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折射实验的反演方法，即渐进式模型开发方法（PMDM ver.1），该方法允许通过从一维（1-D）模型到伪二维模型的序列逐步改进速度结构，然后是二维模型（Sato 和 Kennett，2000）。这项研究修改了 PMDM ver.1，以便能够使用后期阶段，例如反射。首先，我们制作一组相位似乎相同的精选数据。然后，我们使用仅使用初到数据（PMDM ver.1 的结果）计算的速度结构模型，进行最小二乘法来估计每组的最可能相位。这可以由计算机自动识别所拾取数据的阶段。只有数据选取和分组需要目视检查。由于是对组进行相位识别，因此识别的可靠性比对每个选取数据进行相位识别要高。如果仅用初到数据计算的速度结构模型与真实结构的差异不小，则上述方法有一定的误差。错误识别相位的可能性。为了避免这种情况，我们为误识别概率高的群体估计了最佳的两个阶段。然后我们计算每个相的二维反演。这种修改增加了计算量。当有N组采取2相时，相的组合为2次N次。然而，这种修改使得该方法更加鲁棒。我们使用上述方法（PMDM ver.2）进行了数值模拟。结果表明，下层边界分辨率和各层下部速度都有较大提高。即使我们使用不好的初始模型，使用正确相位的反演结果也会成为最佳估计模型。我们还针对真实数据进行了该方法。

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）。

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。

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）。

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