Тривимірне моделювання часового поля променевим і кінцево-різницевим методами для вирішення завдань сейсмології
DOI:
https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v41i5.2019.183636Ключові слова:
seismology, three-dimensional modeling, temporal field, finite-differential continuation, eikonal equation.Анотація
Тривимірне моделювання часового поля дає змогу відтворити кінематику хвильових процесів, які спостерігаються в Землі при сейсмічних дослідженнях, і, таким чином, визначити просторове розміщення в ній цільових об'єктів. Також моделювання є важливим інструментом для перевірки коректності методів розв'язання обернених задач у процесі інтерпретацій як сейсмологічних , так і сейсморозвідувальних даних. У її особливе значення мають сейсмічні промені, які визначають напрямок потоку енергії високочастотної частини сейсмічного хвильового поля. Простеження променів та їх розрахунок дають змогу розв'язувати широке коло завдань сейсмології, а також перевіряти точність отриманих результатів при застосуванні різних методів обробки та інтерпретації спостережених на земній поверхні даних. Варіант скінченно-різницевого моделювання часового поля у тривимірний сферичній Землі ґрунтується на безпосередній сітковий апроксимації рівняння ейконалу, та саме цей підхід до визначення значень часу приходу сейсмічних хвиль у кожну точку земних глибин є найстійкішим, а отже, може гарантувати коректність розв'язання багатьох прикладних завдань її. Водночас продовження часового поля е частиною обчислювального процесу скінченно-різницевої міграцій, яка розроблена в Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України і яку використовують при обробці даних сейсморозвідки. Протягом останніх десятиліть з розвитком комп'ютерних технологій пов'язана поява теорій, алгоритмів та програмних комплексів, які дали змогу реалізувати розв'язання тривимірних геофізичних, зокрема сейсмологічних, задач. У статті наведено теоретичні основи, алгоритми та результати застосування роз роблених варіантів тривимірного моделювання часових полів як променевим, так і скінченно-різницевим методом на практичних прикладах.
Посилання
Aki, K., & Richards, P. (1983). Quantitative Seismology. Theory and methods. Vol. 2. Moscow: Mir, 880 p. (in Russian).
Verpakhovskaya, A.O. (2011). Actual problems of finite-difference migration of the of refracted-wave field. Geofizicheskiy zhurnal, 33(6), 96―108. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i6.2011.116796 (in Russian).
Verpakhovskaya, A. O. (2014). Kinematic migration of the field of refracted waves while the image of environment is being formed according to DSS data. Geofizicheskiy zhurnal, 36(6), 153―164. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v36i6.2014.111054 (in Russian).
Verpakhovskaya, A.O., & Pilipenko, V.N. (2018). Kinematic migration for determination of velocity model of the medium while solving practical problems of seismic exploration. Geofizicheskiy zhurnal, 40(6), 52―67. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i6.2018.151007 (in Russian).
Verpakhovskaya, A.O., Pilipenko, V.N., & Budkevich, V.B. (2015). 3D finite-difference migration of the field of refracted waves. Geofizicheskiy zhurnal, 37(3), 50―65. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i3.2015.111102 (in Russian).
Verpakhovskaya, A.O., Pilipenko, V.N., & Pilipenko, E.V. (2017). Formation geological depths image according to refraction and reflection marine seismic data. Geofizicheskiy zhurnal, 39(6), 106―121. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v39i6.2017.116375 (in Russian).
Godunov, S. K., & Ryabenkiy, V. S. (1977). Difference Schemes. Moscow: Nauka (in Russian).
Kravtsov, Yu. A., & Orlov, Yu. I. (1980). Geometric optics of inhomogeneous media. Moscow: Nauka (in Russian).
Pilipenko, V.N., Verpakhovskaya, A.O., Budkevich, V.B., & Pilipenko, E.V. (2015). Formation of three-dimensional image of the medium by the sum of CDP for the studies of geological structure of mine fields. Geofizicheskiy zhurnal, 37(4), 104―113. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i4.2015.111129 (in Russian).
Pilipenko, E. V., Verpakhovskaya, A. O., & Kekukh, D. A. (2009). Interpretation of 3D seismic exploration data applying finite-difference kinematic migration. Geofizicheskiy zhurnal, 31(1), 16―27 (in Russian).
Pylypenko, V.M., Verpakhovska, O.O., & Kekukh, D.A. (2007). 3D finite-difference kinematic migration in the interpretation of seismic data: Abstracts of the international scientific and technical conference “Applied Geological Science Today: Achievements and Problems” (pp. 87―88). Kyiv.
Savarensky, E.F., & Kirnos, D.P. (1955). Elements of seismology and seismometry. Moscow: State Publishing House of Technical and Theoretical Literature, 543 p. (in Russian).
Nolet, T. (Ed.). (1990). Seismic tomography with applications in global seismology and exploratory geophysics. Moscow: Mir, 415 p. (in Russian).
Smirnov, V.I. (1953). Course of higher mathematics. Vol. 4. Moscow: State Publishing House of Technical and Theoretical Literature (in Russian).
Comer, R.P. (1984). Rapid seismic ray tracing in a spherical symmetric Earth via interpolation of rays. Bulletin of the Seismological Society of America, 74(2), 479―492.
Červeny, V., Molotkov, I.A. & Pšenčik, I. (1977). Ray Method in Seismology. Praha: Universita Karlova.
Nelson, G.D., & Vidale, J.E. (1990). Earthquake locations by 3-D finite-difference travel times. Bulletin of the Seismological Society of America, 80(2), 395―410.
Pavlenkova, N.I., Pilipenko, V.N., Verpakhovskaja, A.O., Pavlenkova, G.A., & Filonenko, V.P. (2009). Crustal structure in Chile and Okhotsk Sea regions. Tectonophysics, 472(1-4), 28―38. doi: 10.1016/j.tecto.2008.08.018.
Pilipenko, V.N., Verpakhovskaya, A.O., Starostenko, V.I., & Pavlenkova, N.I. (2010). Finite-difference migration of the field of refracted waves in studies of the deep structure of the Earth's crust and the upper mantle based on the DSS (on the example of the DOBRE profile). Izvestiya, Physics of the Solid Earth, 46(11), 943―954. doi: 10.1134/S1069351310110042.
Pylypenko, V.N., Verpakhovska, О.O., Starostenko, V.I., & Pavlenkova, N.I. (2011). Wave images of the crustal structure from refraction and wide-angle reflection migrations along the DOBRE profile (Dnieper-Donets paleorift). Tectonophysics, 508(1-4), 96―105. doi: 10.1016/j.tecto.2010.11.009.
Verpakhovska, O., Pylypenko, V., Pylypenko, O., & Sydorenko, H. (2015). 3D finite-difference migration with paralleling of process of computing: Extended abstract, 14th EAGE International Conference on Geoinformatics Theoretical and Applied Aspects, Geoinformatics 2015 (pp. 1―4). doi: 10.3997/2214-4609.201412406.
Verpakhovska, A., Pylypenko, V., Yegorova, T., & Murovskaya, A. (2018). Seismic image of the crust on the PANCAKE profile across the Ukrainian Carpathians from the migration method. Journal of Geodynamics, 121, 76―87. doi: 10.1016/j.jog.2018.07.006.
Vidale, J.E. (1990). Finite-difference calculation of traveltimes in three dimensions. Geophysics, 55(5), 521―526. https://doi.org/10.1190/1.1442863.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Геофізичний журнал
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
