하와이 열점

미국 하와이주의 킬라우에아를 중심으로 하는 열점이다. 하와이 열점(Hawaiian hotspot)은 태평양판의 이동과 관계없이 맨틀에서 지속적으로 뜨거운 마그마가 상승하는 지역으로, 하와이 제도의 화산활동을 주도하는 주요 원인 중 하나이다. 이 열점은 지각을 뚫고 마그마를 분화하며 새로운 화산섬을 형성하는 과정에서 시간이 지남에 따라 여러 개의 화산섬을 만들어 왔다.

하와이 열점의 활동은 하와이 제도의 형성과 직접적으로 관련이 있다. 태평양판이 서북쪽으로 이동하면서 열점 위를 지나가는 과정에서 새로운 섬이 형성되며, 오래된 섬은 점차 침식되고 해양으로 가라앉아 환초나 해산으로 변한다. 현재 하와이 제도의 가장 큰 섬인 하와이 섬이 열점의 중심에 있으며, 킬라우에아와 마우나로아가 활발한 활동을 보이고 있다.

킬라우에아는 세계에서 가장 활동성이 높은 화산 중 하나로, 꾸준한 용암 분화가 이루어지고 있다. 1983년부터 2018년까지 지속적으로 분화하여 하와이 섬의 지형을 변화시키고, 새로운 용암 대지를 형성해 왔다. 마우나로아 역시 매우 활동성이 높은 화산으로, 지구상에서 가장 부피가 큰 활화산 중 하나이다.

하와이 열점의 기원에 대한 가설로는 지구 맨틀 깊숙한 곳에서 기인한 맨틀 플룸 이론이 있다. 이 이론에 따르면, 맨틀 깊은 곳에서 뜨거운 물질이 상승하면서 지각을 뚫고 분출하게 되며, 이를 통해 지속적인 화산 활동이 이루어진다고 본다. 그러나 최근 연구에서는 하와이 열점이 단순한 맨틀 플룸보다는 보다 복잡한 맨틀 구조와 상호작용을 하는 것으로 나타나기도 했다.

하와이 열점으로 인해 생성된 하와이 제도는 독특한 생태계를 보유하고 있으며, 다채로운 화산 지형과 생물 다양성으로 유명하다. 또한, 하와이의 화산 활동은 관광 산업에도 중요한 영향을 미쳐, 하와이 화산 국립공원은 매년 수 많은 방문객을 끌어들이고 있다.

현재도 하와이 열점의 활동은 지속되고 있으며, 하와이 섬 남동쪽 해저에서는 새로운 화산섬인 카마에후아카날로아 해산(Kama'ehuakanaloa seamount, Loihi Seamount)이 형성되고 있으며, 현재 975m 수심 아래에 위치해 있지만, 수만년 후에는 해수면 위로 솟아올라 새로운 하와이 섬이 될 것으로 예상된다.

지각 판 운동과 화산활동은 일반적으로 판 경계에서 집중적으로 일어나지만, 하와이 열점은 가장 가까운 판 경계로부터 3,200km 이상 떨어진 태평양 한가운데에 위치하고 있다. 이러한 특이한 현상을 설명하기 위해 1963년, 캐나다 지구물리학자 J. 투조 윌슨은 열점 이론을 제안했으며, 이후 이 이론은 광범위하게 인정받게 되었다.

윌슨의 고정된 열점 이론은 판 구조론의 발전 과정에서 결정적인 역할을 한 개념으로, 맨틀 내부에서 기원한 고온의 상승 흐름, 즉 맨틀 플룸이 지각을 통과해 오랜 시간에 걸쳐 일정한 위치에서 마그마를 분출함으로써 화산섬이나 해산을 형성한다고 설명한다. 이 이론은 특히 하와이 열점의 구조와 형성과정, 그리고 주변 해저 지형의 형성에 대한 이해를 획기적으로 바꾸어놓았다.

하와이 열점은 대표적인 고정 열점 사례로 여겨지며, 태평양판이 이 열점 위를 천천히 북서쪽으로 이동하면서 수백만 년에 걸쳐 화산섬 산열을 형성하였다. 열점은 움직이지 않고 일정한 지점에서 마그마를 공급하고 있는 반면, 지각판은 서서히 움직이고 있기 때문에, 열점 위를 통과하는 지각 위에 새로운 화산이 생성되고, 이전에 만들어진 화산은 열점에서 멀어지며 활동을 멈추게 된다. 시간이 흐르면서 마그마 공급이 끊긴 화산은 침식과 침강을 겪어 해저 아래로 가라앉고, 이 과정이 반복되면서 연령 순으로 배열된 화산섬과 해산 사슬이 형성된다.

하와이 제도는 이러한 과정을 가장 명확히 보여주는 사례이다. 제도 북서쪽 끝에 있는 카우아이 섬은 약 550만 년 전 형성되었으며, 오랜 침식 작용으로 인해 화산체가 깎이고 하천이 깊게 패여 있는 지형을 보인다. 반면, 하와이 열점이 현재 위치한 하와이 섬은 젊고 활발한 화산활동이 이어지고 있으며, 킬라우에아와 마우나로아에서는 정기적으로 용암이 분출하고 있다. 이처럼 하와이 제도는 남동쪽에서 북서쪽으로 갈수록 섬의 나이가 점점 오래되고, 지형이 더욱 침식된다는 명확한 패턴을 보인다.

또한, 하와이 제도에서 북쪽으로 이어지는 하와이- 황제 해저 산열은 열점 이론의 핵심적인 증거로 간주된다. 이 해저 산열은 남쪽의 하와이 제도에서부터 북쪽의 황제 해산군까지 이어지는 해저 산열로, 이 산열은 대략 4,500만 년 전에 뚜렷한 굴절을 나타낸다. 이 굴절점에서 해산 열의 방향이 남북에서 동서로 급격히 전환되며 약 60도의 꺾임을 보이는데, 이는 태평양판의 이동 방향이 변화했음을 암시한다. 일부 학자들은 이러한 변화가 열점의 위치 이동 때문일 가능성도 제기하지만, 윌슨 이론에 따르면 열점은 고정되어 있으며 움직인 것은 지각판이라는 해석이 보다 일반적이다.

하와이 열점의 경우, 마그마의 구성과 분화 형태도 독특하다. 하와이에서 분출되는 마그마는 주로 현무암질이며 점성이 낮아 비교적 완만한 경사를 가진 순상 화산을 형성한다. 이러한 화산 구조는 거대한 폭발보다는 끊임없는 용암 분출로 섬이 점점 넓어지고 두꺼워지는 형식을 띤다. 마우나로아는 세계에서 가장 부피가 큰 화산이며, 이는 수백만 년 동안 축적된 용암이 열점의 지속적인 작용에 의해 형성되었음을 보여준다.

윌슨의 고정된 열점 이론은 하와이 열점 외에도 여러 해양 열점군에 적용되며, 지각판의 이동 경로를 추적할 수 있는 중요한 도구로 작용하고 있다. 해산 사슬의 연령 분포와 방향 변화는 단순한 화산활동의 흔적을 넘어, 지구 내부의 대규모 구조 운동과 그 시간적 흐름을 해석할 수 있게 해준다.

이처럼 고정된 열점 이론은 단순히 화산을 설명하는 개념을 넘어, 지구판의 이동 역사와 맨틀 깊은 곳의 역동성을 연결짓는 핵심 개념으로 자리잡았으며, 하와이 열점은 그 이론을 실증하는 살아 있는 지질학적 교과서라 할 수 있다.

과거 연구에서는 열점이 맨틀 깊은 곳, 즉 코어-맨틀 경계에서 발생한다고 보았다. 이곳에서 뜨거운 맨틀 물질이 상승하며 열점 활동을 일으킨다는 가설이다. 하지만, 일부 과학자들은 열점이 반드시 맨틀 깊은 곳에서 기원하는 것이 아니라, 판 내부의 암석권 확장에 의해 발생하는 용융 이상일 수도 있다고 주장한다.

하와이- 황제 해저 산열의 초기 형성 시기(약 8천만 년 전)에는 이자나기판과 피닉스판과 쿨라판의 삼중 접합부의 미소판이었던 태평양판을 중심으로 대규모의 융융이 발생했을 가능성이 있다. 이후 판의 확장으로 인해 용융 지점이 판 내부로 이동하면서 해저 산열이 형성되었고, 결과적으로 하와이- 황제 해저 산열이 이어졌다는 것이다.

윌슨이 제안한 고정된 열점 이론은 오랫동안 판 구조론의 핵심 보완 이론으로 받아들여져 왔다. 이 가설에 따르면, 열점은 지구 맨틀 깊은 곳, 비교적 고정된 위치에서 오랜 시간 동안 꾸준히 마그마를 공급하며, 그 위를 지나는 지각판에 일련의 화산섬이나 해산을 남기게 된다. 다시 말해, 섬이나 해산은 이동하고, 열점은 움직이지 않는다는 전제 아래에서 하와이 제도와 하와이-황제 해저 산열이 설명되었다. 실제로 하와이 제도에서 북서쪽으로 갈수록 섬과 해산의 나이가 오래된다는 연령 분포는 이러한 고정 열점 가설의 핵심적인 증거로 간주되어 왔다.

그러나 1960년대 이후 심해 시추 기술이 발전하면서, 열점이 단지 고정되어 있었던 것은 아닐 수 있다는 반론이 제기되기 시작했다. 특히 2001년 국제해저탐사 프로그램(ODP, Ocean Drilling Program)에서는 하와이-황제 해저 산열의 북서쪽 말단부에 위치한 디트로이트 해산, 닌토쿠 해산, 코코 해산 등을 대상으로 심해 시추를 실시하였다. 이 지역은 하와이 열점의 가장 오래된 흔적이 남아 있다고 여겨지는 지점이다.

해당 연구에서는 약 8,100만 년에서 4,500만 년 사이에 형성된 현무암질 용암 시료들이 채취되었고, 2003년 분석 결과에 따르면 이 용암들은 열점이 남쪽으로 서서히 이동했음을 암시하는 지화학적 특성과 위치 변화를 보여주었다. 이 연구를 이끈 지질학자 존 타르두노 박사는 기존의 해석에 의문을 제기하면서 다음과 같은 주장을 내놓았다.

이러한 주장은 단순히 이론상의 반론을 넘어, 구체적인 연대측정 결과와 위도 이동의 물리적 증거에 기반하고 있다. 일부 해산에서 발견된 고지자기 자료는 이들 해산이 형성되었을 당시 하와이 열점이 현재보다 더 북쪽 위도에 위치했음을 시사하며, 열점이 정지된 점이 아니라 이동 경로를 가졌을 수 있음을 뒷받침한다.

이러한 열점 이동 가설은 맨틀 내부에서의 플룸 운동에 대한 기존의 이해에도 영향을 준다. 열점이 고정되어 있다는 가설은 플룸이 지구 중심부 가까이, 즉 핵-맨틀 경계에서 기원하여 수직으로 상승한다는 전제에 기반한다. 하지만 타르두노의 주장과 유사한 여러 연구들은 플룸이 맨틀의 경계에서 발생하더라도, 그 위쪽으로 올라오는 경로에서 맨틀의 유동이나 측방 흐름에 영향을 받아 수평 방향으로 서서히 이동할 수 있음을 제시한다. 이는 열점이 단순히 고정된 수직 통로가 아니라, 지구 내부 깊은 곳의 복잡한 흐름 속에 유동적인 위치를 가질 수 있다는 것을 의미한다.

결과적으로, 하와이- 황제 해저 산열의 곡선은 단순히 태평양판의 방향 변화만으로 설명하기에는 부족하며, 열점 자체의 이동까지 포함하는 복합적인 메커니즘을 고려해야 한다는 시각이 힘을 얻고 있다. 이는 판 구조론과 맨틀 대류 이론이 더 이상 별개로 설명될 수 없음을 보여주는 사례이며, 지구 내부의 동역학적 작용이 표면 지형에 미치는 영향을 더욱 정교하게 해석할 수 있는 계기를 제공하고 있다.

오늘날에는 고정된 열점과 이동하는 열점을 양극단으로 놓기보다는, 열점의 상대적 안정성과 맨틀 유동에 따른 점진적인 이동 가능성을 함께 고려하는 ‘부분 이동 열점’ 이론이 제안되고 있다. 이는 고정성과 이동이라는 이분법을 넘어서, 열점의 거동이 시간과 공간에 따라 다르게 나타날 수 있음을 반영한 보다 정교한 해석이라 할 수 있다.

하와이 열점의 기원과 이동 여부는 지질학계에서 오랫동안 논의되어 온 주제로, 단순히 하나의 이론으로 설명되기에는 여전히 불확실성과 복합성이 존재한다. J. 투조 윌슨이 제안한 고정 열점 이론은 하와이 제도의 연령 분포와 열점 위에서 생성된 화산섬의 선형 배열, 그리고 하와이- 황제 해저 산열의 방향성과 같은 관측 결과를 잘 설명한다. 이 이론에 따르면, 열점은 지구 맨틀의 깊은 곳에 고정된 상태로 존재하고 있으며, 그 위로 태평양판이 이동하면서 일정한 간격으로 화산이 생성되고 사라지기를 반복해왔다는 것이다. 이 과정은 하와이 섬에서 시작해 북서쪽으로 점점 나이가 많은 섬과 해산이 이어지는 구조를 형성하게 된다.

그러나 이러한 모델이 전부를 설명하지는 못한다. 특히 하와이-황제 해저 산열에서 약 4,500만 년 전에 관찰되는 급격한 방향 전환, 즉 약 60도에 이르는 꺾임은 단순히 판의 이동만으로는 설명하기 어려운 면이 있다. 일부 과학자들은 이 꺾임이 태평양판의 운동 방향이 바뀐 결과라고 보지만, 다른 견해는 오히려 열점 자체가 이동했거나 맨틀 내에서 열점의 공급원인 플룸이 기울어지거나 방향을 바꾸었을 가능성을 제기한다.

실제로, 맨틀 플룸이 일정한 위치에서 수직으로 상승하지 않고, 깊은 맨틀의 유동이나 하부 맨틀과 상부 맨틀 사이의 경계면에서의 복잡한 흐름에 영향을 받아 서서히 이동할 수 있다는 가설도 제시되고 있다. 일부 고해상도 지진파 탐지 결과에서는 맨틀 내부에서 상승하는 플룸 기둥이 직선이 아니라 곡선을 그리며 비스듬하게 솟아오르는 모습을 암시하는 해석이 나오기도 했다. 이러한 해석이 맞는다면, 하와이 열점도 수천만 년에 걸쳐 소규모의 수평 이동을 했을 가능성을 배제할 수 없게 된다.

또한, 하와이 제도 외곽에 위치한 일부 고립된 해산들, 예를 들어 넵튠 해산군이나 마르코니 해산군 등은 기존 열점 경로와 정렬되지 않으며, 열점의 경로가 일정하지 않았음을 시사하는 사례로 거론된다. 이와 같은 해산들의 연대 측정 결과도 고정된 열점 모델과 완전히 부합하지 않으며, 열점 자체의 위치 변화 혹은 다중 플룸 구조의 가능성을 고려하게 만든다.

이러한 논쟁을 해결하기 위해, 과학자들은 심해 시추를 통해 더 깊은 암석 샘플을 확보하고, 그 안에 포함된 동위원소 성분 분석을 통해 마그마의 근원을 추적하고자 한다. 더불어, 초고해상도 지진파 단층 촬영 기술을 통해 맨틀 깊은 곳에서 플룸이 어떻게 솟아오르고 있는지를 입체적으로 파악하려는 시도도 활발히 진행 중이다. 이러한 기술은 단지 열점의 현재 위치를 확인하는 데 그치지 않고, 과거 수천만 년 동안의 열점 경로를 복원하는 데 필수적인 자료를 제공할 수 있다.

결국, 하와이 열점은 그 존재 자체보다도, 그것이 '움직였는가 아니면 고정되어 있는가' 하는 문제를 통해 지구 내부의 대규모 운동을 이해하는 데 열쇠 역할을 한다. 열점의 이동 여부는 곧 맨틀 대류의 구조, 지각판 운동의 원인, 그리고 지구 깊은 곳에서 벌어지는 에너지 흐름의 방향성을 해석하는 데 중요한 단서를 제공한다. 하와이 열점을 둘러싼 미스터리는 단지 특정 지역의 지질학적 특성을 넘어, 지구 전체 구조에 대한 통합적 이해로 나아가기 위한 중심 과제 중 하나라 할 수 있다.

하와이 원주민들은 유럽인들이 도착하기 훨씬 전부터 하와이 제도의 섬들이 북서쪽으로 갈수록 오래되었다는 사실을 경험적으로 이해하고 있었다. 항해를 통해 여러 섬을 방문하며 각 섬의 침식 정도, 토양 형성, 식생 차이를 비교하면서, 북서쪽에 위치한 니하우(Niʻihau)와 카우아이(Kauaʻi)가 마우이(Maui)나 하와이 섬보다 오래되었음을 추론하였다.

이러한 개념은 하와이 신화 속 화산의 여신 펠레(Pele)의 이야기와 연결된다. 신화에 따르면, 펠레는 대지의 여신 하우메아 혹은 히나의 딸로 태어났으며, 바다의 여신이자 언니인 나마카에게 쫓겨 점점 남동쪽으로 이동하였다. 처음에는 카우아이에서 거주하였으나, 나마카의 공격을 받고 오아후(Oʻahu)로 이동하였고, 이후 마우이 섬와 하와이 섬으로 피신하였다. 마지막으로 킬라우에아 화산의 할레마우마우 분화구(Halemaʻumaʻu)에 정착하였으며, 이는 하와이 섬의 화산이 가장 젊고 활발한 이유를 설명하는 신화적 해석으로 남아 있다.

이 신화는 단순한 전설이 아니라, 화산섬과 바다의 끊임없는 충돌을 나타내며, 실제로 지질학적 연구 결과와도 부합하는 내용이다. 하와이 제도의 섬들이 북서쪽에서 남동쪽으로 갈수록 점점 젊어지는 지질학적 현상을 반영하고 있으며, 하와이 제도의 형성 과정에 대한 원주민들의 경험적 지식이 신화 속에 반영되었음을 보여준다.

하와이 열점에 대한 초기 과학적 탐사는 18세기 후반부터 시작되었다. 당시 유럽의 과학자들과 탐험가들은 태평양을 항해하며 하와이 제도를 관찰하고 기록하였다. 1794년, 영국 해군의 탐험 항해 중 식물학자 아치볼드 멘지스는 하와이의 주요 화산들을 탐사하였으며, 특히 마우나로아와 마우나케아의 정상에 오르기 위한 시도를 남겼다. 이후 1825년 제임스 맥레이, 1834년 데이비드 더글러스도 각각 하와이를 방문하여 화산 지형에 대한 탐사 활동을 수행하였다. 이들은 하와이의 화산을 단순한 자연 경관이 아니라 과학적 분석의 대상으로 삼기 시작했으며, 이는 하와이 화산 연구의 기초를 마련한 시기였다.

보다 체계적인 연구는 1840년부터 1841년 사이, 미국 탐험 원정대가 하와이 제도를 조사하면서 본격적으로 이루어졌다. 이 원정대에 참여한 지질학자 제임스 드와이트 데이나는 하와이 섬들의 형성과 연대에 대한 체계적인 관찰을 통해, 섬들이 남동쪽에서 북서쪽으로 갈수록 나이가 오래된다는 사실을 확인하였다. 그는 이 현상이 하와이 제도에 국한되지 않고 태평양 전역에서 동일하게 나타난다는 점을 밝혀내며, 해저 산열의 배열과 지각 운동에 대한 새로운 통찰을 제시하였다.

데이나는 하와이 열점이 단일한 분출 경로를 따라 화산을 형성하는 것이 아니라, 두 개의 뚜렷한 경로를 따라 화산군이 분포한다는 사실을 관찰하였다. 그는 이들 경로를 각각 ‘로아 트렌드’와 ‘케아 트렌드’라고 명명하였는데, 이는 하와이 열점에서 대표적인 화산인 마우나로아와 마우나케아의 이름에서 따온 것이다. 케아 트렌드에 속하는 화산에는 킬라우에아, 마우나케아, 코할라, 할레아칼라, 서 마우이 산맥 등이 있으며, 이들은 비교적 북쪽과 동쪽을 따라 분포한다. 반면, 로아 트렌드는 카마에후아카날로아 해산을 비롯하여 마우나로아, 후알랄라이, 푸우 모아울리 산, 라나이할레, 마우나로아(몰로카이)로 이어지며, 보다 남쪽을 따라 길게 뻗어 있다.

이러한 구분은 단지 지리적 배열에 그치지 않고, 하와이 열점이 지각의 얕은 부분에서 생긴 균열에 의해 형성된 것이 아니라, 지구 깊은 맨틀에서 유래한 열과 물질의 상승에 의해 형성되었음을 암시하는 결정적인 증거로 받아들여진다. 즉, 열점 화산은 표층의 힘이 아닌 맨틀 하부의 대류나 플룸의 영향을 받아 형성된다는 관점이 이 시기를 기점으로 과학계에 본격적으로 자리 잡기 시작하였다.

1912년, 지질학자 토마스 재거는 하와이 화산 관측소를 설립하여 하와이 화산의 활동을 체계적으로 연구하기 시작하였다. 이 관측소는 하와이 섬 킬라우에아의 남동쪽 경사면에 위치하며, 화산활동을 장기적으로 기록하고 분석하기 위한 최초의 전문 연구 기관이었다.

재거는 당시까지 단편적으로 이루어지던 화산 연구를 과학적으로 체계화하고, 지속적인 관측을 통해 화산의 분출 양상과 용암류의 이동 경로를 분석하였다. 그는 화산이 단순한 폭발적 활동만이 아니라 일정한 주기와 특성을 가지고 활동한다는 점을 강조하였으며, 이를 통해 화산 활동의 패턴을 예측하려는 시도를 처음으로 도입하였다.

이후 1919년, 미국 국립해양대기청이 연구를 이어받아 하와이 해역의 해양 환경과 화산활동의 상관관계를 분석하기 시작하였다. 이를 통해 해저에서 발생하는 지진과 화산 활동이 밀접하게 연관되어 있으며, 해저 용암류의 흐름이 해양 생태계에도 영향을 미친다는 점이 밝혀졌다. 1924년부터는 미국 지질 조사국이 연구를 담당하면서 보다 정밀한 지질 조사가 이루어졌으며, 이 시기에 킬라우에아의 지속적인 활동을 감시하기 위한 측정 장비가 본격적으로 도입되었다. 또한, 마우나로아와의 상호 작용을 분석하는 연구가 진행되면서 하와이 제도의 화산활동이 개별적인 것이 아니라 서로 연결된 거대한 지질 과정의 일부라는 개념이 정립되었다.

1946년, 미국 지질학자 해롤드 스턴스는 하와이 제도의 화산 진화 모델을 최초로 제안하였다. 그는 하와이 열도가 단순히 태평양 해저에서 솟아오른 화산섬이 아니라, 해양 지각 아래 존재하는 열점 활동에 의해 생성된 연속적인 화산의 해저 산열이라는 가설을 제시하였다. 스턴스는 하와이 제도 내 각 화산섬의 연령을 측정하고, 이들이 일정한 방향을 따라 형성되었음을 밝혀내면서 열점 이동설의 기초를 다졌다.

이후 연구자들은 이를 바탕으로 하와이 화산의 형성과 발전 단계를 해저 화산 단계, 방패 화산 단계, 해식 침식 단계, 환초 형성 단계로 구분하였으며, 이 과정을 통해 하와이 제도가 어떻게 형성되고 변화해 왔는지에 대한 보다 구체적인 이해가 가능해졌다. 특히, 해저 화산의 초기 활동 과정과 화산섬이 성장하는 동안의 지형적 변화가 보다 명확하게 규명되었으며, 하와이 화산이 단순한 단일 화산체가 아니라 오랜 시간에 걸쳐 연속적으로 형성된 구조물이라는 점이 확인되었다.

1970년대부터는 해저 지형을 분석하는 연구가 본격적으로 시작되었다. 과거에는 육상에서 관측할 수 있는 화산활동이 연구의 중심이었으나, 심해 탐사를 통해 해저 화산의 형성과 활동 양상을 분석하는 연구가 확대되었다. 특히, 음파 탐지 기술이 도입되면서 태평양 해저에 위치한 하와이 해저 산맥과 해저 화산들의 분포가 보다 명확하게 파악되었으며, 하와이 열점의 활동이 수천만 년 동안 지속되어 왔음을 확인할 수 있었다.

이 연구를 통해 하와이 제도 남쪽 해저에 위치한 새로운 화산체들이 발견되었으며, 현재도 해저에서 새로운 화산이 형성되고 있다는 사실이 밝혀졌다. 1990년대부터 2000년대에 이르기까지 일본 해양지구과학기술기구와의 공동 연구가 진행되면서, 심해 탐사선과 무인 잠수정을 활용한 연구가 이루어졌다. 이를 통해 하와이 제도 주변 해저에서 채취한 화산암과 퇴적물을 분석한 결과, 하와이 열점의 이동 속도와 변화 양상이 보다 구체적으로 규명되었으며, 과거 지질 시대 동안 태평양 해저에서 형성된 화산들의 연대와 그 상호 관계를 밝혀낼 수 있었다. 또한, 해저에서 분출된 용암이 해류와 만나면서 형성되는 독특한 지형적 특징과 퇴적물의 변화 과정도 연구되었으며, 이를 바탕으로 해저 화산이 해양 환경에 미치는 영향이 보다 정밀하게 분석되었다.

하와이 열점과 관련된 지진파 탐사 결과는 맨틀 깊은 곳에서부터 지표면까지 연결되는 대규모 열 기둥, 즉 맨틀 플룸의 존재를 뒷받침한다. 이 플룸은 폭이 약 500km에서 600km에 달하며, 그 뿌리는 맨틀 하부에 해당하는 깊이 1,500km에서 2,000km 이상의 지점까지 확장되어 있다. 이러한 맨틀 플룸은 지구 내부에서 상승하면서 고온의 마그마를 상부 맨틀과 지각으로 운반하는 역할을 하며, 이는 하와이 제도를 포함한 열점 지역에서 활발한 화산활동의 원동력으로 작용한다. 마그마가 지표로 분출되며 화산이 형성되고, 그 결과 현재의 하와이 섬들이 형성된 것으로 해석된다.

한때 하와이 열점은 지구 내부에 고정된 위치를 가진다는 견해가 일반적이었다. 즉, 맨틀 내에서 일정한 위치에 머무르며 그 위를 지나가는 판의 움직임에 따라 해저 산이나 섬들이 일렬로 나열된다는 이론이 중심이었다. 그러나 최근의 지질학적 연구는 이러한 가정을 수정하게 만들었다. 열점 자체가 시간에 따라 이동했을 가능성이 제기되었으며, 이로 인해 하와이 열점은 현재보다 북쪽에 위치했던 시기가 있었던 것으로 분석된다. 구체적으로는 약 8,500만 년 전에는 지금보다 더 북쪽에 있었으며, 이후 남쪽으로 서서히 이동하면서 새로운 화산들이 차례로 생성되었을 것으로 보인다.

하와이 열점의 이동 가능성을 뒷받침하는 가장 뚜렷한 증거 중 하나는 하와이와 황제 해산열로 이어지는 해저 산열의 형태 변화이다. 이 해저 산열은 하와이 제도에서 북서쪽으로 길게 이어지며, 대략 4,700만 년 전을 기점으로 선명하게 꺾인 형태를 보인다. 이 굴절은 단순히 태평양판의 이동 방향이 바뀐 결과일 수도 있지만, 열점 자체가 이동한 결과일 가능성도 제시된다. 실제로 이 시기의 지질 기록과 구조 분석은 맨틀 내에서의 대류 양상 변화나 플룸의 기저 이동이 있었음을 암시한다. 따라서 현재의 하와이 열점은 과거와는 다른 위치에 존재하고 있으며, 이는 지구 내부의 동역학적 변화가 표면의 지형 형성에 깊이 관여하고 있음을 보여주는 사례로 평가된다.

하와이 제도의 화산은 태평양판이 하와이 열점 위를 이동하면서 형성된다. 이 과정에서 각각의 화산은 특정한 단계를 거치며 성장하고, 시간이 지나면서 점차 사화산이 되어 사라진다. 하와이 화산의 진화 단계는 크게 해저 성장기(Submarine stage), 방패 화산기(Shield-building stage), 후기 활동기(Post-shield stage), 침식 및 해식단계(Erosional stage), 환초 및 환상 산호초 단계(Atoll stage), 해산 단계(Guyot stage)로 구분된다.

하와이 화산의 형성 과정은 태평양 해저에서 시작된다. 하와이 열점 아래에서는 뜨거운 맨틀 물질이 상승하면서 지각을 녹이고, 이로 인해 마그마가 지표로 상승할 수 있는 통로가 형성된다. 그러나 화산섬이 형성되기 전 초기 단계에서는 마그마가 바다 깊은 곳에서 분화를 일으키며, 이 과정이 반복되면서 점차 해저에서 새로운 화산 구조가 형성된다.

이 시기의 화산 활동은 주로 현무암질 마그마의 분화로 이루어진다. 마그마가 해저에서 분출되면 바닷물과 접촉하면서 급격한 냉각이 일어나는데, 이때 형성되는 대표적인 화산 구조가 배게용암이다. 배게용암은 마그마가 물속에서 빠르게 굳으면서 둥글고 부푼 형태를 띠는 것이 특징이며, 하와이 열점에서 새롭게 생성되는 초기 화산에서 흔히 발견된다.

해수 속에서 분화가 진행되면, 냉각 속도가 빠르기 때문에 용암의 유동성이 제한되며 지표에서처럼 넓게 퍼지는 용암류를 형성하기보다는 비교적 작은 규모의 분화가 반복되는 형태를 보인다. 이로 인해 화산체는 천천히 성장하며, 수천 년에서 수만 년에 걸쳐 분화가 지속되면서 점차 해저에서 높아지고 바다 표면에 가까워진다.

이러한 해저 성장기의 대표적인 화산체가 카마에후아카날로아 해산이다. 이 해산은 하와이 섬 남동쪽 해저에 위치하며, 현재도 활발한 분화를 지속하고 있다. 아직 해수면 아래에 있지만, 향후 수만 년 동안 마그마의 지속적인 상승과 분화가 반복되면 점차 바다 위로 솟아오르게 될 가능성이 크다.

해저에서 성장하는 화산체는 지질적으로 매우 불안정한 상태에 있으며, 지속적인 분화와 마그마의 상승 과정에서 지진이나 해저 산사태가 발생할 위험이 크다. 또한, 해저의 높은 수압과 낮은 온도로 인해 분화된 용암이 지표에서보다 조밀한 구조를 가지며, 이후 화산 활동이 지속됨에 따라 점차 강한 구조를 형성해 나가게 된다.

하와이 화산의 성장 과정에서 해저 성장기는 매우 중요한 시기로, 이 단계에서 축적된 용암이 이후 화산섬으로 발전하는 기초가 된다. 해저에서 분화하여 형성된 배게용암층과 초기 화산 구조는 이후 지속적인 마그마 공급과 분화 활동을 통해 점차 확장되며, 결국 해수면을 뚫고 솟아오르는 새로운 섬으로 진화하게 된다.

해저에서 성장하던 화산이 바다 표면 위로 드러나면서 본격적으로 거대한 화산섬을 형성하는 단계이다. 이 시기는 하와이 화산의 주요 성장기로, 활발한 마그마 공급과 지속적인 분화가 이루어지며, 화산체가 급격하게 확장된다. 용암이 대량으로 방출되면서 지형이 변화하고, 섬의 면적이 빠르게 증가하는 시기이기도 하다.

이 단계에서 발생하는 분화는 주로 현무암질 마그마의 분화로, 점성이 낮아 빠르게 흐르는 용암이 넓은 지역을 덮으며 여러 겹으로 쌓인다. 이 과정이 반복되면서 완만한 경사의 순상 화산이 형성되며, 하와이 화산의 전형적인 형태가 만들어진다. 점성이 낮은 용암은 폭발적인 분화보다는 지속적인 용암류 형성을 주로 유도하며, 분화구에서 흘러나온 용암이 광범위하게 퍼지면서 지형을 변화시킨다.

방패 화산기 동안 화산체는 지속적으로 성장하며 다양한 화산 지형이 형성된다. 용암이 식고 쌓이면서 다음과 같은 구조가 만들어진다.

현재 하와이 제도에서 방패 화산기에 속하는 대표적인 화산으로 킬라우에아와 마우나로아가 있다.

킬라우에아는 세계에서 가장 활발한 화산 중 하나로, 지속적으로 용암을 분화하며 주변 지역의 지형을 빠르게 변화시키고 있다. 용암류가 해안까지 도달하면서 바다로 흘러 들어가 새로운 해안선을 형성하기도 한다.

마우나로아는 세계에서 가장 큰 화산 중 하나로, 방패 화산기의 전형적인 특징을 보여준다. 마우나로아는 대규모 용암류를 생성하며 하와이 섬의 형성을 주도하고 있으며, 현재도 분화를 지속하고 있다.

이 단계에서 화산체는 지질학적으로 여전히 불안정한 상태에 있으며, 지속적인 마그마 상승과 분화 과정에서 지진과 지반 변형이 빈번하게 발생한다. 용암이 대량으로 방출되면서 지표의 균열이 확대되고, 일부 지역에서는 붕괴가 발생하기도 한다.

방패 화산기 동안 지속적인 분화로 인해 섬의 지형이 크게 변화하며, 새로운 지층이 추가됨에 따라 기존의 지반이 점점 더 무거워지고 불안정해진다. 하와이 화산은 시간이 지나면서 천천히 침강하는 경향을 보이며, 이로 인해 해안 지역에서는 용암이 바다로 유입되어 새로운 땅을 형성하는 과정이 반복된다.

방패 화산기는 하와이 화산이 본격적으로 섬의 형태를 갖추는 핵심 시기로, 이후 화산 활동이 점차 감소하면서 침식기로 접어들게 된다. 이 과정에서 화산체는 점점 더 안정화되지만, 동시에 침식과 붕괴에 의해 서서히 형태가 변화하게 된다.

이 시기는 하와이 열점에서 생성된 화산이 가장 활발하게 성장하는 단계로, 방대한 용암류가 분출되고 새로운 지형이 형성되며, 섬의 면적이 급격히 확장되는 과정이 반복되는 시기라고 할 수 있다.

후기 활동기는 화산으로 향하는 마그마 공급이 감소하면서 화산활동이 점차 약해지는 단계이다. 방패 화산기 동안 지속적으로 용암이 분출되던 시기와는 달리, 마그마의 성질과 분출 형태가 변화하며 전체적인 분출 빈도도 줄어든다. 그러나 이 시기에도 간헐적인 분출이 발생할 수 있으며, 방패 화산기와는 다른 방식으로 화산 구조가 형성된다.

이 시기에 접어들면 하와이 열점의 영향력이 약해지면서 마그마의 조성이 변화한다. 방패 화산기 동안 분출되던 마그마는 저점성의 현무암질 마그마였으나, 후기 활동기에는 알칼리성 현무암과 조면암 같은 상대적으로 점성이 높은 마그마가 분출될 가능성이 커진다.

점성이 높은 마그마는 지하에서 이동하는 속도가 느리고, 가스를 쉽게 가둬둔다. 이러한 특성으로 인해 폭발적인 분출이 발생할 가능성이 있으며, 이는 화산재와 화산쇄설물이 대규모로 방출되는 결과를 초래할 수 있다. 방패 화산기 동안 용암류가 주로 지표를 따라 넓게 퍼졌던 것과 달리, 후기 활동기에는 화산쇄설류, 화산재 운반, 스코리아 분출 등의 폭발적인 활동이 증가할 가능성이 높다.

후기 활동기 동안 방패 화산기 때 형성된 거대한 용암 대지 위에 새로운 화산 구조가 형성될 수 있다. 이때 생성되는 화산 지형은 순상 화산의 일반적인 형태와 차이가 있으며, 일부는 성층 화산에서 볼 수 있는 구조물을 포함할 수도 있다.

후기 활동기의 가장 큰 변화 중 하나는 열곡대를 통한 열하 분출이 사라진다는 점이다. 방패 화산기 동안 마그마가 열곡대를 따라 지표로 상승하며 용암류를 방출하는 형태가 일반적이었으나, 후기 활동기에는 이러한 분출 형태가 점점 줄어들고 중앙 분화구에서 간헐적인 분출이 이루어지는 형태로 변화한다.

이 시기의 화산 활동은 불규칙적이며, 오랜 기간 동안 휴지기를 거친 후 다시 간헐적으로 분출하는 경우도 있다. 일부 후기 활동기 화산에서는 용암돔이 형성되거나, 폭발적인 분출 후 칼데라가 확장되기도 한다.

하와이 제도에서 후기 활동기에 접어든 대표적인 화산으로는 마우나케아와 할레아칼라가 있다.

이 단계에서 화산 활동은 점차 감소하지만, 방패 화산기 동안 형성된 용암 대지 위에 새로운 화산 구조가 추가되면서 복합적인 화산 지형이 형성된다. 또한, 점성이 높은 마그마가 상승하면서 폭발적인 분출이 발생할 가능성이 높아지며, 이에 따라 화산재와 화산쇄설물이 대규모로 퇴적될 수 있다.

후기 활동기 동안의 화산 활동은 비교적 짧게 지속되며, 화산섬의 성장보다는 새로운 구조물의 형성에 영향을 미치는 것이 특징이다. 이 시기가 끝나면 화산 활동이 완전히 멈추며, 본격적인 휴화산 및 사화산 단계로 넘어가게 된다. 이후 섬은 침식과 붕괴 작용을 받으며 점차 지형이 변화하고, 시간이 지나면서 산체가 점점 낮아지고 해저로 가라앉는 과정이 이어진다.

후기 활동기는 하와이 화산의 마지막 주요 활동 단계로, 마그마의 조성 변화, 분출 양상의 변화, 새로운 화산 구조 형성, 간헐적이고 폭발적인 분출의 가능성 증가 등의 특징을 가진다. 이 시기를 거친 후 화산은 완전히 비활성화되며, 이후의 과정은 침식과 붕괴 작용에 의해 결정된다.

화산활동이 완전히 멈춘 후, 하와이 제도의 섬들은 오랜 세월에 걸쳐 침식과 풍화 작용을 받으며 점차 원래의 형태를 잃어간다. 이 단계에서는 새로운 용암이 공급되지 않기 때문에 섬의 성장은 멈추고, 자연적인 침식과 붕괴 작용이 섬의 크기와 지형을 결정하는 핵심 요인이 된다. 지형의 변화는 강수량, 해풍, 조류, 해류 등의 영향에 따라 다양한 형태로 나타나며, 시간이 지남에 따라 섬은 점점 더 낮아지고 해안선이 후퇴하게 된다.

침식 및 해식 단계에서는 강수량과 해풍, 해류가 가장 중요한 요소로 작용하며, 이들에 의해 섬의 표면과 해안선이 지속적으로 깎여 나간다. 하와이 제도는 태평양 한가운데 위치하여 습윤한 기후를 보이며, 특히 일부 지역에서는 연간 강수량이 매우 많아 침식 속도가 더욱 빠르게 진행된다.

강수에 의한 침식 작용은 하천이 섬의 표면을 깎아내면서 깊은 계곡과 산등성이를 형성하는 결과를 초래한다. 강우량이 많은 지역에서는 물이 빠르게 흘러내리며 협곡과 급경사면이 발달하고, 시간이 지남에 따라 지형이 더욱 복잡해진다. 이로 인해 하와이의 오래된 섬들에서는 방패 화산기의 부드러운 능선이 깎여서 뚜렷한 산악 지형과 계곡이 형성되었다.

해안에서는 파도와 조류가 지속적으로 작용하면서 해안선이 후퇴하고, 해안 절벽과 해식동이 만들어진다. 해식 절벽은 강한 파도가 해안을 끊임없이 침식하면서 암석층이 깎여 형성되는 지형이며, 바닷물이 암석층의 약한 부분을 지속적으로 깎아내면 동굴 형태의 해식동이 발달한다. 이 과정이 계속 진행되면 해식동의 천장이 무너지면서 해식 아치나 독립된 해식 기둥이 형성되기도 한다. 하와이 제도의 오래된 섬들에서는 이러한 해안 지형이 매우 발달해 있으며, 시간이 지나면서 점점 더 후퇴하는 과정을 반복한다.

화산체가 시간이 지나면서 지속적으로 약화되면 대규모의 산체 붕괴가 발생할 가능성이 커진다. 하와이 제도의 화산은 급격하게 성장한 이후 오랜 기간 동안 지질학적으로 불안정한 상태를 유지하는 경우가 많으며, 이는 대규모 산사태를 유발할 수 있는 주요 요인이다.

산체 붕괴가 발생하면 수백 입방킬로미터에 달하는 막대한 양의 암석과 토사가 바다로 쓸려 나가면서 태평양에 거대한 쓰나미를 일으킨다. 과거 하와이 제도에서는 이러한 산체 붕괴가 여러 차례 발생했으며, 그 결과로 인한 쓰나미는 주변 해안 지역에 큰 영향을 미쳤을 것으로 추정된다. 하와이 주변 해저에는 이러한 대규모 붕괴로 인해 형성된 해저 산사태의 흔적이 남아 있으며, 이는 하와이 화산이 시간이 지나면서 어떻게 변화하는지를 보여주는 중요한 단서가 된다.

이 단계에서는 대부분의 육상 화산 활동이 종료되었지만, 간혹 후기 활동이 발생할 가능성이 남아 있다. 후기 활동은 방패 화산기의 지속적인 용암 분출과는 다른 양상으로 나타나며, 기존 화산체 위에서 간헐적인 분출이 이루어지는 특징을 보인다. 대표적인 사례로 오아후 섬의 다이아몬드 헤드 분화구가 있다. 이 분화구는 방패 화산기가 끝난 후 후기 활동기에 형성된 화산 구조물로, 현재는 더 이상 활동하지 않지만 하와이 후기 화산활동의 대표적인 예로 남아 있다.

하와이 제도에서 침식 및 해식 단계에 접어든 대표적인 섬으로는 오아후 섬과 카우아이 섬이 있다.

오아후 섬은 하와이에서 두 번째로 큰 섬으로, 방패 화산기가 오래전에 종료되었으며 현재는 침식이 활발하게 진행되고 있는 지형을 보인다. 다이아몬드 헤드와 같은 후기 활동의 흔적이 남아 있으며, 섬 곳곳에서 깊게 패인 계곡과 해안 절벽이 발달해 있다.

카우아이 섬은 하와이 제도에서 가장 오래된 주요 섬 중 하나로, 화산 활동이 매우 오래전에 종료되어 현재는 주로 침식된 산악 지형이 남아 있다. 강수량이 많아 풍화와 침식이 빠르게 진행되었으며, 그 결과 높은 산과 협곡이 형성되었다. 대표적인 지형으로 와이메아 캐니언이 있으며, 이는 "태평양의 그랜드캐니언"으로 불릴 만큼 깊고 웅장한 협곡으로 발달했다.

침식 및 해식 단계가 오랜 기간 지속되면 섬은 점점 더 낮아지고, 결국 해수면 아래로 가라앉게 된다. 이 과정에서 산호가 성장하며 환초가 형성되는데, 하와이 제도의 오래된 섬들은 이러한 단계를 거쳐 점차 사라지게 된다. 시간이 지나면서 섬의 대부분이 물속으로 사라지고 산호초가 남게 되며, 하와이 열점에서 형성된 화산섬의 생애가 종결된다.

이 단계는 하와이 제도에서 가장 마지막에 일어나는 지형 변화 과정으로, 화산 활동이 완전히 멈추고 자연적인 침식과 붕괴 작용이 섬의 지형을 결정하는 시기라고 할 수 있다.

화산섬이 오랜 시간에 걸쳐 침식과 침강 과정을 겪으면, 그 지형은 점차 변화하게 된다. 처음에는 주변 해안선에서 산호가 자라나기 시작하며, 화산섬을 둘러싸는 띠 모양의 산호초가 형성된다. 이 산호초는 조류와 파랑이 몰아치는 바깥쪽에 위치하여 외해로부터 섬을 보호하는 역할을 하며, 동시에 내부 해역에서는 잔잔한 환경이 조성되어 다양한 해양 생물이 서식할 수 있는 공간이 된다.

섬이 더 깊이 가라앉으면서 육지는 점차 사라지고, 산호는 수면 가까이에서 자라는 성질을 갖고 있기 때문에 계속해서 위로 자라난다. 산호의 성장 속도는 일반적으로 섬의 침강 속도를 앞지르거나 비슷하게 유지되기 때문에, 육지가 거의 수면 아래로 사라진 이후에도 산호초는 여전히 존재하게 된다. 이처럼 육지는 사라지고 산호초만이 남아 둥근 고리 모양을 이루게 되며, 이것이 바로 환초라 불리는 지형이다.

환초의 중앙은 예전의 섬이 있던 자리로, 석호라 불리는 얕은 바다로 변한다. 석호는 해수의 흐름이 제한되는 특성상 독특한 염도와 수온 분포를 보이며, 이를 바탕으로 다양한 생태계가 유지된다. 석호의 바닥은 종종 퇴적물로 채워지며, 시간이 지남에 따라 습지나 사주로 바뀌기도 한다. 이처럼 환초는 단순한 산호 구조물이 아니라, 그 안에 석호를 품고 있는 복합적인 해양 지형이자 생태 공간이다.

하와이 제도에서는 이러한 환초 단계의 대표적인 사례로 미드웨이 환초와 프렌치 프리깃 암초가 꼽힌다. 이들은 과거 거대한 화산섬이었던 시기의 흔적은 사라지고, 그 위에 자라난 산호초가 현재의 구조를 이루고 있다. 특히 미드웨이 환초는 환초 위에 형성된 작은 섬들과 함께 다양한 해양 생물이 서식하는 중요한 서식지로 기능하고 있다.

이러한 환초의 형성과정은 해양 지질학적으로도 중요한 의미를 지닌다. 이는 대륙판의 이동, 화산 활동, 산호의 생태와 성장 조건 등이 복합적으로 작용하여 만들어진 지형으로, 지구의 해양 환경과 그 변화를 이해하는 데 핵심적인 실마리를 제공한다.

화산섬이 오랜 세월에 걸쳐 침식과 침강을 거듭한 끝에 결국 해수면 아래로 완전히 사라지면, 남은 화산체는 해산(guyot, 기요)이 된다. 이 단계는 하와이 열점에서 형성된 화산섬이 생애의 마지막을 맞이하는 과정으로, 섬이 해수면 아래로 내려앉으며 더 이상 육상의 화산 지형이나 생태계가 유지되지 않는 시기이다.

해산이 형성되는 과정은 화산섬이 점진적으로 침강하면서 시작된다. 시간이 지나면서 지반이 가라앉고, 해안선이 침식되어 섬이 점차 낮아진다. 이러한 과정이 지속되면 결국 섬 전체가 해수면 아래로 내려가게 되며, 마지막에는 물속에 완전히 잠긴 상태로 남게 된다.

이때 해산의 정상부는 평탄한 형태를 보이는데, 이는 과거 섬이 해수면 위에 있을 때 파도와 해류의 지속적인 작용으로 윗부분이 깎여나갔기 때문이다. 이후 섬이 침강하면서 이러한 평탄한 정상부가 그대로 해저로 내려가면서, 테이블 산처럼 평평한 해산이 형성된다.

해산이 깊은 바닷속으로 가라앉으면, 산호초조차 생존할 수 없는 깊이에 도달하게 된다. 일반적으로 산호초는 빛이 도달하는 얕은 수심에서만 생존할 수 있는데, 해산이 점점 깊은 심해로 가라앉으면 광합성이 불가능해지면서 산호의 생존이 어려워진다. 따라서 해산 단계에서는 더 이상 새로운 산호초가 형성되지 않으며, 육상 및 연안 생태계는 완전히 사라지게 된다.

해산은 대양의 해류와 해저 조류에 의해 지속적으로 침식되며, 시간이 지남에 따라 퇴적물로 덮여 점차 지형이 변형된다. 해저에서는 해류가 퇴적물을 운반하는 과정이 지속적으로 이루어지며, 해산의 표면에는 점차 퇴적층이 쌓이게 된다.

퇴적층의 두께는 해산이 위치한 깊이와 해류의 흐름에 따라 다르며, 오래된 해산일수록 표면이 더 부드럽고 퇴적층이 두껍게 덮인 형태를 보인다. 일부 해산에서는 심해 해류가 빠르게 흐르면서 퇴적층이 상대적으로 얇거나, 침식 작용이 지속되면서 지형이 더욱 변화할 수도 있다.

이 단계에서 화산 활동은 완전히 종료된 상태이며, 더 이상 마그마가 상승하거나 분출이 이루어지지 않는다. 다만, 일부 해산에서는 해저 화산 활동이 재개되거나, 열수 분출구가 형성될 가능성도 있지만, 일반적으로 해산 단계의 화산체는 지질학적으로 안정된 구조를 유지한다.

하와이 제도에서 해산 단계에 접어든 화산체들은 대체로 하와이- 황제 해저 산열(Hawaiian-Emperor Seamount Chain)의 북서쪽으로 분포하고 있다.

하와이- 황제 해저 산열은 하와이 열점에서 생성된 화산섬들이 시간이 지나면서 태평양판의 움직임에 따라 서서히 북서쪽으로 이동한 결과 형성된 해저 산맥이다.

이 지역에는 100개가 넘는 해산들이 존재하며, 이들은 과거 하와이 화산섬이었지만 시간이 흐르면서 침식과 침강을 거쳐 현재는 완전히 해저로 가라앉아 있다.

대표적인 해산으로는 프렌치 프리깃 암초, 미드웨이 환초, 메이시 해산 등이 있다. 이들은 모두 과거 하와이 화산과 유사한 성장 과정을 거쳐 생성되었지만, 시간이 지나면서 해수면 아래로 완전히 사라진 사례들이다. 이 해산들은 현재 퇴적층으로 덮여 있으며, 해양 연구를 통해서만 과거 화산활동의 흔적을 확인할 수 있다.

해산 단계가 오래 지속되면, 해산의 표면은 점차 두꺼운 퇴적층으로 덮이고, 지질학적으로 더 이상 활동이 없는 안정된 지형이 된다. 이후 수백만 년이 지나면 해산이 태평양판의 이동에 따라 서서히 해구로 접근하게 되고, 최종적으로 해구에 도달하면 맨틀 속으로 침강하며 소멸할 수도 있다.

이 과정은 태평양판의 이동 속도와 관련이 있으며, 하와이 열점에서 생성된 화산섬들이 시간이 지나면서 태평양판을 따라 북서쪽으로 이동하고, 최종적으로 해구에 도달하면 지각 변동에 의해 사라지는 것이다.

이 단계는 하와이 열점에서 형성된 화산섬이 생애의 마지막을 맞이하는 과정이며, 더 이상 육상의 화산 지형이나 생태계가 존재하지 않고, 오직 지질학적인 흔적만이 남는 단계라고 할 수 있다.

하와이 열점에서 형성된 화산들은 지질 구조의 불안정성과 해양 및 기후적 요인으로 인해 다른 지역의 화산보다 훨씬 빠르게 침식된다. 이러한 현상은 지속적인 해안 침식, 강수량이 많은 기후, 화산암의 특성, 그리고 대규모 산체 붕괴 등 여러 요소가 복합적으로 작용한 결과이다.

하와이 제도는 태평양 한가운데 위치하여 강한 파도와 해류의 영향을 지속적으로 받는다. 태평양의 강력한 해양 에너지는 해안선을 끊임없이 깎아내리며, 특히 절벽이나 용암이 바다로 흘러 형성된 해안 지형을 빠르게 침식시킨다. 또한 바닷물의 화학적 작용이 암석을 약화시키면서 침식 속도를 더욱 가속화한다.

이와 함께 하와이의 기후는 강수량이 많고 열대성 폭우가 자주 발생하는데, 이는 강력한 유수 침식을 유발한다. 특히 바람이 불어오는 방향에 위치한 지역은 더 많은 비를 맞으며, 빗물이 암석 내부로 스며들어 화학적 풍화를 가속화한다. 하와이 화산의 용암은 대부분 현무암질로 이루어져 있어 풍화에 취약한데, 미세한 균열을 따라 쉽게 부서지고, 작은 균열이 점점 확대되면서 결국 큰 암석 조각들이 무너져 내리는 과정이 반복된다.

하와이 화산이 빠르게 침식되는 또 다른 중요한 이유는 지질 구조의 불안정성이다. 하와이 화산은 순상 화산이지만 매우 빠르게 형성되었기 때문에 내부 구조가 충분히 치밀하게 다져지지 못한 상태에서 용암층이 쌓여 있다. 이로 인해 화산체 내부에 많은 균열과 공극이 존재하며, 이는 시간이 지남에 따라 구조적 불안정성을 더욱 증가시키는 요인이 된다.

또한, 하와이 화산은 생성된 이후 지속적으로 침강하는 특징을 보인다. 해양판의 움직임과 함께 화산체가 서서히 가라앉으면서 추가적인 균열이 형성되며, 화산체 전체의 구조적 안정성이 더욱 약화된다. 이러한 지속적인 침강 과정에서 지반 변형이 누적되고, 결국 일정 시점이 지나면 대규모 산체 붕괴가 발생할 가능성이 커진다.

하와이 제도 주변 해저에는 과거에 발생한 대규모 붕괴의 흔적이 남아 있으며, 연구에 따르면 하와이 화산섬들은 여러 차례 거대한 산체 붕괴를 겪었다. 이러한 붕괴 과정에서 대량의 암석과 퇴적물이 바다로 쓸려나가며, 강력한 지진과 해일을 유발하기도 한다.

결과적으로 하와이 화산은 태평양의 강한 해양 에너지와 열대성 폭우에 의한 침식, 현무암질 암석의 풍화 작용, 그리고 급격한 형성 과정으로 인한 구조적 불안정성과 지속적인 침강으로 인해 다른 지역의 화산보다 훨씬 빠르게 형태가 변화하고 사라진다.

하와이- 황제 해저 산열에는 100개가 넘는 해산들이 존재하며 이들은 모두 사화산이다. 이 해산들의 이름에 일왕들의 명칭이 붙었기에 해저 산열의 이름에 황제가 들어가게 되었다. 여기서 의아할 수 있는게 일왕이 왜 황제인가?라고 의문을 가질 수 있겠다. 미국에서는 우리나라의 시선과는 다르게 일본 문화에 굉장히 호의적이고 일왕들을 왕이 아닌 황제로 보고 있다. 그렇기에 일왕들의 이름이 붙은 해저 산열의 공식 명칭이 하와이- 황제 해저 산열(Hawaiian-Emperor Seamount Chain)이 된 것이다.