布里尼式火山喷发和斯通博利式火山喷发火山灰颗粒实验与形态学特征对比分析-以长白山和五大连池火山为例

Ash produced during explosive volcanic eruptions can cause serious impacts to population, livestocks and aviation safety both close to the volcano and also at great distances when it inject to the top of Troposphere and above. Whether or not any of these possible negative effects occur depends largely on the physical and geochemical characteristics. To find the links between the morphological characteristics and type of volcanic eruption, material composition, spectral characteristics, and microphysical dynamics, We will do some comparative analysis of volcanic ash particles to Wudalianchi and Changbai Mountain. By experimental determination of the ash particles of the size, shape, surface area, density, hardness, mineralogy, and chemical composition and spectral characteristics, determining the differences of the composition of the ash between the two different types eruption, investigating the relationship between the morphological characteristics of ash particles and optical characteristics, terminal velocity, microphysical dynamics and atmospheric scattering of atmospheric diffusion.This research will help us understand the problems of volcanic ash cloud such as aircraft engine failure, visibility, atmospheric dispersion and human health.

火山喷发释放出大量火山灰进入到大气中乃至平流层，火山灰颗粒对火山附近及相当远的范围内的人口和牲畜，还有飞经的飞机都是非常危险的。是否发生这些负面影响，很大程度上取决于火山灰的物理、化学性质。为了找到火山灰形态特征与火山喷发类型、物质成分、光谱特征和微物理动力学之间的联系，本课题将对我国的五大连池和长白山火山喷发的火山灰颗粒进行形态学的对比分析。通过实验测定火山灰颗粒的大小、形状、表面积、密度、硬度、矿物学和化学成分以及光谱特征，确定两种不同类型火山灰的化学成分的区别，探讨火山灰颗粒的形态特征与其光学特性、沉降速度和大气扩散方面的微物理和大气散射之间的关系。研究火山灰颗粒有助于我们理解火山灰云带来的诸如飞机引擎故障、可见度、大气色散和人类健康等问题。

火山喷发释放出的大量火山灰会给人类带来巨大的危害。不同破碎机制的火山灰颗粒具有不同的表面纹理和形貌。每一个单一的火山灰粒子都可能会传达自己形成环境的信息和条件。某些特征可能会给出一个关于破碎机制的提示，比如碎片的强度和参与破碎过程的水的体积。然而，对火山灰类型判别取决于处理人对特征化颗粒的研究经验。此外，复杂多样的火山颗粒形状使定量表征变得困难，而火山灰表面结构的数值特征也因为它的复杂性，仍然在很大程度上没有得到解决。. 火山灰颗粒化学成分、光学性质、形状特点为火山内部过程提供了线索，在预测未来火山灾害，以及重建地球动态演化方面提供了有价值的参考。每一个单一的火山灰粒子（形状、大小、表面纹理和形貌特征）可能会传达自己的形成环境和条件的信息。本课题选择我国五大连池老黑山火山和长白山天池火山两个不同喷发类型的火山火山灰作为研究对象。分析其不同矿物组成成分、化学组成成分、颗粒粒度特征、火山灰颗粒表面形貌特征、形状特点、光谱特征等，进行对比分析两类火山灰的不同特点。研究表明1）火山灰红外光谱特征随着矿物碎屑的组成而具有不同的吸收峰，光谱曲线也不尽相同；2）火山灰的微观形貌特征随着喷发环境、喷发类型的改变而改变；3）火山灰中气泡分布特征可以决定火山灰颗粒形状特点；4）使用数字化图像处理技术可以定量化研究火山灰颗粒形状特征；5）火山灰粒度和形态的定量分析可以判断不同地点火山灰喷发期次的一致性；6）可以使用聚类分析方法简化颗粒形状分析参数。. 本研究旨在专业分析火山碎屑物质，即火山灰颗粒。这些颗粒的定性、定量分析提供深入了解火山爆发过程和形成机制的钥匙。