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2015 年度 実績報告書

火山と断層の3D診断学-宇宙線透視と高品位重力観測の連携による新展開

研究課題

研究課題/領域番号 23244092
研究機関東京大学

研究代表者

大久保 修平  東京大学, 地震研究所, 教授 (30152078)

研究分担者 田中 宏幸  東京大学, 地震研究所, 教授 (20503858)
今西 祐一  東京大学, 地震研究所, 准教授 (30260516)
武多 昭道  東京大学, 地震研究所, 助教 (30589271)
田中 愛幸  東京大学, 地震研究所, 助教 (90508350)
寺家 孝明  国立天文台, 水沢VLBI観測所, 助教 (40425400)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2016-03-31
キーワード観測手法 / 宇宙線透視 / 重力 / 火山 / 断層
研究実績の概要

研究で開発した低雑音ミューオン透視観測装置を、26年度に桜島昭和火道から約2kmの点に移設し、本年度も活発に噴火活動を続ける桜島火山のイメージングを継続した。桜島では絶対重力観測も継続し、平成27年8月15日のマグマ貫入イベントの直前直後の変動を連続的にとらえることに成功した。この重力変化から、弾性体のディスロケーション理論にもとづいて、貫入物質密度を推定すると2.5 g/cc程度となり、マグマの貫入を裏付ける結果を得た。また、前年度までに開発を終えていた地下水起源の重力擾乱を補正する手法を用いて、高品位化した重力連続データと、歪・傾斜の地殻変動データとを比較した。両者の間の応答係数及び応答遅れ時間は、火道の開口・閉塞状態によって、大きく異なることを見出した。すなわち、閉塞状態では応答遅れ時間はほとんどないが、開口状態では数時間~10時間程度の遅れが生じる。また、重力/傾斜の応答係数は、開口状態の方が閉塞状態よりも50~100倍程度も大きくなる。これは開口状態では、弾性変形の効率が閉塞状態よりも悪くなるのに対して、物質移動は開口状態ではむしろ促進されるので重力変化が大きくなるためと解釈される。
多層のミューオンセンサーに鉛層を互層させることにより、ミューオンデータに含まれる背景雑音を大幅に低減させる手法の開発に成功した。この観測手法によって、昭和新山の再観測を行い、ミューオンと重力異常を用いた昭和新山の3次元密度構造再解析した。背景雑音の低減により、マグマ岩尖と思われる高密度領域が不自然な屈曲をしなくなったり、異常な密度値の領域はなくなったりするなど、信頼性の高い解析が可能となった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] 3D Density Modeling with Gravity and Muon-Radiographic Observations in Showa-Shinzan Lava Dome, Usu, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, R., S. Miyamoto, S. Okubo, H. Oshima and T. Maekawa
    • 雑誌名

      Pure Appl. Geophys.

      巻: 174 ページ: 1061-1070

    • DOI

      10.1007/s00024-016-1430-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Monte Carlo simulation for background study of geophysical inspection with cosmic-ray muons2016

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, R., A. Taketa, S. Miyamoto, and K. Kasahara
    • 雑誌名

      Geophys. J. Int.

      巻: 206 ページ: 1039-1050

    • DOI

      10.1093/gji/ggw191

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of the Internal Structure of Volcanoes with Cosmic-ray Muons2016

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, H. K. M.
    • 雑誌名

      Visualization of the Internal Structure of Volcanoes with Cosmic-ray Muons

      巻: 85 ページ: -

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.091016

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Absolute gravity change associated with magma mass movement in the conduit of Asama Volcano (Central Japan), revealed by physical modeling of hydrological gravity disturbances2015

    • 著者名/発表者名
      Kazama, T., S. Okubo, T. Sugano, S. Matsumoto, W. Sun, Y. Tanaka, and E. Koyama
    • 雑誌名

      J. Geophys. Res.

      巻: 120 ページ: 1263-1287

    • DOI

      10.1002/2014JB011563

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of the very long range muographic imaging technique to explore the internal structure of an erupting volcano, Shinmoe-dake, Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Kusagaya, T. and H.K.M. Tanaka
    • 雑誌名

      Geosci. Instrum. Method. Data Syst.

      巻: 4 ページ: 215-226

    • DOI

      10.5194/gi-4-215-2015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Muographic imaging with a multi-layered telescope and its application to the study of the subsurface structure of a volcano2015

    • 著者名/発表者名
      Kusagaya, T. and H.K.M. Tanaka
    • 雑誌名

      Proc. Japan Academy, Ser. B

      巻: 91 ページ: 501-510

    • DOI

      10.2183/pjab.91.501

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 不圧帯水層の透水係数が重力補正に及ぼす影響-桜島火山の連続重力観測のケーススタディ2016

    • 著者名/発表者名
      大久保修平・山本圭吾・井口正人
    • 学会等名
      日本測地学会2016年秋季講演会
    • 発表場所
      奥州市文化会館(岩手県・奥州市)
    • 年月日
      2016-10-19 – 2016-10-21
  • [学会発表] Continuous absolute gravity measurements on a volcanic island - what we have learned on the dislocation, mass transport of magmatic fluid, and groundwater tide2016

    • 著者名/発表者名
      Okubo, S
    • 学会等名
      International Symposium on Geodesy and Geodynamics
    • 発表場所
      天津(中国)
    • 年月日
      2016-07-22 – 2016-07-25
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 桜島火山における重力変動と歪・傾斜変動の対比-2015年8月貫入イベントと2016年2月の爆発再開まで2016

    • 著者名/発表者名
      大久保修平・山本圭吾・井口正人・武多昭道・田中愛幸・高木悠
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2016年合同大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22 – 2016-05-26
  • [学会発表] 桜島の大規模マグマ貫入にともなう重力変動 -火道の閉塞・開口状態のDiagnosis2015

    • 著者名/発表者名
      大久保修平・山本圭吾・井口正人
    • 学会等名
      日本測地学会2015年秋季講演会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-10-14 – 2015-10-16
  • [学会発表] Short-term gravity signal during major eruptions at Sakurajima volcano since 20122015

    • 著者名/発表者名
      Okubo, S., K. Yamamoto, M. Iguchi, A. Taketa, Y. Tanaka, Y. Imanishi
    • 学会等名
      26th IUGG General Assembly 2015
    • 発表場所
      プラハ(チェコ)
    • 年月日
      2015-06-23 – 2015-07-02
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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