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Three dimensional density imaging of volcanoes by omni-directional muography

Research Project

Project/Area Number 19H01988
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Miyamoto Seigo  東京大学, 地震研究所, 助教 (80402444)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森島 邦博  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (30377915)
中野 敏行  名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (50345849)
小山 眞人  静岡大学, 未来社会デザイン機構(企画推進本部), 教授 (70183811)
鈴木 雄介  静岡大学, 未来社会デザイン機構(企画推進本部), 准教授 (40894192)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2019: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Keywords火山 / スコリア丘 / ミューオン / ミュオグラフィ / 原子核乾板 / 三次元イメージング / 密度構造 / 物理探査 / イメージング / 素粒子 / 宇宙線 / 透視 / 大室山 / ラジオグラフィー
Outline of Research at the Start

申請者らは,火山を通過してくる宇宙線ミュオンを利用したミュオグラフィ観測を火山体のあらゆる方向から行うことで,火山体の3次元密度構造を高分解能で解明することを目指す。本研究課題ではその最初の一歩として下記を実施する。
1)静岡県伊東市の大室山スコリア丘に対し,世界初である「全方位ミュオグラフィ」の実証観測を行う。
2)得られた詳細な3次元密度構造結果を,地質・地形研究調査から推定される地質構造・噴火モデル・噴火史と比較・検討する。
3)1)2)によって得られた様々なデータ・経験・知見を整理し,将来実際の活火山へ適用する際に想定される性能・課題を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

One of the important issues in muographic research is to reveal the detailed 3-D density structure of volcanoes by increasing the number of observation directions. We performed multi-directional muographic observations to clarify the 3D density structure of the Omuroyama Scoria Hill located in Ito City, Shizuoka Prefecture, Japan.
As a result, a high-density region was detected in the interior of the scoria hill. Based on this observation and detailed geomorphological and geological constraints, we inferred that the high-density region consists of a highly fused central crater and radial veins extending in three directions from it. The results of this study demonstrate that the formation process of volcanoes can be discussed in detail by visualizing the three-dimensional internal structure of volcanoes with unprecedented resolution.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スコリア丘は火山の基本形の一つであり、その詳細な内部構造や形成時のマグマの動きを明らかにすることは、噴火の本質を理解する上で、また火山災害の軽減のためにも重要である。多方向からのミューオン観測によって、大室山スコリア丘の主火道に高密度が確認され、そこから放射状に岩脈が山体に貫入している三次元密度イメージが得られた。火山体内の岩脈形成とスコリア丘の噴火過程、特に山麓の溶岩流と山腹の小火口の形成の関係を可視化出来たことは、将来火山の噴火時に火山の側面や周囲で起こりうる現象を予測出来る可能性を示せたという観点から、火山防災上有意義である。

Report

(4 results)
  • 2022 Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (3 results)

  • [Journal Article] A muographic study of a scoria cone from 11 directions using nuclear emulsion cloud chambers2022

    • Author(s)
      Miyamoto Seigo、Nagahara Shogo、Morishima Kunihiro、Nakano Toshiyuki、Koyama Masato、Suzuki Yusuke
    • Journal Title

      Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 127-147

    • DOI

      10.5194/gi-11-127-2022

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three-dimensional density tomography determined from multi-directional muography of the Omuroyama scoria cone, Higashi?Izu monogenetic volcano field, Japan2022

    • Author(s)
      Nagahara Shogo、Miyamoto Seigo、Morishima Kunihiro、Nakano Toshiyuki、Koyama Masato、Suzuki Yusuke
    • Journal Title

      Bulletin of Volcanology

      Volume: 84 Issue: 10 Pages: 94-94

    • DOI

      10.1007/s00445-022-01596-y

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 世界初の多方向3次元透視が明らかにした大室山の内部構造-3D density tomography determined from multi-directional muography of the Omuroyama volcano, Japan&-;特集 富士山噴火に備える ; 地下構造を探る新手法2022

    • Author(s)
      小山 真人 , 宮本 成悟 , 長原 翔伍 , 鈴木 雄介
    • Journal Title

      科学

      Volume: 92 Pages: 618-637

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Progress of Muon Radiography for Volcanoes with Nuclear Emulsion2022

    • Author(s)
      宮本 成悟、西山 竜一、長原 翔伍
    • Journal Title

      Journal of The Society of Photographic Science and Technology of Japan

      Volume: 85 Issue: 1 Pages: 80-86

    • DOI

      10.11454/photogrst.85.80

    • ISSN
      0369-5662, 1884-5932
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Presentation] 伊豆東部火山群大室山スコリア丘の構造と形成過程―高解像度DEMとミュオグラフィにもとづく再検討―2021

    • Author(s)
      小山 真人, 鈴木 雄介, 宮本 成悟, 長原 翔伍, 森島 邦博, 中野 敏行
    • Organizer
      日本火山学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 多方向ミュオグラフィによる伊豆大室山スコリア丘の3次元密度イメージング2021

    • Author(s)
      宮本 成悟, 長原 翔伍, 森島 邦博, 中野 敏行, 小山 真人, 鈴木 雄介
    • Organizer
      日本火山学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Three-dimensional Density Structure Imaging of the Izu-Omuroyama Volcano by Multi-directional Muography2021

    • Author(s)
      Seigo Miyamoto, Shogo Nagahara, Kunihiro Morishima, Toshiyuki Nakano, Masato Koyama and Yusuke Suzuki
    • Organizer
      International Conference on Advanced Imaging 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Omnidirectional muography for volcanoes : the plan for first experimental proof in Omuroyama, Shizuoka, Japan2019

    • Author(s)
      S. Miyamoto, S. Nagahara, K. Morishima, T. Nakano, M. Koyama, Y. Suzuki
    • Organizer
      ICMASS2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 全方位ミュオグラフィによる火山観測:~大室山(静岡県伊東市)における実証計画~2019

    • Author(s)
      宮本 成悟, 長原 翔伍, 森島 邦博, 中野 敏行, 小山 真人, 鈴木 雄介
    • Organizer
      火山学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 大室山スコリア丘火山の三次元宇宙線透視に向けた試験観測結果2019

    • Author(s)
      長原 翔伍, 宮本 成悟, 森島 邦博, 中野 敏行, 小山 真人, 鈴木 雄介
    • Organizer
      日本写真学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙線ミュオンを用いた火山密度イメージング観測手法の紹介2019

    • Author(s)
      宮本成悟
    • Organizer
      火山学会秋季大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 全方位ミュオグラフィにおける3次元密度再構成解析手法2019

    • Author(s)
      長原翔伍,宮本成悟
    • Organizer
      火山学会秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 大室山での全方位ミュオグラフィに向けたシミュレーションとテスト観測2019

    • Author(s)
      長原翔伍, 宮本成悟, 森島邦博, 中野敏行, 小山真人, 鈴木雄介
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Book] Cosmic Ray Muography Chapter 6: Three-Dimensional Muography and Image Reconstruction Using the Filtered Back-Projection Method2023

    • Author(s)
      Shogo Nagahara and Seigo Miyamoto
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      WorldScientific
    • ISBN
      9789811264900
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] 富士山噴火に備える 担当:共著, 範囲:「世界初の多方向3次元透視が明らかにした大室山の内部構造」2023

    • Author(s)
      『科学』編集部, 共著 小山 真人, 鈴木 雄介, 宮本 成悟, 長原 翔伍
    • Total Pages
      160
    • Publisher
      岩波書店
    • ISBN
      9784000063425
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Book] Muography : exploring Earth's subsurface with elementary particles2022

    • Author(s)
      chapter 3 Seigo Miyamoto and Shogo Nagahara
    • Total Pages
      1
    • Publisher
      Wiley
    • ISBN
      9781119723028
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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