Статті

Оцінка умов коректності в кінематичній сейсмічній томографії: розрахунок невизначеності й апроксимація розміру сітки

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2025

Останнє оновлення: 25 грудня 2025

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 731

Authors:

Л. Шумлянська*, orcid.org/0000-0003-0234-7916Дослідницька група глобальних змін (GCRG), IMEDEA, CSIC-UIB, м. Еспорлес, Королівство Іспанія; Інститут геофізики імені Субботіна НАН України, м. Київ, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О. Козіонова, orcid.org/0000-0002-2563-8719, Київський національний університет імені Тараса Шевченко, м. Київ, Україна

О. Тополюк, orcid.org/0009-0007-5290-4692, Інститут геофізики імені Субботіна НАН України, м. Київ, Україна

В. Віларраса, orcid.org/0000-0003-1169-4469, Дослідницька група глобальних змін (GCRG), IMEDEA, CSIC-UIB, м. Еспорлес, Королівство Іспанія

О. Трипільська, orcid.org/0009-0002-2457-2671, Інститут геофізики імені Субботіна НАН України, м. Київ, Україна

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025, (6): 013 - 022

https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-6/013

Abstract:

Мета. Обґрунтування й кількісна оцінка характеристичних розмірів областей L, у межах яких лінеаризація рівняння ейконалу має коректне рішення в контексті кінематичної променевої томографії, що базується на принципах геометричної оптики.

Методика. Автори використовують теоретичні засади визначення коректності рішення сейсмічної задачі методу кінематичної променевої томографії на основі апроксимації Тейлора в поєднанні з регуляризацією (метод Гейка). Для оцінки характеристичних розмірів областей застосовані модельні сейсмічні профілі, зокрема PANCAKE, а також дані глобальної томографії мантії. Аналіз проводився із застосуванням моделей швидкісної будови земної кори й мантії Карпатського регіону з урахуванням головних тектонічних одиниць.

Результати. Характеристичні розміри області лінеаризації, що задають роздільну здатність методу, значно варіюються ‒ від  0,2 км у корі до  100 км у мантії. Визначено, що ці розміри залежать, переважно, від геометрії сейсмічних променів і швидкісної структури середовища. Основним фактором, що впливає на розмір області L, виявлено розмір вікна часового сплайну, який вибирається при формуванні одномірних годографів у форматі середньої точки. Встановлено, що похибки методу кінематичної томографії є похибками оцінки глибини проникнення рефрагованих променів. Показано, як їх розраховувати й використовувати для оцінки точності методу кінематичної томографії у форматі сейсмічних швидкостей.

Наукова новизна. Запропоновані кількісні критерії придатності лінеаризованого підходу до розв’язання рівняння ейконалу в межах неоднорідних середовищ кінематичного методу Тейлоровой апроксимації. Уперше розрахована мережа проєктування робіт для регіональної томографії кінематичним методом із можливістю завдання роздільної здатності. Показано вплив похибок на результати методу.

Практична значимість. Результати дослідження мають важливе прикладне значення для оптимізації конфігурацій сейсмічних мереж спостереження. Вони дозволяють більш обґрунтовано формувати параметризацію при побудові кінематичних моделей, забезпечуючи баланс між роздільною здатністю й стабільністю розв’язків. Методика дозволяє проєктувати роботи методом кінематичної томографії з використанням природних джерел сейсмічних коливань із передбачуваністю в отриманні результатів на рівні методів глибинного сейсмічного зондування, не дивлячись на нерівний розподілом джерел коливань і приймачів.

Ключові слова: кінематичний метод, сейсмічна томографія, сейсмічний профіль

References.

1. Wang, Ya. (2017). Seismic Inversion: Theory and Applications. John Wiley & Sons, Ltd. https://doi.org/10.1002/9781119258032

2. Pratt, R. (1999). Seismic waveform inversion in the frequency domain, Part 1: Theory and verification in a physical scale model. Geophysics, 64(3). https://doi.org/10.1190/1.1444598

3. Tsvetkova, T. A. (2015). Two approaches to the problem of ray tomography. Geophysical Journal, 1(37), 121-133. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v37i1.2015.111330

4. Nolet, G., Montelli, R., & Virieux, J. (1999). Explicit, approximate expressions for the resolution and covariance of massive tomographic systems. Geophysical Journal International, 138, 36-44. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.1999.00858.x

5. Nolet, G. (2008). A Breviary of seismic tomography: Imaging the Interior of the Earth and Sun. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1121/1.3203995

6. Rawlinson, N., Fichtner, A., Sambridge, M., & Youngjj, M.K. (2014). Chapter One. Seismic Tomography and the Assessment of Uncertainty. Advances in Geophysics, 55, 1-76. https://doi.org/10.1016/bs.agph.2014.08.001

7. Spakman, W., & Nolet, G. (1988). Imaging algorithms, accuracy and resolution in delay time tomography. In Vlaar, N. J., Nolet, G., Wortel, M. J. R., & Cloetingh, S. A. P. L. (Eds.) Mathematical Geophysics. Modern Approaches in Geophysics, 3, (pp. 155-187). Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-009-2857-2_8

8. Geyko, V. S. (2004). A general theory of the seismic traveltime tomography. Geophysical Journal, 26(2), 3-32. Retrieved from http://www.igph.kiev.ua/eng/journal/2004/n2/1.html

9. Burmin, V. Yu. (2012). Inverse kinematic problems of seismology: New approaches and results. Saarbrücken, Germany: Palmar. Acad. Publ. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.4421.3364

10.      Solimeno, S., Crosignani, B., & Di Porto, P. (1986). Guiding, Diffraction and Confinement of Optical Radiation. New York: Academic Press. Retrieved from https://www.scirp.org/reference/referencespapers?referenceid=70612

11.      Starostenko, V., Janik, T., Kolomiyets, K., Czuba, W., Środa, P., Grad, M., Kovács, I., …, & Tolkunov, A. (2013). Seismic velocity model of the crust and upper mantle along profile PANCAKE across the Carpathians between the Pannonian Basin and the East European Craton. Tectonophysics, 608, 1049-1072.

12.      Starostenko, V. I., & Gintov, O. B. (Eds.) (2018). Essays of Ukraine’s geodynamics. Kyiv.

13.      Kovács, I., Falus, Gy., Stuart, G., Hidas, K., Szabó, Cs., Flower, M. F. J., Hegedűs, E., Posgay, K., & Zilahi-Sebess, L. (2012). Seismic anisotropy and deformation patterns in upper mantle xenoliths from the central Carpathian–Pannonian region: Asthenospheric flow as a driving force for Cenozoic extension and extrusion? Tectonophysics, 514-517, 168-179. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/255718389_Seismic_velocity_model_of_the_crust_and_upper_mantle_along_profile_PANCAKE_across_the_Carpathians_between_the_Pannonian_Basin_and_the_East_European_Craton

14.      Geyko, V. S., Shumlianska, L. O., Bugaienko, I. V., Zaets, L. N., & Tsvetkova, T. A. (2006). Three-dimensional model of the upper mantle of Ukraine by the terms of P-waves arrival. Geophysical Journal, 28(1), 3-16. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i1.2012.116573

15.      Kissling, E. (1988). Geotomography with local earthquake data. Reviews of Geophysics, 26(4), 659-698. https://doi.org/10.1029/RG026i004p00659

• < Попередня
• Наступна >