지난 2009년 12월, 태평양 사모아섬 남서쪽 200km 지점의 1,100m 해저에서 격렬한 화산 폭발이 일어나 화제가 된 바 있다.

해저화산의 이름은 웨스트 마타(West Mata). 해저 화산의 분화는 매우 드문 현상이기 때문에 많은 학자들의 관심을 받았으며 이를 연구하기 위한 탐사대가 구성되기도 했다. 그리고 최근 웨스트 마타를 탐사하던 과학자들이 지질학적으로 중요한 암석들을 수집해왔다.

그 암석의 이름은 보니나이트(boninite). 일반인에겐 매우 생소한 만큼 희귀한 암석이다. 보니나이트는 고철질의 화산 분출암으로 마그네슘과 이산화규소로 구성돼 있으며 섭입대의 형성과 함께 만들어진다. 또한 식어서 암석이 되기 전, 화산 분화와 함께 분출되는 보니나이트 용암은 지구상에서 가장 온도가 높은 용암으로 알려져 있기도 하다.

섭입대는 거대한 지각 판이 다른 지각판 밑으로 섭입되는 지형이며 지질학적으로 매우 중요한 것이기도 하다. 섭입으로 인한 마찰과 충격은 열을 발생시키고 화산활동을 일으키는 계기가 된다.

또 그로부터 분출되는 가스와 용암들이 바다로 흘러들어와 갖가지 광물을 형성하며 주변 환경에도 많은 영향을 준다. 지표가 지각 내부로 밀려들어감과 동시에 다양한 물질들을 다시 분출하게 되는 것이다. 이 때문에 섭입대는 지구에서 일어나는 지질화학적 순환에 대한 중요한 정보들을 담고 있다.

하지만 섭입대의 대부분은 보통 5백만 년에서 2억 년 전에 형성됐다. 즉, 섭입대 형성과 함께 만들어지는 보니나이트 또한 매우 오래전에 만들어진 것들이다. 지질학자들은 지구의 지질구조 및 지질화학적 순환 등에 대해 연구하기 위해 이 보니나이트를 수집해왔지만 그것들은 모두 수백만 년 전에나 활동했던 오래된 화산으로부터 얻은 것이었다. 지극히 오래전에 만들어진 것이니 만큼 연구에는 제한이 있을 수밖에 없었다. 

그런데 웨스트 마타 해저 화산이 분화하면서 막 생성된 보니나이트를 얻을 수 있는 기회가 온 것이다. 웨스트 마타 화산은 통가 섬 인근 해저에 위치한 라우 분지의 일부로, 섭입되고 있는 태평양 판 위에 있기 때문에 분화와 함께 보니나이트 용암을 분출하게된 것.

이번 탐사대를 이끈 워싱턴대 해양학자 요셉 레싱은 이 보니나이트를 수집했고 그에 관련된 논문을 최근 네이쳐지 지구과학 온라인판에 게재했다.

이번 논문의 공동저자인 하와이 대학 지질학자 게니스 루빈은 과학전문지 사이언스데일리를 통해 “화산 분화의 속도와 규모, 그리고 분화와 함께 분출되는 용암과 가스의 구성요소 및 비율 등은 매우 새로웠다.”고 말했다.

그 만큼 해저 화산의 분화는 드문 현상이라는 것이다. 또한 그는 “젊고 신선한 상태로 형성된 희귀 암석 보니나이트는 자연 그대로의 표본으로써 미세화학과 광물학적 변화 등에 대한 실험의 기회를 제공해 준다.”며 갓 생성된 보니나이트가 가지는 의미에 대해 설명했다.

신선한 보니나이트의 성분을 분석하면 활발히 활동하는 섭입대의 마그마 상태와 전 지구에서 일어나는 지구화학적 순환의 규모 및 비율 등에 대한 여러 지질학적 정보를 얻어낼 수 있다.

연구진은 이 놀라운 일들이 일어난 라우 분지 북동부가 현재 지구에서 지질활동이 가장 활발하게 일어나고 있는 곳이라 설명하고 있다. 이들은 후속 연구를 위해 오는 11월 다시 이 지역으로 돌아갈 예정이다.

그 곳엔 웨스트 마타 외에도 8개의 해저 화산들이 길게 늘어져 있다. 2009년 당시 웨스트 마타 화산의 분화는 세계적으로 많은 사람들을 놀라게 하면서 재앙의 징조라는 뜬소문까지 나돌게 했지만, 해저화산의 활발한 분화가 매우 드문 현상이니 만큼 지질학자들에겐 연구를 위한 매우 좋은 기회로 보인다.