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Magnetization structure of Nishinoshima volcano, Ogasawara island arc, obtained from magnetic surveys using an unmanned aerial vehicle
Journal of Volcanology and Geothermal Research ( IF 2.9 ) Pub Date : 2021-07-19 , DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2021.107349
Noriko Tada 1 , Hiroshi Ichihara 1, 2 , Masaru Nakano 1 , Mitsuru Utsugi 3 , Takao Koyama 4 , Tatsu Kuwatani 1 , Kiyoshi Baba 4 , Fukashi Maeno 4 , Akimichi Takagi 5 , Minoru Takeo 4
Affiliation  

Nishinoshima, a volcanic island in the Ogasawara (Bonin) island arc, has intermittently erupted since November 2013 after a quiescence of nearly 40 years. The three-dimensional (3D) magnetization structure of this growing volcanic island was investigated for the first time by acquiring aeromagnetic data with an unmanned aerial vehicle (UAV) system and subjecting the data to a 3D regularized inversion. The aeromagnetic surveys, in September 2018 and June 2019, covered an area of about 3 km × 3 km that included the emergent part of Nishinoshima volcano. We extracted the magnetic anomaly induced by the magnetization structure from the observations and estimated the magnetization structure from the anomaly by applying the 3D inversion, which combines L1 and L2 norm regularizations. We conducted a cross-validation to simultaneously determine optimum values of a regularization parameter and a hyperparameter. We found that Nishinoshima volcano had an average magnetization of about 3.0 A/m and that two more strongly magnetized bodies existed as of 2019 beneath the summit crater and the northeastern flank at depths several hundred meters below the surface. These features may represent massive bodies of old chilled magma. This study demonstrated the utility of this relatively safe and inexpensive observation method and this data analysis method for investigating the magnetic structure of remote volcanic islands. Repeated future surveys of this type may enable us to monitor volcanic activities that affect the magnetization structure of volcanoes.



中文翻译:

使用无人机进行磁测获得的小笠原岛弧西之岛火山的磁化结构

西之岛是小笠原(小笠原)岛弧中的一座火山岛,在沉寂了近 40 年后,自 2013 年 11 月以来间歇性喷发。通过使用无人机 (UAV) 系统获取航磁数据并对数据进行 3D 正则化反演,首次研究了这个不断增长的火山岛的三维 (3D) 磁化结构。2018 年 9 月和 2019 年 6 月的航磁测量覆盖了约 3 公里 × 3 公里的区域,其中包括西之岛火山的爆发部分。我们从观测中提取了由磁化结构引起的磁异常,并通过应用结合 L1 和 L2 范数正则化的 3D 反演从异常中估计磁化结构。我们进行了交叉验证以同时确定正则化参数和超参数的最佳值。我们发现,西之岛火山的平均磁化强度约为 3.0 A/m,截至 2019 年,在山顶火山口下方和地表以下数百米深处的东北侧翼存在两个更强的磁化体。这些特征可能代表大量古老的冰冻岩浆。这项研究证明了这种相对安全和廉价的观测方法和这种数据分析方法在研究偏远火山岛的磁结构方面的实用性。这种类型的重复调查可能使我们能够监测影响火山磁化结构的火山活动。我们发现,西之岛火山的平均磁化强度约为 3.0 A/m,截至 2019 年,在山顶火山口下方和地表以下数百米深处的东北侧翼存在两个更强的磁化体。这些特征可能代表大量古老的冰冻岩浆。这项研究证明了这种相对安全和廉价的观测方法和这种数据分析方法在研究偏远火山岛的磁结构方面的实用性。这种类型的重复调查可能使我们能够监测影响火山磁化结构的火山活动。我们发现,西之岛火山的平均磁化强度约为 3.0 A/m,截至 2019 年,在山顶火山口下方和地表以下数百米深处的东北侧翼存在两个更强的磁化体。这些特征可能代表大量古老的冰冻岩浆。这项研究证明了这种相对安全和廉价的观测方法和这种数据分析方法在研究偏远火山岛的磁结构方面的实用性。这种类型的重复调查可能使我们能够监测影响火山磁化结构的火山活动。0 A/m 以及截至 2019 年在山顶陨石坑下方和地表以下数百米深处的东北侧存在两个更强的磁化体。这些特征可能代表大量古老的冰冻岩浆。这项研究证明了这种相对安全和廉价的观测方法和这种数据分析方法在研究偏远火山岛的磁结构方面的实用性。这种类型的重复调查可能使我们能够监测影响火山磁化结构的火山活动。0 A/m 以及截至 2019 年在山顶陨石坑下方和地表以下数百米深处的东北侧存在两个更强的磁化体。这些特征可能代表大量古老的冰冻岩浆。这项研究证明了这种相对安全和廉价的观测方法和这种数据分析方法在研究偏远火山岛的磁结构方面的实用性。这种类型的重复调查可能使我们能够监测影响火山磁化结构的火山活动。

更新日期:2021-07-20
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