長白山天池火山系統中岩漿演化的非線性動力過程研究

《長白山天池火山系統中岩漿演化的非線性動力過程研究》是依託首都師範大學，由劉永順擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：長白山天池火山系統中岩漿演化的非線性動力過程研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉永順
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

火山系統是典型的多組分多參數耦合的複雜系統。在其岩漿演化的多種作用（如冷卻、結晶、對流、混合、氣體出溶過程等）耦合過程中產生了複雜的非線性演化行為。這些行為使得火山噴發的精確預測面臨巨大挑戰。為了探索岩漿演化的非線性行為，為給火山噴發定量預測提供有力的非線性理論基礎，本項目聚焦於天池複式火山系統的岩漿演化的非線性動力過程的研究。在代表性的基性、中性和酸性火山岩剖面研究的基礎上，以取自剖面的火山岩中的斑晶礦物（斜長石、單斜輝石等）的振盪環帶、熔蝕和再生等現象，不同尺度下化學元素、礦物晶體和氣孔的局域聚集規律，以及火山碎屑的形態和分布為研究重點，探索導致這些現象發生的岩漿演化的非線性動力學過程，特別是岩漿演化的混沌動力學行為、自組織聚集、破碎、臨界轉變及其形成的分形動力學行為。本項目將從非線性動力學新視角揭示天池火山系統的活動特徵和預測複雜性，並促進物理火山學的發展。

結題摘要

火山系統是一個開放的、遠離平衡的耗散系統。火山活動過程不僅是一個地質過程，也是一個物理和化學耦合過程，蘊含著豐富的非線性行為和複雜性。項目以天池火山造盾噴發、造錐噴發和造伊格尼姆岩的主要期次的熔岩和火山碎屑堆積物的野外研究為基礎，對代表性的基性、中性和酸性火山岩剖面上的樣品的化學組成、非平衡岩相結構和礦物學，特別是長石、輝石和橄欖石礦物斑晶的振盪環帶、熔蝕和再生現象進行了系統的成因研究。為了探索岩漿體系的自組織臨界性，對天池火山全新世空降浮岩岩相結構的形態學及其形成機制、不同時期熔岩的斑晶礦物晶粒形態與局域聚集規律進行了研究。除此之外，為了更好地認識岩漿演化的非線性動力學過程的物理約束，開展了泉陽期玄武質熔岩的動力結晶實驗、玄武岩柱狀節理模擬實驗研究。在此基礎上，理論上重點探索了岩漿冷卻結晶、岩漿破碎的臨界轉變的非線性動力機制，進而從非線性動力學視角探討了天池火山活動的預測的複雜性和評估策略。