백두산 천문봉 분화

1. 개요

한국어로 천문봉 분화(天文峰憤火)로 알려진 이 분화는 TWF 분화(TWF, Tianwenfeng eruption) 혹은 TYP(Tianwen Yellow Pumice)로도 칭해진다. 946년 백두산 분화에 앞선, 과거의 백두산에서 발생한 대규모 폭발성, 칼데라 형성 화산 분화이다.

2. 규모

김기범 부산대학교 지질환경과학과 교수의 말에 의하면 VEI 7급이었던 946년 백두산 분화[1]만큼 강력한 분화였다고 한다. 출처 영상(17분 50초~) 현재도 이 천문봉 분화의 화산분출물층을 천지 칼데라 절벽에서 쉽게 관측할 수 있다. 천지 절벽에서 보이는 화산분출물층사진 [2] 이 사진에서 보이는 U1과 U2로 명명된 층이 천문봉 분화 당시 쌓인 층이다. 이 화산분출물층은 주로 회색과 노란색의 부석, 그리고 유문암질 화산재 암석인 이그님브라이트(ignimbrite)로 이루어져 있다. 다만, 정확한 총 분출량은 너무나도 오래된 분화이기에 알기 어렵다.

3. 연대 측정

규모도 규모이고 칼데라 형성 분화였던 만큼 화산 분출물은 윗 단락의 사진처럼 백두산 근방에서 쉽게 찾을 수 있다. 그러나, 분화 연대에 대해서는, 역사기록으로 정확히 알려진 946년 분화와는 다르게 아직 불확실하다. 2014년 논문에서 40Ar/39Ar 아르곤 측정을 통해 알려진 연도는 4200여년전이다. 논문 그러나 2017년의 다른 화산재층으로 알아본 연대는 2만 4500년 전이였다. 논문 그리고 2020년 논문에서는 이 천문봉 화산 분화의 연대는 최대 ~ 5만1000년 전으로 추측하였다. 논문 즉, 홀로세 부터 후기 플라이스토세까지 연대측정값이 다양하다.

백두산의 분화기록을 살펴보면, 천문봉 분화 이후부터 946년의 천년분화 이전까지 또 다른 과거 분화들이 많이 존재한다. 이들을 pre-ME(천년분화 이전) 분화라고 한다. 이들 중에서 Qixiangzhan 분화는 용암 분출을 동반한 폭발성 화산 분화였는데, 이 분화의 연대 역시 방사성 동위원소 기법에 따라서 7000년 전에서 1만 4000년전으로 매우 불확실도가 높다. 출처 네이처 2022년 논문 이런 다양한 백두산 분화의 흔적으로 인하여 확실한 연대를 알기가 쉽지 않다. 게다가 북한이라는 거대한 감옥같은 국가가 백두산의 반을 차지하고 있으니, 국제적인 학술조사가 몇 없는 상황으로 더 많은 정보를 얻기에는 한정적으로 보인다.

이러한 이유인지, 홀로세 분화를 기록하는 스미스소니언 재단의 글로벌 화산 활동 프로그램 데이터에는 천문봉 분화에 관한 데이터가 없다. 출처

4. 2024년 발표 논문

천문봉 분화의 낙진 범위 일부(TYP 표시)와 946년 대분화의 낙진 범위(B-TM 표시)

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2023JB028563?af=R / 논문 출처

2024년, 백두산 천문봉 분화와 관련된 논문이 발표되었다. 이 논문은 백두산 연구사에 있어 중요한 자료로 평가되며, 백두산의 대규모 분화 역사와 천문봉 분화의 시점, 규모, 그리고 환경적 영향을 새롭게 조명한다.더불어 위에 작성된 나무위키 내용들 또한 백두산 분화 연구사에서 중요한 내용들이기에 따로 해당 요약된 논문 내용을 정리한다.

논문에 따르면, 대규모 분화는 천문봉 분화를 기점으로 시작된 것이 아니라, 지난 10만 년 동안 총 9차례의 대규모 분화가 있었으며, 이 중 천문봉 분화가 가장 거대한 규모로 추정된다. 방사성 탄소 연대-심도 모델링을 통해 천문봉 분화가 약 29,948년에서 29,625년 전(cal yr BP, 95.4%) 사이에 발생했음을 확인했다.

또한, 천문봉 분화는 **하인리히 사건 3(Heinrich Event 3, H3)**와 동시대에 발생한 것으로 나타났다. 하인리히 사건 3은 마지막 빙하기 동안 북대서양 지역에서 빙하가 빠르게 녹아 대규모 빙산이 해양으로 흘러들어가면서 기후와 해양 순환에 급격한 영향을 준 사건이다. 이러한 발견은 TYP 화산재가 기후 변화 연구에서 중요한 시간적 기준점으로 활용될 수 있음을 시사한다.

천문봉 분화 시점의 정확성을 확인하기 위해, 동해에서 채취한 퇴적물 코어를 암호화된 화산재 추출 기술로 조사하였으며, 천지 칼데라 주변의 TYP 화산재에서도 샘플을 채취하여 연구에 사용했다.

이번 연구는 천문봉 분화의 발생 시기뿐만 아니라, 분화로 인한 화산재의 낙진 방향과 범위에 대해서도 중요한 성과를 거두었다. 연구 결과, 천문봉 분화로 생성된 화산재가 약 600km 범위로 확산된 것이 일부 확인되었다. 또한, TYP 화산재층은 울릉도의 화산재와 아이라 칼데라 화산재층 사이에서 번갈아 나타나는 것으로 밝혀졌다.

5. 기타

중국지진국 소속 연구원 5명[3]은 2020년에 공동으로 작성한 Late Pleistocene to present day eruptive history of the Changbaishan-Tianchi Volcano, China/DPRK: New field, geochronological and chemical constraints라는 제목의 기사를 통해 천문봉 분화가 백두산 천지를 생성시켰을 수 있다는 증거를 발견했다고 주장했다. 출처

[1] 다만 스미스소니언 재단의 글로벌 화산 활동 프로그램 데이터에는 946년 백두산 분화가 VEI 6급으로 기록되어 있다. [2] 논문출처: Modeling the multi-level plumbing system of the Changbaishan caldera from geochemical, mineralogical, Sr-Nd isotopic and integrated geophysical data. J Yi, P Wang …, 2021 - Elsevier [3] Bo Pan, Shanaka L. de Silva, Jiandong Xu, Songjun Liu, Dan Xu