Diagnosing magma head height in a volcano conduit with cosmic ray radiography and high quality gravity observation

• Project/Area Number: 20244071
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: OKUBO Shuhei 東京大学, 地震研究所, 教授 (30152078)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SUN Wenke 東京大学, 地震研究所, 准教授 (10323651) ; TANAKA Hiroyuki 東京大学, 地震研究所, 准教授 (20503858) ; TANAKA Yoshiyuki 東京大学, 地震研究所, 助教 (90508350) ; TOKUNAGA Tomochika 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 准教授 (70237072) ; TAMURA Yoshiaki 国立天文台, 水沢VERA観測所, 助教 (90150002)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥37,960,000 (Direct Cost: ¥29,200,000、Indirect Cost: ¥8,760,000); Fiscal Year 2010: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2009: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2008: ¥21,450,000 (Direct Cost: ¥16,500,000、Indirect Cost: ¥4,950,000)
• Keywords: 宇宙線透視 / 重力 / 火山 / 地下水 / 宇宙線 / 自然災害 / 絶対重力 / ミューオンラジオグラフィー / マグマ頭位 / 地下水流動

Research Abstract

We developed a new method to estimate the location of a magma head in a volcano conduit. It utilizes that gravity should change as magma goes up and down in the conduit. The gravity data after eliminating groundwater disturbance enables us to determine the head height as geometrical parameters of the conduit is successfully estimated with the cosmic ray radiography. The result is essentially important to discuss how magma movement in the shallower part is related to the volcanic activity.

Research Products

• [Journal Article] Gravitychanges associated with variations inlocal land water distributions : observations and hydrological modelingat Isawa Fan (2012)
  • Author(s): Kazama, T., Y. Tamura, K. Asari, S. Manabe, and S. Okubo
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imagingdensity profile of volcano interiorwith cosmic-ray muon radiographycombined with classical gravimetry (2012)
  • Author(s): Okubo, S. and HKM. Tanaka
  • Journal Title: Measurement, Science and Technology Volume: Vol.23 Issue: 4 Pages: 1-16
  • DOI: 10.1088/0957-0233/23/4/042001
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A multiple-isotope(delta Cl-37, C-14, H-3) approach toreveal the coastal hydrogeologicalsystem and its temporal changes inwestern Kyushu (2011)
  • Author(s): Tokunaga, T., J. Shimada, , Y. Kimura, ほか3名
  • Journal Title: Japan, HydrogeologyJournal Volume: Vol.19(1) Pages: 249-258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A multiple-isotope (delta Cl-37, C-14, H-3) approach to reveal the coastal hydrogeological system and its temporal changes in western Kyushu, Japan (2011)
  • Author(s): Tokunaga, T., J.Shimada, Y.Kimura, ほか3名
  • Journal Title: Hydrogeology Journal Volume: 19 Pages: 249-258
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensionalcomputational axial tomography scan ofa volcano with cosmic ray muonradiograph (2010)
  • Author(s): Tanaka, HKM., H. Taira, T. Uchida, ほか7名
  • Journal Title: Journal of GeophysicalResearch Volume: Vol.115 Issue: B12
  • DOI: 10.1029/2010jb007677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a portable assembly typecosmic-ray muon module for measuringthe density structure of a column of magma (2010)
  • Author(s): Tanaka, H. K. M., T. Uchida, M. Tanaka, H. Shinohara, and H. Taira
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: Vol.62 Pages: 119-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible space and power effective muonsensor module for imaging a volcano (2010)
  • Author(s): Taira, H., and H. K. M. Tanaka
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: Vol.62 Pages: 179-186
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 桜島火山における絶対重力観測 (2010)
  • Author(s): 大久保修平・菅野貴之・風間卓仁・山本圭吾・井口正人・田中愛幸・孫文科・高山鐵朗・坂守・松本滋夫
  • Journal Title: 地震火山噴火予知研究計画報告書「桜島火山における多項目観測に基づく火山噴火準備過程解明のための研究」 Pages: 65-71
• [Journal Article] ハイパー・ハイブリッド重力測定-地殻内流体移動検出の高精度化を目指して (2010)
  • Author(s): 大久保修平
  • Journal Title: 地震ジャーナル Volume: 50巻 Pages: 78-82
• [Journal Article] Three-dimensional computational axial tomography scan of a volcano with cosmic ray muon radiograph (2010)
  • Author(s): Tanaka, H.K.M., H.Taira, T.Uchida, ほか7名
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of a portable assembly type cosmic-ray muon module for measuring the density structure of a column of magma (2010)
  • Author(s): Tanaka, H.K.M., T.Uchida, M.Tanaka, ほか2名
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: 62 Pages: 119-130
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible space and power effective muon sensor module for imaging a volcano (2010)
  • Author(s): Taira, H., H.K.M.Tanaka
  • Journal Title: Earth Planets Space Volume: 62 Pages: 179-186
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 桜島火山における絶対重力観測 (2010)
  • Author(s): 大久保修平・菅野貴之・風間卓仁, ほか7名
  • Journal Title: 地震火山噴火予知研究計画報告書「桜島火山における多項目観測に基づく火山噴火準備過程解明のための研究」 Pages: 65-71
• [Journal Article] 桜島火山における絶対重力観測 (2010)
  • Author(s): 大久保修平・菅野貴之・風間卓仁・山本圭吾・井口正人・田中愛幸・孫文科・高山鐵朗・坂守・松本滋夫
  • Journal Title: 2009年度地震火山噴火予知研究計画報告書,「桜島火山における多項目観測に基づく火山噴火準備過程解明のための研究」 Pages: 65-71
• [Journal Article] Hydrological modeling of groundwaterdisturbances to observed gravity : Theory and application to Asama Volcano (2009)
  • Author(s): Kazama T. and S. Okubo
  • Journal Title: Journal of GeophysicalResearch Volume: 114 Issue: B8
  • DOI: 10.1029/2009jb006391
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detecting a mass changeinside a volcano by cosmic-ray muonradiography(muography): First resultsfrom measurements at Asama volcano (2009)
  • Author(s): Tanaka, H. K. M., T. Uchida, M. Tanaka, ほか6名
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 36 Issue: 17
  • DOI: 10.1029/2009gl039448
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrological modeling of groundwater disturbances to observed gravity : Theory and application to Asama Volcano, Central Japan (2009)
  • Author(s): 風間卓仁, 大久保修平
  • Journal Title: J.Geophys.Res. 114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detecting a mass change inside a volcano by cosmic-ray muon radiography(muography) : First results from measurements at Asama volcano, Japan (2009)
  • Author(s): H.K.M.Tanaka, T.Uchida, M.Tanaka, M.Takeo, J.Oikawa, T.Ohminato, Y.Aoki, E.Koyama, H.Tsuji
  • Journal Title: Geophys.Res.Lett. 36
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シントレックス重力計連続観測による降雨・地下水流動に伴う重力変化の検出-2007年台風9号,浅間火山観測所の場合- (2008)
  • Author(s): 名和一成・杉原光彦・村田泰章・風間卓仁・西田究・菅野貴之・小山悦郎・大久保修平・奥田隆
  • Journal Title: 測地学会誌 Volume: 54 Pages: 59-67
  • NAID: 10024285234
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シントレックス重力計連続観測による降雨・地下水流動に伴う重力変化の検出-2007年台風9号、浅間火山観測所の場合- (2008)
  • Author(s): 名和一成・杉原光彦・村田泰章・風間卓仁・西田究・菅野貴之・小山悦郎・大久保修平・奥田隆
  • Journal Title: 測地学会誌 54 Pages: 59-67
  • NAID: 10024285234
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Gravity monitoring supplemented withcosmic ray imaging measures rise and fallof magma head (2011)
  • Author(s): Okubo, S., H. Tanaka, T. Kazama, K. Yamamoto, Y. Tanaka, and M. Iguchi
  • Organizer: 第25回IUGG学術総会
  • Place of Presentation: メルボルン国際コンベンションセンター(オーストラリア)
  • Year and Date: 2011-07-02
• [Presentation] ハイパーハイブリッド重力観測-浅間2004年・桜島2010年のケーススタディ (2011)
  • Author(s): 大久保修平・風間卓仁,山本圭吾・田中宏幸・田中愛幸・今西祐一・福田洋一・井口正人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2011-05-23
• [Presentation] ローカルな陸水変動に伴う重力変化:胆沢扇状地における観測およびモデリングを例に (2011)
  • Author(s): 風間卓仁・田村良明・浅利一善・真鍋盛二・大久保修平
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2011-05-23
• [Presentation] 桜島火山における、ハイパー・ハイブリッド重力観測 (2010)
  • Author(s): 大久保修平・風間卓仁・山本圭吾・田中宏幸・菅野貴之・田中愛幸, ほか4名
  • Organizer: 日本測地学会
  • Place of Presentation: 京都大学きはだホール(京都府)
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] 桜島火山における、ハイパー・ハイブリッド重力観測 (2010)
  • Author(s): 大久保修平・風間卓仁・山本圭吾・田中宏幸・菅野貴之・田中愛幸・坂守・今西祐一・福田洋一・井口正人
  • Organizer: 日本測地学会2010年秋季講演会
  • Place of Presentation: 京都大学きはだホール(京都府宇治市)
  • Year and Date: 2010-11-10
• [Presentation] 地下水流動に伴う重力変化の水文学的モデリング:胆沢扇状地への適用例 (2010)
  • Author(s): 風間卓仁・大久保修平・田村良明・浅利一善・真鍋盛二
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-05-27
• [Presentation] 高エネルギー素粒子地球物理学研究プロジェクト(ESPRITエスプリ) (2010)
  • Author(s): 大久保修平・田中宏幸
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] 高エネルギー素粒子地球物理学研究プロジェクト(ESPRITエスプリ) (2010)
  • Author(s): 大久保修平・田中宏幸
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)(招待講演)
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] 高エネルギー素粒子地球物理学研究プロジェクト(ESPRITエスプリ) (2010)
  • Author(s): 大久保修平・田中宏幸
  • Organizer: 地球惑星科学連合2010年大会ユニオンセッション「地球惑星科学の進むべき道:大型研究のありかた」
  • Place of Presentation: 千葉市幕張メッセ
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] 火山の多検出器トモグラフィー観測へ向けた低消費電力可搬型ミューオグラフィー検出器の開発 (2010)
  • Author(s): 田中宏幸
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] 重力連続観測で明らかになった火山内部のマグマ移動プロセス (2010)
  • Author(s): 風間卓仁・大久保修平・山本圭吾・井口正人・菅野貴之・田中愛幸・孫文科
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2010-05-24
• [Presentation] 桜島2008-2009年噴火における絶対重力変化 (2009)
  • Author(s): 風間卓仁・菅野貴之・大久保修平・孫文科,田中愛幸・山本圭吾・井口正人
  • Organizer: 日本測地学会
  • Place of Presentation: 産業技術総合研究所(茨城県)
  • Year and Date: 2009-11-04
• [Presentation] 重力データに含まれる地下水擾乱の水文学的補正:桜島火山への適用例 (2009)
  • Author(s): 風間卓仁・大久保修平・山本圭吾・井口正人・菅野貴之・田中愛幸・松本滋夫・孫文科
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Presentation] 国立天文台水沢における超伝導重力観測と測地コロケーション観測 (2009)
  • Author(s): 田村良明・寺家孝明・浅利一善・真鍋盛二・大久保修平・風間卓仁
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Presentation] 桜島火山における絶対重力連続観測 (2008)
  • Author(s): 風間卓仁・菅野貴之・田中愛幸・松本滋夫・孫文科・大久保修平, ほか4名
  • Organizer: 日本測地学会
  • Place of Presentation: 函館市民会館(北海道)
  • Year and Date: 2008-10-23
• [Presentation] 桜島火山における絶対重力連続観測 (2008)
  • Author(s): 風間卓仁, 菅野貴之, 田中愛幸, 松本滋夫, 孫文科, 大久保修平, 山本圭吾, 井口正人, 味喜大介, 高山鐵朗
  • Organizer: 日本測地学会
  • Place of Presentation: 函館市民会館
  • Year and Date: 2008-10-23