На основании систематизации и анализа вулканологических, петрологических и экспериментальных данных установлено, что разнообразие извержений, наблюдаемых на Камчатке, обусловлено двумя принципиально разными эруптивными моделями: газогидродинамической – для жидких базальт-андезибазальтовых магм и вязкоупругодинамической – для малоподвижных андезитовых-дацитовых магм.

Для исследования процессов, происходящих при стромболианских извержениях, создан комплекс аппаратуры моделирования базальтовых извержений (КАМБИ), его высота 18 м. При конструировании комплекса были учтены соотношения геометрических размеров реальной питающей системы вулкана: отношение диаметра канала к его высоте ~ 1 : 1000. Впервые при физическом моделировании были созданы условия поступления движущейся модельной газонасыщенной жидкости в канал, что позволило изучать процессы нуклеации пузырьков, их увеличение, коалесценцию, образование и преобразование газовых структур, кинетические особенности эволюции газовой фазы. В ходе экспериментов выявлен и описан новый, ранее неизвестный режим течения двухфазных смесей в вертикальной колонне – кластерный, характеризующийся закономерным чередованием плотных скоплений газовых пузырьков (кластеров), разделенных между собой жидкостью, не содержащей свободной газовой фазы. Показано, что жидкостный, пузырьковый, кластерный и снарядный типы режимов закономерно переходят один в другой и представляют собой полиморфные модификации газонасыщенных жидкостей, движущихся в вертикальных каналах. Полученные данные позволили предложить новую модель газогидродинамического движения магматического расплава в подводящем канале: в зависимости от типа газогидродинамического режима в жерле, в кратере будут проявляться различные типы эксплозивной активности вплоть до реальных взрывов.

Special volcanologic-geophysical studies have been conducted to reveal a periodicity in the dynamics of fountaining of incandescent bombs at basaltic volcanoes. A large-size gas-hydrodynamic apparatus complex has been constructed to model basaltic eruptions. The experiments conducted with it allowed us to propose a new model of movement of magmatic melt in the conduit of a basaltic volcano. Self-organization of one-size gas bubbles, moving in the melt up the vertical channel, at certain discharge of gas leads to formation of open bubbly clusters (cluster regime), realized in the crater in the form of periodic fountaining of incandescent bombs.

Studies of Klyuchevskoy Volcano eruptions have revealed a new type of explosive activity classified as pulsating spouting of incandescent bombs. These are series of abrupt impulses of increased rate of bomb ejection which occur at fixed intervals of first few seconds and accompany the weaker spouting. Analyses of published data and video records has shown that the same type of eruptive activity is typical for Tolbachinsky, Kilauea and Etna volcanoes which produce liquid andesite-basaltic magmas. In order to investigate the mechanism of pulsating spouting, authors upgraded the Complex Apparatus for Modeling Basaltic Eruptions (KAMBE) that had been designed earlier. A series of laboratory experiments in a transparent column (h = 16.6 м, Ø = 50 mm) allowed us to reveal a new gas-hydrodynamic regime of foamy bubble clusters. Analysis of natural volcanic and laboratory processes allows assuming that pulsating spouting of incandescent bombs is preceded by the regime of foamy bubble clusters occurring in the gas-liquid magmatic flow ascending along a volcano conduit.