Simulated Annealing for volcano muography
Por:
Vesga-Ramírez A., Sanabria-Gómez J.D., Sierra-Porta D., Arana-Salinas L., Asorey H., Kudryavtsev V.A., Calderón-Ardila R., Núñez L.A.
Publicada:
1 ene 2021
Resumen:
Muography or muon radiography is a non-invasive emerging image technology relying on high energy atmospheric muons, which complements other standard geophysical tools to understand the Earth's subsurface. This work discusses a geophysical inversion methodology for volcanic muography, based on the Simulated Annealing algorithm, using a semi-empirical model of the muon flux to reach the volcano topography and a framework for the energy loss of muons in rock. The Metropolis-Simulated-Annealing algorithm starts from an “observed” muon flux and obtains the best associated inner density distribution function inside a syntetic model of the Cerro Machín Volcano (Tolima-Colombia). The estimated initial density model was obtained with GEOMODELER, adapted to the volcano topography. We improved this model by including rock densities from samples taken from the crater, the dome and the areas associated with fumaroles. In this paper we determined the minimum muon energy (a function of the arrival direction) needed to cross the volcanic building, the emerging integrated flux of muons, and the density profile inside a model of Cerro Machin. The present inversion correctly reconstructed the density differences inside the Machín, within a 1% error concerning our initial simulation model, giving a remarkable density contrast between the volcanic duct, the encasing rock and the fumaroles area. © 2021 Elsevier Ltd
Filiaciones:
Vesga-Ramírez A.:
International Center for Earth Sciences, Comisión Nacional de Energía Atómica, Buenos Aires, Argentina
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina
Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia
Sanabria-Gómez J.D.:
Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia
Sierra-Porta D.:
Departamento de Fisica, Universidad de Los Andes, Bogota, Colombia
Arana-Salinas L.:
Academia de Protección Civil y Gestión de Riesgo, Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Colegio de Ciencias y Humanidades, Ciudad de México, Mexico
Asorey H.:
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas, Centro Atómico Constituyentes, Buenos Aires, Argentina
Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica, Bariloche, Argentina
Departamento Física Médica, Comisión Nacional de Energía Atómica, Argentina
Kudryavtsev V.A.:
Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, Sheffield, S3 7RH, United Kingdom
Calderón-Ardila R.:
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Argentina
Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas, Centro Atómico Constituyentes, Buenos Aires, Argentina
Instituto SABATO, Universidad Nacional de San Martín, Buenos Aires, Argentina
Núñez L.A.:
Escuela de Física, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia
Departamento de Física, Universidad de Los Andes, Mérida, Venezuela
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