

매년 여름마다 수많은 지질학 학생들이 대학 관석 과정의 일환으로 팀버힐 현무암을 연구하고 지도 작성하기 위해 몬태나 주 딜런 남동쪽 스위트워터 힐스에 모입니다. 팀버힐(Timber Hill) 현무암은 현재 이 지역에서 눈에 띄는 메사를 형성하고 있는 고대 용암류로, 도로가 스프링브룩 크릭(Springbrook Creek) 교차점 근처 우뚝 솟은 검은 현무암 절벽 아래를 지나가는 스위트워터 캐니언(Sweetwater Canyon)보다 높이 서 있습니다. 여기에서 학생들은 팀버힐 현무암의 화산학을 조사하고 그 기원에 대해 숙고할 기회를 갖게 됩니다. 결국, 몬태나 남서부가 반드시 화산으로 알려진 것은 아닙니다.

지질학자들은 팀버힐 현무암이 고대 용암류에서 탄생했다는 것을 어떻게 알 수 있습니까? 소포는 첫 번째 단서입니다. 암석에 다공성 질감을 부여합니다. 마그마는 가스(주로 이산화탄소와 물)로 가득 차 있으며, 표면에 도달하여 용암류로 분출할 때 엄청난 압력 강하를 경험하며, 이로 인해 용해된 가스가 "분출"되어 거품이 형성됩니다. 갇힌 거품은 용암이 식으면서 "얼어붙습니다". 현무암에는 또한 냉각되어 수축된 뜨거운 암석을 나타내는 주상절리(냉각 균열)가 포함되어 있습니다. 현무암을 망치로 깨뜨리면 신선한 표면에 어둡고 미세한 매트릭스에 자리잡은 감람석, 휘석, 사장석 광물의 작은 결정이 드러납니다. 이 결정 집합은 현무암에서 흔히 볼 수 있으며, 실험실의 지구화학적 데이터는 실리카가 상대적으로 낮고 마그네슘과 철이 높은 구성을 확인합니다. 이는 현무암을 나타냅니다. 종합적으로, 이러한 특징들은 팀버힐 현무암이 분출되어 내리막으로 흘러내린 분출성 용암이었다는 것을 암시합니다. 용암은 옐로스톤 칼데라에서 볼 수 있는 두껍고 반죽 같은 유문암 용암 흐름보다 훨씬 얇았지만, 옐로스톤 시스템의 오래된 칼데라에서 발견되는 현무암 용암 흐름과 크게 다르지 않았습니다.

그러나 용암이 아래로 흘러내렸다면 현재 Sweetwater Creek 위 500피트 높이에 있는 이유는 무엇입니까? 지질학자들은 현대 방사성 연대 측정 기술을 사용해 팀버힐 현무암이 600만년 전에 폭발했다는 사실을 알아냈습니다. 그 당시 몬태나 남서부의 풍경은 매우 달라 보였고, 용암은 지질학자들이 말하는 고대 계곡이라고 불리는 고대 강 계곡으로 흘러내렸을 가능성이 높습니다. 용암은 고생물 계곡 바닥에 축적된 식스마일 크릭 층(Sixmile Creek Formation)의 느슨한 하천 퇴적물 위로 흘러갔으며, 그 자체가 지하 암석으로 절단되었습니다. 현무암은 밑에 있는 퇴적물과 기저 암석에 비해 훨씬 더 저항력이 강하므로 현무암은 밑에 있는 암석 단위를 침식으로부터 보호했습니다. 결국 지형이 역전되어 현재 현대적인 하천 배수구보다 높은 높이에 우뚝 솟은 메사를 만들었습니다.

이 고생대는 정확히 얼마나 오래 되었나요? 그러면 팀버힐 현무암은 어느 화산에서 분출되었습니까? 일부 지질학자들은 현무암이 오래 전에 침식된 근처 화산에서 나온 것이라고 추측합니다. 다른 사람들은 현무암 용암이 헤이즈 화산지대(Heise Volcanic Field)에서 분출했다고 생각합니다. 이 곳은 옐로스톤 열점(Yellowstone hotspot)이 몬타나-아이다호 경계 남쪽의 스네이크 리버 평원(Snake River Plain)을 따라 북동쪽으로 추적하면서 생성된 많은 대규모 화산 중심지 중 하나입니다. Timber Hill 현무암은 Heise에서 80마일 이상 떨어져 있으며 그 사이에 여러 개의 인상적인 산맥이 있어 다음과 같은 질문을 하게 됩니다. 현무암 흐름이 그렇게 멀리 이동하는 것이 가능할까요? 팀버힐(Timber Hill) 현무암의 잔존물은 스위트워터힐(Sweetwater Hills)에서 몬태나 주 리마까지 약 30마일 떨어진 곳에서 추적될 수 있습니다. 리마에서 스네이크 리버 평원까지 용암 흐름의 경로를 파악하기는 더 어렵지만 용암은 추가로 30~50마일을 이동했을 수 있습니다. 일부 사람들에게는 이것이 믿기지 않는 것처럼 보일 수도 있지만 지질학자들은 실제로 긴 현무암 흐름의 수많은 예를 지적할 수 있습니다. 컬럼비아강 현무암층의 용암 흐름은 길이가 수십에서 수백 마일에 달하며 상대적인 휴면 기간 이후 옐로스톤 열점의 출현을 기록할 가능성이 높습니다. 또 다른 잘 알려진 핫스팟은 현대적인 유사점으로 작용합니다. 마우나 로아의 현무암 흐름은 원천 분출구에서 바다까지 여행하면서 하와이 섬을 가로질러 30마일 이상 이동했습니다.