Комплексная интерпретация геофизических данных: подходы и опыт применения

1. Комплексная интерпретация геофизических данных: подходы и опыт применения С.А. Тихоцкий (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН) Доклад в Новосибирском государственном университете, Геолого-геофизический факультет 10 апреля 2013 г.

2. План доклада: • Комплексная интерпретация: основные идеи • о понятии близости различных физических свойств геологической среды • Виды комплексной интерпретации • Комплексное геологическое истолкование • Последовательная инверсия • Комбинированная (одновременная) инверсия • Пример 1:Последовательная инверсия и комплексное геологическое истолкование данных сейсморазведки СГ-ОГТ и аномалий силы тяжести вдоль профиля 1-ЕВ • Пример 2: Последовательная инверсия данных сейсмической томографии и гравиметрии • Комбинированная (одновременная) инверсия времён пробега сейсмических волн и аномалий силы тяжести: основы теории • Пример 3: комбинированная инверсия данных телесейсмической томографии и аномалий силы тяжести для Байкальской рифтовой зоны.

3. Комплексная интерпретация: основные идеи Если решение обратной задачи неединственно, то обратные операторы не существуют и имеются множества эквивалентных (в практике: ε - эквивалентных) решений Если существует связь между физическими свойствами νи ω, т.е. существует отображение ν=F(ω), возможно – статистическое и/или известное с точностью до параметров, то решение комплексной обратной задачи будет принадлежать множеству

4. Комплексная интерпретация: идея Если решение обратной задачи неединственно, то обратные операторы не существуют и имеются множества эквивалентных (в практике: ε - эквивалентных) решений Если существует связь между физическими свойствами νи ω, т.е. существует отображение ν=F(ω), возможно – статистическое и/или известное с точностью до параметров, то решение комплексной обратной задачи будет принадлежать множеству

5. Другая возможная формулировка: решением комплексной обратной задачи называется пара такая, что где - мера близости • В качестве меры близости может выступать: • близость каких-либо проекций (трансформант) различных свойств • совпадение (подобие) поверхностей разрыва свойств • подобие рисунков изолиний свойств • общность историко-генетической модели формирования • и т.д.

6. Пример: совпадение поверхностей разрыва свойств

7. Пример: подобие рисунков изолиний свойств L.A.Gallardo, M.A.Meju (2003) Успешно применяется при комбинированной инверсии скорости и электропроводности

8. Виды комплексной интерпретации 1. Комплексное геологическое истолкование совместное геологическое истолкование Корректировка псевдообратных операторов

9. Виды комплексной интерпретации 2. Последовательная инверсия (sequential inversion): Нет Да совместное геологическое истолкование

10. Пример: Последовательная инверсия сейсмических и гравиметрических методов (В.Н. Страхов, С.С.Красовский, Т.В.Романюк)

11. Виды комплексной интерпретации 3. Комбинированная (одновременная) инверсия (joint inversion) Метод максимума апостериорной вероятности (Байесовский подход): Если измерения различных полей независимы: Положим: где H – общий (возможно-неизвестный) геологический фактор, определяющий различные свойства среды. Если , то

12. Виды комплексной интерпретации 3. Комбинированная (одновременная) инверсия (joint inversion) Если H – гипотетическая геологическая модель среды, то возможно представление: где Тогда такая постановка – суть формализация принципа комплексного геологического истолкования В другой постановке фактор Hисключается из явного рассмотрения: Тогда Если существуют множества эквивалентных решений Υ, Ω, то задача может быть записана в виде:

13. I ЭТАП Структурная интерпретация данных СГ-ОГТ (М.В.Минц, ГИН РАН) Пример 1: последовательная инверсия и комплексное геологическое Истолкование данных сейсморазведки СГ-ОГТ и аномалий силы тяжести. Исходные данные Разбиение по отражательной способности Сейсмо- геологическая модель

14. Качественная интерпретация карты аномалий силы тяжести в редукции Буге

15. II ЭТАП Подготовка данных об аномалиях силы тяжести - 1 Аномалии Буге Аномалии Гленни Поправка за топографо- изостатическую компенсацию в дальней (> 500 км) зоне

16. Подготовка данных об аномалиях силы тяжести - 2 Глубина кристаллического основания Плотность осадков + Аномалии в геологической редукции Аномалии, создаваемые осадочным чехлом

17. III ЭТАП Уточнение строения поверхности кристаллического фундамента Аномалии силы тяжести в геологической редукции для северной части профиля 1-ЕВ

18. Связь аномалий силы тяжести в геологической редукции с положением рифей-вендских грабенов

19. Некоторые технологии и алгоритмы интегрированного анализа геофизических данных IV ЭТАП Количественная 2,5D интерпретация аномалий силы тяжести вдоль профиля с целью верификации геологической модели.

20. Некоторые технологии и алгоритмы интегрированного анализа геофизических данных Разбиение литосферы на структурно-вещественные комплексы

21. В процессе согласования геологической и геофизической точек зрения

22. Результат

23. Интегрированная геолого-геофизическая модель

24. Пример 2: Последовательная инверсия данных сейсмической томографии и гравиметрии Имитационная модель осадочного бассейна Система наблюдений Аномалии силы тяжести

25. Имитационная модель Инверсия данных сейсмической томографии Восстановление модели по итерациям

26. Последующаяпоследовательная итеративная инверсия при условии максимума корреляции аномалий плотности и скорости. плотностная модель скоростная модель

27. Комбинированная (одновременная) инверсия времён пробега сейсмических волн и аномалий силы тяжести: основы теории

28. Комбинированная (одновременная) инверсия времён пробега сейсмических волн и аномалий силы тяжести

29. Пример 3: комбинированная инверсия данных телесейсмической томографии и аномалий силы тяжести для Байкальской рифтовой зоны. Совместно с C. Tiberi, M. Diament, J. De´verche`re, C. Petit-Mariani, (IPGP, Paris, France) V.Mikhailov (ИФЗ РАН), U. Achauer (EOST IPGS, Strasbourg, France), JGR, 2003 Аномалии времён пробега P – волн от 155 землетрясений, зарегистрированные на 53 станциях в 1991-1992 годах в результате Российско-Американского эксперимента [Gaoet. al., 1994,1997]. В общей сложности – 1792 значения аномалий.

30. Cоотношение между аномалией Буге и аномалией времени пробега

31. Имитационный тест

34. Спасибо за внимание! http://www.ifz.ru http://www.petromodel.ru