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火山喷发物记录了火山喷发时大量的岩浆物理化学过程,通过对火山喷发物的显微构造定量研究,可以获得许多宏观研究所无法获得的有关岩浆喷发过程的重要信息。另外,利用数值模拟可以快速有效的确定火山灰扩散和沉积范围,因此可用来预测未来火山喷发产生的灾害程度和范围。本文对长白山天池火山全新世三期爆炸式喷发(5000年前、千年大喷发和晚期喷发)产生的浮岩进行了详细的成分和结构定量研究。研究发现,5000年前和千年大喷发的浮岩均为碱流岩,后者略偏酸性,晚期喷发的黑色浮岩为高钾粗面岩。三期浮岩均由不同大小的气孔、气孔壁及少量的斑晶(<15%)组成。5000年前后期喷发的黄色浮岩气孔比较细密,最小气孔约1μm,气孔数量最多,为3.1×1015个/m3。5000年前早期喷发的浮岩和千年大喷发的灰白色浮岩气孔大小和数量比较接近,最小气孔几个μm,数量密度1.12×1015～1.9×1015个/m3。晚期喷发的黑色浮岩气孔较大,一般大于10μm,最大达厘米级,数量减少(1.09×1014个/m3),气孔壁增厚。气孔定量分析还表明,三期爆破式喷发时,气孔经历了至少3次的成核与生长。虽然气孔生长速率相近,但5000年前晚期喷发时气孔成核速率要比其他期快很多。利用气孔数量密度和岩浆成分获得各期喷发时的解压速率,并推测出5000年喷发时最高喷发柱HT在34～46km之间,岩浆溢出率2.7×108～8.7×108kg/s,喷发强度从灰色浮岩到黄色浮岩明显增强。晚期喷发规模小,喷发柱高度HT在29～36km之间,岩浆溢出率为1.3×108～3.2×108kg/s。通过野外调查和室内实验分析,确定长白山天池火山千年大喷发空降碎屑数值模拟参数,模拟结果与实测结果具有很好的一致性,证实了模型的可靠性和参数的合理性。改进了火山灰扩散模拟软件,可用于模拟不同规模喷发时某一地区火山灰沉积厚度超过阈值的概率。根据该区1980～2008年共29年的风数据,进行了20,000多次不同风参数的模拟,制作了千年大喷发规模的喷发时长白山天池火山地区火山灰沉积厚度超过20cm和70cm的空降灾害概率图,本报告为长白山地区火山危险性分析和灾害预警与对策提供了重要的科学依据。