Kinematic and dynamic processing of seismic data along EUROBRIDGE’97 profile

Катерина Коломієць; Олександра Верпаховська; Оксана Чорна; Дмитро Лисинчук

doi:10.24028/gj.v47i6.339540

Автор(и)

Катерина Коломієць Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ, Україна, Україна http://orcid.org/0000-0003-0964-6214
Олександра Верпаховська Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ, Україна, Україна
Оксана Чорна Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ, Україна, Україна
Дмитро Лисинчук Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України, Київ, Україна, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24028/gj.v47i6.339540

Ключові слова:

кінематична обробка, динамічна обробка, скінчено-різницева міграція відбитих/рефрагованих хвиль, сейсмічне моделювання, ширококутове сейсмопрофілювання

Анотація

Розглянуто основні процедури кінематичної та динамічної обробки відбитих і заломлених хвиль, зафіксованих методом ширококутового сейсмічного профілювання, та показано, що поєднання їх результатів забезпечує підвищення рівня подальшої інтерпретації.

Кінематична обробка сейсмічних даних є традиційною і базується здебільшого на використанні методу променевого моделювання, результатом якого є розрахована швидкісна модель середовища. Швидкісні характеристики геологічного середовища є необхідними для проведення динамічної обробки.

Динамічна обробка оперує амплітудно-частотними і фазовими характеристиками хвильового поля і передбачає побудову зображення глибинного розрізу з наявними в ньому межами розділу та тектонічними особливостями будови району досліджень. До основних процедур динамічної обробки відносяться різні варіанти міграції, але для обробки сейсмічних даних, зареєстрованих на відстані кількох сотень кілометрів від джерела, вони не розраховані. В Інституті геофізики ім. С.І. Субботіна НАН України розроблено спеціальний метод скінчено-різницевої міграції відбитих/рефрагованих хвиль, який спрямований на обробку саме даних ширококутового сейсмічного профілювання і не має аналогів у світовій практиці.

Як кінематичну, так і динамічну обробку було застосовано до хвильових полів, спостережених уздовж сейсмічного профілю EUROBRIDGE’97. У статі наведено два варіанти швидкісних моделей, які мають схожу загальну структуру вздовж профілю до глибини 15 км, і міграційне зображення до цієї ж глибини, отримане методом скінчено-різницевої міграції відбитих/рефрагованих хвиль.

У результаті залучення динамічної обробки сейсмічних даних уперше сформовано зображення глибинної будови кристалічного фундаменту вздовж профілю EUROBRIDGE’97, що дало змогу отримати додаткові деталі до швидкісної моделі, отриманої кінематичним методом.

Посилання

Červený, V., & Pšenčík, I. (1984). SEIS83 — Numerical modelling of seismic wave fields in 2-D laterally varying layered structures by the ray method. In E.R. Engdal (Ed.), Documentation of Earthquake Algorithms (pp. 36—40). Rep. SE-35, World Data Center A for Solid Earth Geophysics, Boulder, USA.

Hole, J.A. (1992). Nonlinear high-resolution three-dimensional seismic travel time tomography. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 97(B5), 6553—6562. https://doi.org/10. 1029/92JB00235.

Ilchenko, T.V. (1985). Methodology for Determining Velocity Models Based on Profile Hodographs of Waves in DSS. Geofizicheskiy Zhurnal, 7(1), 40—45 (in Russian).

Ilchenko, T.V. (2002). Research Results Using DSS Method along the Eurobridge-97 Transect. Geofizicheskiy Zhurnal, 24(3), 36—50 (in Russian).

Janik, T., Środa, P., Czuba, W., & Lysynchuk, D. (2016). Various Approaches to Forward and Inverse Wide-Angle Seismic Modelling Tested on Data from DOBRE-4 Experiment. Acta Geophysica, 64, 1989—2019. https://doi.org/10. 1515/acgeo-2016-0084.

Janik, T., Starostenko, V., Aleksandrowski, P., Yegorova, T., Czuba, W., Środa, P., Murovskaya, A., Zayats, K., Mechie, J., Kolomiyets, K., Lysynchuk, D., Wójcik, D., Omelchenko, V., Legostaeva, O., Głuszyński, A., Tolkunov, A., Amashukeli, T., Gryn, D., & Chulkov, S. (2022). Lithospheric Structure of the East European Craton at the Transition from Sarmatia to Fennoscandia Interpreted from the TTZ-South Seismic Profile (SE Poland to Ukraine). Minerals, 12, 112. https://doi.org/10.3390/min 12020112.

Kendzera, O.V., Omelchenko, V.D., Lysynchuk, D.V., Legostayeva, O.V., Gryn, D.M., Kolomiets, K.V., Tolkunov, A.P., & Chulkov, S.S. (2019). Deep structure of the lithosphere and seismic hazard in Ukraine. Kyiv: Naukova Dumka, 197 p. (in Ukrainian).

Klingelhoefer, F., Roest, W., & Graindorge, D. (2021). Raw data from a wide-angle seismic survey offshore French Guyana and Surinam. SEANOE. https://doi.org/10.17882/79396.

Lu, C., Liu, Y., & Gao, J. (2025). Reverse Time Migration Method for Joint Imaging of Multiples and Primaries in Vertical Seismic Profiling. Applied Sciences, 15(5), 2820. https://doi.org/10.3390/app15052820.

Malinowski, M. (2013). Models of the Earth’s crust from controlled-source seismology — where we stand and where we go? Acta Geophysica, 61(6), 1437—1456. https://doi.org/10.2478/s11600-013-0156-7.

Murovskay, A., Verpakhovska, O., Hnylko, O., Chorna, O., & Yegorova, T. (2023). Transcarpathian Depression: Study of Low-Velocity Zones in the Earth’s Crust Based on the Seismic Regional Profiles Data. Geofizicheskiy Zhurnal, 45(2), 30—43. https://doi.org/10.24028/gj. v45i2.278310.

Pylypenko, V.N., & Sokolovskaya, T.P. (1990). Formation of Images of Refracting Boundaries Using the Finite-Difference Method. Geophysical Journal, 12(5), 48—54 (in Russian).

Ryberg, T., Haberland, Ch., Weber, M., Bauer, K., Wawerzinek, B., Stiller, M., Krawczyk, Ch., Zanetti, A., Ziberna, L., Hetényi, G., & Müntener, O. (2023). Wide-angle seismic data («fixed spread») from the Oct. 2020 3D survey across the Ivrea Zone, Italy (project SEIZE). GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/GIPP.202016.

Shiraishi, K., No, T. & Fujie, G. (2022). Seismic reflection imaging of deep crustal structures via reverse time migration using offshore wide-angle seismic data on the eastern margin of the Sea of Japan. Earth Planets and Space, 74, 28. https://doi.org/10.1186/s40623-022-01590-w.

Starostenko, V., Janik, T., Mocanu, V., Stephenson, R., Yegorova, T., Amashukeli, T., Czuba, W., Środa, P., Murovskaya, A., Kolomiyets, K., Lysynchuk, D., Okoń, J., Dragut, A., Omelchenko, V., Legostaieva, O., Gryn, D., Mechie, J., & Tolkunov, A. (2020). RomUkrSeis: Seismic model of the crust and upper mantle across the Eastern Carpathians — From the Apuseni Mountains to the Ukrainian Shield. Tectonophysics, 794. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2020.228620.

Starostenko, V., Janik, T., Murovskaya, A., Czuba, W., Środa, P., Yegorova, T., Aleksandrowski, P., Verpakhovska, O., Kolomiyets, K., Lysynchuk, D., Amashukeli, T., Burakhovych, T., Wójcik, D., Omelchenko, V., Legostaeva, O., Gryn, D., & Chulkov, S. (2024). Seismic lithospheric model across Ukrainian Shield from the Carpathians to the Dnieper-Donets Basin and its tectonic interpretation. Tectonophysics, 892, 230540. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230540.

Starostenko, V., Janik, T., Yegorova, T., Czuba, W., Środa, P., Lysynchuk, D., Aizberg, R., Garetsky, R., Karataev, G., Gribik, Y., Farfuliak, L., Kolomiyets, K., Omelchenko, V., Komminaho, K., Tiira, T., Gryn, D., Guterch, A., Legostaeva, O., Thybo, H., & Tolkunov, A. (2018). Lithospheric structure along wide-angle seismic profile GEORIFT 2013 in Pripyat-Dnieper-Donets Basin (Belarus and Ukraine). Geophysical Journal International, 212(3), 1932—1962. https://doi.org/10.1093/gji/ggx509.

Thybo, H., Janik, T., Omelchenko, V.D., Grad, M., Garetsky, R.G., Belinsky, A.A., Karatayev, G.I., Zlotski, G., Knudsen, E., Sand, R., Yliniemi, J., Tiiro, T., Luosto, U., Komminaho, K., Giese, R., Guterch, A., Lund, C.E., Kharitonov, O.M., Ilchenko, T.V., Lysynchuk, D.V., Skobolev, V.M., & Doody, J.J. (2003). Upper lithospheric seismic velocity structure across the Pripyat Trough and the Ukrainian Shield along the EUROBRIDGE’97 profile. Tectonophysics, 371(1-4), 41—79. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00200-2.

Verpakhovska, A.O. (2021). Technique for the imaging crystalline basement according to the DSS data. Geofizicheskiy Zhurnal, 43(5), 127—149. https://doi.org/10.24028/gzh.v43i5.244076 (in Russian).

Verpakhovska, O., & Chorna, O. (2023). The correctness of the finite-difference problems of the time- and wave fields continuation for the migration image of the basement boundary. Geofizicheskiy Zhurnal, 45(6), 36—49. https://doi.org/10.24028/gj.v45i6.293306.

Xu, W., Liu, H.X., Mi, H.G., Zhang, B., Guo, J.-Ch., Ge, Y., & You, J. (2024). High-precision Q modeling and Q migration technology and its applications in loess plateau regions. Applied Geophysics, 21, 835—847. https://doi.org/10.1007/s11770-024-1110-y.

Yegorova, T.P., Starostenko, V.I., Kozlenko, V.G., & Yliniemi, J. (2004). Lithosphere structure of the Ukrainian Shield and Pripyat Trough in the region of EUROBRIDGE-97 (Ukraine and Belarus) from gravity modelling. Tectonophysics, 381(1-4), 29—59. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2002.06.003.

Zelt, C.A., & Barton, P.J. (1998). Three-Dimensional Seismic Refraction Tomography: A Comparison of Two Methods Applied to Data from the Faeroe Basin. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 103, 7187—7210. https://doi.org/10.1029/97JB03536.

Zelt, C.A., & Smith, R.B. (1992). Seismic traveltime inversion for 2D crustal velocity structure. Geophysical Journal International, 108(1), 16—34. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb00836.x.

Zhang, Y., & Li, W. (2023). High-accuracy migration and demigration techniques for active fault seismic exploration. Applied Geophysics, 20, 198—208. https://doi.org/10.1007/s11770-023-1011-5.