화산가스

요약 마그마에는 강한 압력으로 다양한 가스가 용해되어 있다. 화산가스는 압력의 감소로 화산에서 분출하는 가스를 말하며, 수증기가 대부분이고 그 밖에 이산화탄소·이산화황·수소·질소·황화수소 등으로 이루어진다.

화산이 활동할 때는 많은 양의 가스를 뿜어내는데, 가스의 대부분은 수증기(60~90%)이다. 수증기의 대부분은 지하수나 화구호수 및 해수와 같은 표층수가 섞인 것이다. 수증기는 외래 기원의 것이 있으나, 지각 내부에서 수소와 산소가 화합하여 생긴 물이 수증기로 분출되기도 하는데, 이와 같은 물을 초생수 또는 처녀수라고 한다. 외래성의 물이 지온에 의해 가열되여 발생하는 폭발을 수증기 폭발이라고 한다.

가장 일반적인 화산가스는 이산화탄소, 수증기, 이황화탄소, 황화수소이다. 화산가스의 주 성분에는 SO₂(아황산 가스)가 포함된다. SO₂는 생물에게 유독함과 동시에 산성비의 원인이 되는 가스이다. 또한 수소, 헬륨, 질소, 염화수소, 플루오린화수소, 수은 같은 소량의 휘발성 원소나 혼합물도 포함되어 있다. 마그마로부터 방출되는 특정 가스 혼합물들은 온도, 압력, 휘발성 원소 성분들에 따라 변화한다.

산소는 화산가스 성분 변화에 중요한 역할을 한다. 산소가 부족하면 메테인, 수소, 황화수소가 안정하나 화산가스가 대기와 섞이면 이산화탄소, 수증기, 이황화탄소가 안정하다. 일부 가스는 고압에서 다른 가스보다 마그마에 잘 녹지 않고 분리된다. 이산화탄소는 지하 40km에서 마그마로부터 분리되기 시작하나 황은 마그마가 지표에 거의 도달할 때까지도 방출되지 않는다.

그 밖에 소량의 수소, 일산화탄소, 황 및 염소 등이 있다. 황화수소, 염산, 황산, 철, 칼륨 및 금속의 휘발성 염화물로 된 여러 화합물도 분출한다. 황과 염화물은 종종 식은 암석의 표면에 침전되기도 하며, 염소의 일부는 바다 소금의 근원이 된다. 이외에  F, B, N, Ar, He 등과 같은 여러 성분을 많이 분출한다.

또한 화산가스들은 바닷물의 근원으로 여겨지기 때문에 화산가스의 성분을 파악하는 것은 과학자들에게 중요하다. 더구나, 화산 분출은 대기를 구성하는 가스들의 중요한 공급원이다. 하와이 화산의 분출 때 얻은 시료들에 대한 분석 결과, 이들 가스는 70%의 수증기, 15%의 이산화탄소, 5%의 질소, 5%의 황 그리고 소량의 염소, 수소, 아르곤으로 구성되어 있음이 밝혀졌다.