Seismic structure inversion of refraction and reflection waves by progressive model development method

渐进模型开发法折射反射波地震结构反演

• 批准号: 12640401
• 负责人: SATO Toshinori
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12640401/
• 关键词: Seismic structure; Inversion; Later phase; Ocean bottom seismology; phaseの自動同定

We developed an inversion method for 2-D refraction experiments, Progressive model development method (PMDM ver.1), that allows progressive improvement of velocity structure through a sequence from one-dimensional (1-D) models to pseudo 2-D models, and then 2-D models (Sato and Kennett, 2000). This study modified PMDM ver.1 to be able to use later phases such as reflection. First, we make groups of picked data whose phase seems to be same. Then we conduct the least square method to estimate the most probable phase for each group using the velocity structure model calculated only with the first arrival data (the result of PMDM ver.1). This identifies phases of picked data by computer automatically. Only data picking and grouping need visual inspection. Because of phase identification for groups, the reliability of the identification is higher than phase identification for each picked datum.If the difference between the velocity structure model calculated only with the first arrival data and the true structure is not small, the above method has some probability to make mis-identification of phases. To avoid this, we estimate the best 2 phases for groups that have high probability of mis-identification. Then we calculate 2-D inversion for each phase. This modification increases the amount of computation. When there are N groups that take 2 phases, combination of phases is 2 to the N-th. However, this modification makes the method more robust.We conducted a numerical simulation using the above method (PMDM ver.2). The results show that the resolution of lower layer boundaries and velocities of lower parts of each layer are much improved. Even if we use a bad initial model, the result of the inversion using correct phases becomes the best estimated model. We also conducted the method for a real data.

我们开发了一种用于二维逆转实验，渐进模型开发方法（PMDM Ver.1）的反转方法，该方法允许通过从一维（1-D）模型到伪2-D模型，然后再进行2-D模型（Sato and Kennett，2000）逐步改善速度结构。这项研究修改了PMDM Ver.1，以便能够使用以后的阶段，例如反射。首先，我们制作一组挑选的数据，其阶段似乎相同。然后，我们使用仅在首次到达数据（PMDM Ver.1的结果）中计算出的速度结构模型来估算每个组最可能的阶段。这通过计算机自动识别挑选数据的阶段。只有数据选择和分组才需要视觉检查。由于对组的相位识别，因此识别的可靠性高于每个选择的基准的相位识别。如果仅使用首次到达数据和真实结构计算得出的速度结构模型之间的差异并不小，则以上方法有可能对阶段进行错误识别。为了避免这种情况，我们估计具有很高识别概率的群体的最佳两个阶段。然后，我们计算每个阶段的2D反转。这种修改增加了计算量。当有2个阶段的n组时，阶段的组合为2至n。但是，这种修改使该方法更加稳健。我们使用上述方法（PMDM Ver.2）进行了数值模拟。结果表明，每层下层较低层的下层边界和速度的分辨率得到了很大改善。即使我们使用不良的初始模型，使用正确阶段的反转结果也成为最佳估计模型。我们还进行了真实数据的方法。

项目成果

佐藤 壮: "海底地震探査からみた日本海 特に対馬海盆 の形成テクトニクス"千葉大学大学院自然科学研究科 博士論文. 75 (2002)

佐藤宗：“从海底地震勘测中看到的日本海特别是对马盆地的地层构造”，千叶大学研究生院自然科学技术研究科博士论文75（2002）。

佐藤 壮: "海底地震探査からみた日本海特に対馬海盆の形成テクトニクス"千葉大学大学院自然科学研究科 博士論文. 75 (2002)

佐藤宗：“从海底地震勘测中看到的日本海特别是对马盆地的地层构造”，千叶大学研究生院自然科学技术研究科博士论文75（2002）。

Ta.Sato, To.Sato, M.Shinohara, T.Kanazawa, R.Hino, M.Nishino, H.Kim, B.Y.Karp, N.Isezaki: "Seismic velocity structure of the margins of the southern and southwastern Tsushima Basin in the Japan Sea using ocean bottom seismometers and airguns"EOS, Transact

Ta.Sato、To.Sato、M.Shinohara、T.Kanazawa、R.Hino、M.Nishino、H.Kim、B.Y.Karp、N.Isezaki：“对马盆地南部和西南部边缘的地震速度结构

佐藤壮, 佐藤利典, 篠原雅尚, 金沢敏彦, 日野亮太, 西野実, H.Kim, B.Y.Karp, 伊勢崎修弘: "海底地震探査からみた対馬海盆の形成テクトニクス"地球惑星科学関連学会2002年合同大会予稿集. (印刷中). (2002)

Takeshi Sato、Toshinori Sato、Masanao Shinohara、Toshihiko Kanazawa、Ryota Hino、Minoru Nishino、H.Kim、B.Y.Karp、Nobuhiro Isesaki：“从海底地震勘探中看到的对马盆地的地层构造”2002 年地球与地球联合会议论文集行星科学协会合集（正在出版）（2002 年）。

T. Sato , N. Oishi: "Seismic traveltime inversion including semi-automatic identified later phases - Progressive Model development method (PMDM) ver.2"Abstracts of 2003 Joint Meeting of Earth and Planetary Science. S053-P023. (2003)

T. Sato，N. Oishi：“地震走时反演，包括半自动识别后期阶段 - 渐进模型开发方法 (PMDM) ver.2”2003 年地球与行星科学联席会议摘要。