在火山碎屑物和熔岩流的堆积序列、剖面特征、沉积特点、空间展布以及岩相、岩石成分、矿物、玻璃、包裹体研究的基础上,搞清五大连池新期火山碎屑堆积各层序与熔岩流各单元之间的时序关系以及熔岩流各单元的流动、构造和岩相特征;弄清长白山天池火山气象站喷发单元的堆积序列、流动状态、内部构造和岩相特征以及探索垂直序列关键层位的时代。通过系统的岩相结构和岩石、矿物、玻璃和包裹体的成分分析,结合熔融实验和理论计算,研究岩石熔体、结晶、去气和碎屑化的物理性质。以CT技术研究气孔的结构、分布、孔隙度和连通性。借助于国外的岩浆物性和模拟实验资料,以流体或流变力学为基础,以五大连池新期火山和天池火山气象站喷发单元的地质条件为约束,构建典型基性和酸性岩浆耦合去气、结晶、碎屑化和通道多相流过程的喷发方式转换模型并进行数值和模拟实验,进而从严格动力学角度解释相应的地质现象。研究结果对认识基性与酸性火山活动规律有重要意义。
基性与酸性火山爆炸与溢流喷发方式的转换机理是火山学研究的重要基础问题。中国的五大连池新期火山和长白山天池火山气象站期的喷发堆积物是研究此问题的典型客体。项目对其各自喷发形成的熔岩流和火山碎屑物的叠置关系、剖面特征、沉积特点、空间展布进行了野外考察研究;对其岩相结构、岩石、矿物和玻璃成分以及浮岩的气孔的结构、分布、孔隙度和连通性进行了实验研究;对其岩浆房的活动规律、火山碎屑物的喷发动力过程进行了理论研究。在五大连池高精度的大比例尺熔岩流火山地质图、火山弹和火山岩块的动力过程、老黑山岩浆房活动的非线性规律的识别、天池火山气象站期火山堆积序列及千年大喷发的岩浆混合作用等方面取得了明显进展。为弄清五大连池新期火山和天池火山全新世以来的爆炸喷发与溢流喷发方式的转换机理提供了坚实可靠的数据,为继续开展该方面的工作奠定了阶段性基础。研究中认识到火山喷发是一个复杂系统,展现了丰富的复杂系统特征。这些研究成果对有效预测和防控火山灾害有重要应用价值。