大同火山活动的阶段性历史是一个尚未被揭示清楚的地学问题。野外实地考察及室内磁化率、化学成分、粒度和古地磁的测定结果显示:古湖滨处水平层理发育的火山碎屑层存在4个不同倾角的倾斜;古湖近岸处的湖相沉积层中含有4层火山碎屑层;古湖深处的湖相沉积层中出现4个磁化率显著正异常的层位,且这些层位粒度都较粗;古湖岸上的黄土沉积中出现3个磁化率为峰值、Rb/Sr比值为谷值的层位;古湖深处湖相沉积剖面中存在B/M和Jaramillo磁极性界限。据此进一步分析后认为:(1)湖相沉积剖面中的磁化率显著正异常层位、黄土沉积中的高磁化率—低Rb/Sr比值层位可能是混入了大量火山灰物质;它们是区域火山活跃期的记录。(2)系列沉积剖面特征指示区域火山活动曾经历4个活跃期,每个活跃期期间有多次密集的火山喷发。(3)4个活跃期的年代大约为早于0.90 Ma BP(第一活跃期)、~0.47 Ma BP(第二活跃期)、~0.31 Ma BP(第三活跃期)和~0.09 Ma BP(第四活跃期);黄土沉积中还记录了区域北部有一个发生于~0.19 Ma BP的活跃期。此外,区域湖相沉积中所记录的4个火山活跃期都出现在湖退时期,平静期出现在湖侵时期。