Методика зображення кристалічного фундаменту за даними ГСЗ
DOI:
https://doi.org/10.24028/gzh.v43i5.244076Ключові слова:
регіональна сейсморозвідка, ДСЗ, скінченно-різницева міграція, продовження часового поля, продовження хвильового поля, рефраговані хвилі, кристалічний фундаментАнотація
Метод глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ) має системи спостережень з нерегулярним розташуванням уздовж профілю як джерел сейсмічних коливань, так і їх приймачів, значним кроком між приймачами, а також максимальними відстанями джерело—приймач, що перевищують кілька сотень кілометрів. За даними ГСЗ отримують зображення кристалічного фундаменту із застосуванням сейсмічної динамічної міграції поля відбитих/рефрагованих хвиль. Основна частина існуючих методів міграції, використання яких дає змогу сформувати зображення глибинної будови району досліджень в динамічних характеристиках зареєстрованого хвильового поля, орієнтована на обробку сейсмічних даних, отриманих методом відбитих хвиль із системами спостережень багаторазовими перекриттями (МОВ—ОГТ). Як правило, ці методи міграції розраховані на плавну зміну швидкості з глибиною. Водночас на межі кристалічного фундаменту швидкість змінюється дуже різко, що необхідно враховувати при обробці даних із застосуванням міграції.
Запропонована методика побудови зображення кристалічного фундаменту заснована на застосуванні скінченно-різницевої міграції поля відбитих/рефрагованних хвиль, яка розроблена в Інституті геофізики ім. С. І. Суботіна НАН України. Цей метод динамічної міграції розрахований на виділення закритичних відбитих і рефрагованих хвиль, зареєстрованих від товщі фундаменту в дальній зоні джерела, і враховує повну траєкторію проходження хвилями двошарового середовища, на межі якого відбувається значний стрибок швидкості. Таким чином, міграція поля відбитих/рефрагованних хвиль дає змогу отримати коректне зображення будови заломної товщі кристалічного фундаменту.
У статті детально описано алгоритм методики побудови зображення кристалічного фундаменту із застосуванням скінченно-різницевої міграції поля відбитих/рефрагованних хвиль та його відмінність від подібних методів міграції. Показано переваги та недоліки запропонованої методики при вирішенні завдань регіональних сейсмічних досліджень. Пояснено і проілюстровано особливості побудови зображення порушень на межі фундаменту. Ефективність методики демонструється на модельному прикладі і реальних сейсмічних даних, спостережених методом ГСЗ на території України.
Посилання
Alekseev, A. S., & Gelchinskiy, B. Ya. (1959.) On the ray method for calculating wave fields in the case of inhomogeneous media with curvilinear interfaces. In Problems of the dynamic theory of seismic wave propagation (Vol. 3, pp. 11—37). Leningrad: Leningrad State University Publishing House (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. (2012). Formation an image of complex parts of the structure of the refractive boundary. Geofizicheskiy Zhurnal, 34(5), 150—160. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i5.2012.116671 (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 depth 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, 440 p. (in Russian).
Kashubin, S. N., Petrov, O. V., Artemyeva, I. M., Morozov, A. F., Vyatkina, D. V., Golysheva, Yu. S., Kashubina, T. V., Milshtein, E. D., Rybalka, A. V., Erinchek, Yu. M., Sakulina, T. S., Krupnova, N. A. (2016). Deep structure of the Earth’s crust and upper mantle of the Mendeleev Rise along the DSS Arctic-2012 pro¬-
file. Regional’naya geologiya i metallogeniya, (65), 16—35 (in Russian).
Pavlenkova, N. I. (1999). Deep seismic sounding method, main stages of development, achievements and problems. Fizika Zemli, (7-8), 3—29 (in Russian).
Pavlenkova, N. I., Pilipenko, V. N., & Ostrov¬sky, A. A. (2003). Seismic images of the crustal structure from common depth point and deep seismic sounding data with an example of the Baltic Sea region. Fizika Zemli, (6), 102—112 (in Russian).
Pavlenkova, N. I., Pilipenko, V. N., & Ostrovskiy, A. A. (2003). Features of seismic images of the structure of the earth’s crust according to CDP and DSS data (on the example of the Baltic Sea region). Fizika Zemli, (6), 102—112 (in Russian).
Pavlenkova, N. I. Pilipenko, V. N., & Roman, V. A. (1972). Methodology for compiling high-speed sections of the earth’s crust. Kiev: Naukova Dumka, 214 p. (in Russian).
Pilipenko, V. N., & Verpakhovskaya, A. O. (2003). Features of the migration transformation of the field of refracted waves. Geofizicheskiy Zhurnal, 25(1), 42—55 (in Russian).
Pilipenko, V. N., Verpakhovskaya, A. O., & Budkevich, V. B. (2016). Three-dimensional temporal migration according to initial data of areal seismic exploration. Geofizicheskiy Zhurnal, 38(1), 43—56. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v38i1.2016.107721 (in Russian).
Pilipenko, V. N., Verpakhovskaya, A. O., Gize, P., & Pavlenkova, N. I. (2006). Formation of the image of the medium by the wave fields of the DSS along the CINCA-95 profile (Chile). Geofizika, (6), 16—20 (in Russian).
Pilipenko, V. N., Verpakhovskaya, A. O., Kekukh, D. A., & Pilipenko, E. V. (2011). Continuation of the time field in a three-dimensional inhomogeneous medium in the procedures of processing and interpreting of seismic data. Geoinformatika, (4), 32—43 (in Russian).
Pilipenko, V. N., Makris, J., Thibault, H., & Verpakhovskaya, A. O. (2003). Possible applications of the refraction migration in studies of the crustal structure. Fizika Zemli, (6), 94—101 (in Russian).
Pilipenko, V. N., Pavlenkova, N. I., Luosto, U., & Verpakhovskaya, A. (1999). Formation of the image of the environment from the seismograms of deep seismic sounding. Fizika Zemli, (7-8), 164—176 (in Russian).
Pilipenko, V. N., & Sokolovskaya, T. P. (1990). Formation of images of refractive boundaries by the finite-difference method. Geofizicheskiy Zhurnal, 12(5), 48—54 (in Russian).
Sakulina, T. S., Kashubin, S. N., & Pavlenkova, G. A. (2016). Deep seismic sounding on the 1-AP profile in the Barents Sea: methods and results. Fizika Zemli, (4), 107—124. https://doi.org/10.7868/S0002333716040086 (in Russian).
Samarskiy, A. A., Gulin, A. V. (1973). Stability of difference schemes. Moscow: Nauka, 416 p. (in Russian).
Sollogub, V. B., Chekunov, A. V., & Pavlenkova, N. I. (1969). Evolution of the earth’s crust of Ukraine and adjacent regions according to seismic surveys. Visnyk AN USSR, (4) (in Uk¬rainoian).
Starostenko, V. I., & Stephenson, R.A. (2006). GEORIFT project: Deep structure and evolution of the Dnieper-Donetsk depression and the Karpinsky shaft. In A. F. Morozova, N. F. Mezhelovsky, N. I. Pavlenkova (Eds.), The structure and dynamics of the lithosphere of Eastern Europe (pp. 291—342). Moscow: Geokart, Geos (in Russian).
Telegin, A. N., Tikhonova, I. M., & Sakulina, T. S. (2003). Processing of seismic records of refracted waves based on migration. Doklady RAN, 390(1), 106—108 (in Russian).
Bery, A. (2013). High Resolution in Seismic Refraction Tomography for Environmental Study. International Journal of Geosciences, 4(4), 792—796.
Claerbout, J. F. (1985). Imaging the Earth’s interior. Oxford: Blackwell, 398 p.
Červeny, V., Molotkov, I. A., & Pšenčik, I. (1977). Ray method in seismology. Univerzita Karlova, Praha. 214 р.
De Franco, R. D. (2005). Multi-refractor imaging with stacked refraction convolution section. Geophysical Prospecting, 53, 335—348. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.2005.00478.x.
Grad, M., Gryn, D., Guterch, A., Janik, T., Keller, R., Lang, R., Lyngsie, S. B., Omelchenko, V., Starostenko, V. I., Stephenson, R. A., Stovba, S. M., Thybo, H., Tolkunov, A. DOBREfraction’99 Working Group. (2003). «DOBREfraction’99» — velocity model of the crust and upper mantle beneath the Donbas Foldbelt (East Ukraine). Tectonophysics, 371, 81—110. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00211-7.
Hu, Z., Guan, L., Gu, L., Wang, L., Wu, D., Dong, Y., & Zhao, Q. (2004). The wide angle seismic wave field analysis and imaging method below the high velocity shield layers. Chinese Journal of Geophysics, 47(1), 102109. https://doi.org/10.1002/cjg2.459.
Jones, I. F. (2014). Tutorial: migration imaging conditions. First break, 32(12), 45—55. https://doi.org/10.3997/1365-2397.2014017.
McMechan, G. A., & Fuis, G. S. (1987). Ray equation migration of the wide-angle reflections from South Alaska. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 92(1), 407—420. https://doi.org/10.1029/JB092iB01p00407.
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. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2008.08.018.
Pilipenko, V. N., Verpachovskaja, A. O., Giese, P., & Pavlenkova, N. I. (2004). Migration of wide angle reflections and refractions. Proceeding of ESC XXIX General Assambly, Potsdam, Germany, Sep. 12—17, 2004 (P. 127).
Pilipenko, V. М., Verpakhovska, O. O., Starostenko, V. I., & Pavlenkova, N. I. (2011). Wave images of the crustal structure from refractions and wide-angle reflections migration along the DOBRE profile (Dnieper-Donets paleorift). Tectonophysics, 508, 96—105. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2010.11.009.
Starostenko, V., Janik, T., Stephenson, R., Gryn, D., Tolkunov, A., Czuba, W., Sroda, P., Lysynchuk, D., Omelchenko, V., Grad, M., Kolomiyets, K., Thybo, H., & Legostaeva, O. (2012). Integrated seismic studies of the crust and upper mantle at the southern margin of the East European Craton (Azov Sea-Crimea-Black Sea area), DOBRE-2 & DOBRE’99 transect. The 15th International Symposium on Deep Seismic Profiling of the Continents and their margins, Seismix 2012, Programme and Abstracts: Beijing (China) September 16-20, 2012 (P. 85).
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. https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.07.006.
Zelt, C. A., Sain, K., Naumenko, J. V., & Sawyer, D. S. (2003). Assessment of crustal velocity models using seismic refraction and reflection tomography. Geophysical Journal International, 153, 609—626. https://doi.org/10.1046/ j.1365-246X.2003.01919.x.
Zhou, H., Li, L., Bjorklund, T., & Thornton, M. (2010). A comparative analysis of deformable layer tomography and cell tomography along the LARSE lines in southern California. Geophysical Journal International, 180, 1200—1222. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2009.04472.x.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
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).
