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요약 화구의 일종으로, 화산 폭발 후 빈 마그마방으로 인해 화산 일부가 무너지면서 생긴 솥 혹은 냄비 모양의 분지이다. 지구상의 규모는 직경이 1km 미만에서부터 최대 75km까지 다양하고, 태양계에서 가장 큰 칼데라는 화성에 있는 올림푸스 산으로 최대 직경이 80km에 달한다.

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백두산 천지(칼데라호)

칼데라는 에스파냐어로 냄비(cooking pot)라는 뜻이고, 이는 다시 라틴어 '칼다리아(caldaria)'에서 유래했다. 1820년 독일의 지질학자 레오폴드 폰 부흐(Leopold von Buch)가 카나리아 제도의 화산섬에 있는 와지(움푹 패어 웅덩이가 된 곳)에 처음 사용하였고, 이후 19세기 중반부터 널리 쓰이기 시작했다.

칼데라의 형성

칼데라의 형성은 화산 하부의 마그마방(마그마굄)에 있는 마그마가 지상으로 분출하거나 주변의 균열을 통해 이동하였을 때 일어난다. 충분한 양의 마그마가 분출하면 비어있는 마그마방에 의한 지지력이 없어지고, 마그마방 주위로 원형 단층이 생기면서 상부의 화산체가 무너지게 된다. 이 원형 단층에 마그마가 공급되어 환상 암맥(ring dyke)을 형성한다. 이후에 또 다른 화산폭발 등으로 인해 기존의 칼데라에 새로운 칼데라가 겹쳐서 생기기도 하는데, 이를 복합 칼데라(caldera complex)라고 한다. 또한, 오랜 시간에 걸쳐 침식이 일어나 칼데라의 대부분이 사라지고 하부의 지층이 드러난 구조를 콜드론(cauldron)이라고 한다. 침식이 더 깊이 진행되면 칼데라 하부에 있던 마그마방이 원형으로 지표에 드러나는데, 이 원형 구조(ring structure)는 과거에 칼데라가 있었음을 추정하는 근거가 된다.

화산암 성분에 따른 종류

칼데라의 종류는 화산암의 성분(현무암질, 안산암질, 유문암질)과 관련이 있다. 현무암질 화산에 형성된 칼데라는 하와이의 킬라우에아 화산과 마우나 로아 화산, 그리고 갈라파고스의 순상화산 등에 있다. 현무암질 마그마가 관입하면서 화산을 팽창시키고 마그마의 일부가 다시 빠지면서 빈 공간이 생겨 산 정상부분의 함몰이 발생하는데, 폭발적인 분출로 생기는 칼데라들과 비교했을 때 폭발이 없고 더 천천히 형성된다.

안산암질 칼데라는 성층화산이 함몰되어 생기는데, 미국 서부의 크레이터 호수와 인도네시아의 크라카타우 산, 그리고 그리스의 산토리니 섬 등이 잘 알려져 있다. 안산암질 화산은 현무암질 화산에 비해 실리카 성분(SiO2)이 많아 더 폭발적으로 분출하는 것이 특징이다.

마지막으로 유문암질 칼데라는 가장 큰 규모의 칼데라로, 화구의 직경이 10km 이상이고, 함몰 깊이도 1km 이상이며, 대표적인 예로 미국 뉴멕시코 주의 발레스 칼데라가 있다. 유문암질 화산은 마그마에 가장 많은 실리카 성분을 포함하고 있어 가장 큰 폭발성을 보인다.

형성 원인에 따른 종류

칼데라의 형태, 규모, 구조 등의 특색은 매우 다양하며, 형성 원인에 따라 화구가 함몰된 함몰칼데라, 폭발칼데라, 침식칼데라 등으로 나뉜다. 대부분의 칼데라는 함몰칼데라이며, 하와이의 킬라우에아형 칼데라, 인도네시아의 크라카토아형 칼데라 등이 있고, 일본의 아소산도 세계적으로 잘 알려진 함몰칼데라 중 하나이다. 한국에는 백두산의 천지가 함몰칼데라에 해당한다.

폭발칼데라 및 침식칼데라는 함몰칼데라에 비해 규모가 작으며 드물게 발견된다. 폭발칼데라는 화산 분출 당시, 화산 마그마에 수분이 유입되면서 수증기의 압력으로 폭발성 분화를 하는 경우이다. 세인트헬렌스산이 대표적으로, 화산 폭발 과정에서 생기는 압력으로 산봉우리 부분이 통째로 날아가 칼데라가 형성된다.

호주의 곤드와나 열대우림에는 약 2만 년 전에 생긴 순상화산 칼데라가 있는데, 이는 세계적으로 잘 보존된 침식칼데라이다. 침식칼데라는 용암이 빠져나간 빈 공간으로 지각이 가라앉아 형성되는데, 오랫동안 비와 바람에 깎여 주변이 침식되면서 침식에 강한 함몰 부위가 주변보다 오히려 높아지게 된다.