Расширенный поиск
АЛГОРИТМ СОВМЕСТНОЙ ИНВЕРСИИ ОБЪЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КАЛЬДЕРЫ ТОБА (ИНДОНЕЗИЯ)
1 Институт физики Земли Парижа, г. Париж, Франция
2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия
3 Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
4 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский, Россия
2 Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН, г. Новосибирск, Россия
3 Новосибирский государственный университет, г. Новосибирск, Россия
4 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский, Россия
Журнал: Геофизические исследования
Том: 17
Номер: 4
Год: 2016
Страницы: 5-22
УДК: 550.34.012
DOI: 10.21455/gr2016.4-1
Показать библиографическую ссылку
Джаксыбулатов К.М., Кулаков И.Ю., Шапиро Н.М. АЛГОРИТМ СОВМЕСТНОЙ ИНВЕРСИИ ОБЪЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КАЛЬДЕРЫ ТОБА (ИНДОНЕЗИЯ) // Геофизические исследования. 2016. Т. 17. № 4. С. 5-22. DOI: 10.21455/gr2016.4-1
@article{ДжаксыбулатовАЛГОРИТМ2016,
author = "Джаксыбулатов, К. М. and Кулаков, И. Ю. and Шапиро, Н. М.",
title = "АЛГОРИТМ СОВМЕСТНОЙ ИНВЕРСИИ ОБЪЕМНЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН И РЕЗУЛЬТАТЫ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ ДЛЯ КАЛЬДЕРЫ ТОБА (ИНДОНЕЗИЯ)",
journal = "Геофизические исследования",
year = 2016,
volume = "17",
number = "4",
pages = "5-22",
doi = "10.21455/gr2016.4-1",
language = "Russian"
}
Скопировать ссылку в формате ГОСТ
Скопировать ссылку BibTex
Файлы:
Ключевые слова: сейсмическая томография, поверхностно-волновая томография на основе сейсмического шума, вулканы
Аннотация: Рассматривается новый алгоритм сейсмической томографии, основанный на совместном использовании данных объемных и поверхностных волн. Алгоритм является модификацией существующего кода LOTOS [Koulakov, 2009], разработанного для томографической инверсии по данным объемных волн от локальных землетрясений. Входные данные предлагаемой программы – времена пробега Р- и S-волн и дисперсионные кривые групповых скоростей волн Рэлея и Лява. Преимущества одновременного использования волн разных типов связаны с тем, что их свойства являются взаимодополняющими. В частности, объемные волны имеют хорошее разрешение на значительных глубинах, где расположены очаги землетрясений, а разрешение для поверхностных волн лучше на малых глубинах. Данные по поверхностным волнам выделяются из сейсмического шума и не зависят от распределения землетрясений, что позволяет более надежно контролировать геометрию системы наблюдения. При инверсии вклад данных разных типов определяется весами при соответствующих уравнениях.
Представляемый алгоритм совместной инверсии был использован при анализе данных, собранных для региона кальдеры Тоба (Северная Суматра, Индонезия) на базе двух временных сетей сейсмических станций – IRIS и PASSCAL (1995 г.); GFZ и LAKE TOBA (2008 г.). Полученные результаты свидетельствуют о наличии на разных глубинах под кальдерой нескольких уровней магматических очагов.
Приводимые серии синтетических тестов демонстрируют более качественные результаты совместной инверсии по сравнению с результатами раздельного использования объемных и поверхностных волн.
Список литературы: Яновская Т.Б., Кожевников В.М., Соловей О.А., Акчурин К.Р. Строение верхней мантии в Азии по фазовым и групповым скоростям релеевских волн // Физика Земли. 2008. No 8. С.22–31.
Barmin M.P., Ritzwoller M.H., Levshin A.L. A fast and reliable method for surface wave tomography // Pure and Applied Geophysics. 2001. V. 158. P.1351–1375.
Campillo M.H., Roux P., Shapiro N.M. Correlations of seismic ambient noise to image and to monitor the Solid Earth // Encyclopedia of Solid Earth Geophysics / Ed. Gupta Harsh K. Springer, 2011. P.1230–1235.
Campillo M.H., Sato N.M., Shapiro N.M., Van der Hilst R.D. New developments on imaging and monitoring with seismic noise // C. R. Geoscience. 2011. V. 343. P.487–495.
Chesner C.A. The Toba Caldera Complex // Quaternary International. 2011. V. 258. P.5–18.
Herrmann R.B., Ammon C.J. Computer programs in seismology: Surface waves, receiver functions and crustal structure // St. Louis Univ. St. Louis. Mo. 1987. P.3.1–3.35.
Jaxybulatov K.M., Shapiro N.M., Koulakov I.Y., Mordret A., Landès M., Sens-Schönfelder C. A large magmatic sill complex beneath the Toba caldera // Science. 2014. V. 346. P.617–619.
Koulakov I.Y., Yudistira T., Luehr B.G., Wandono. P, S velocity and Vp/Vs ratio beneath the Toba caldera complex (northern Sumatra) from local earthquake tomography // Geophys. J. Int. 2009. V. 177. P.1121–1139.
Koulakov I.Y. LOTOS code for local earthquake tomographic inversion: Benchmarks for testing tomographic algorithms // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2009. V. 99. P.194–214.
Koulakov I.Y. Studying deep sources of volcanism using multiscale seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. V. 257. P.205–226.
Koulakov I.Y., Shapiro N.M. Seismic tomography of volcanoes // Encyclopedia of Earthquake Engineering / Ed. M. Beer, E. Patelli, I. Kougioumtzoglou and Siu-Kui Au. Springer, 2015. P.1–18.
Koulakov I.Y., Stupina T., Kopp H. Creating realistic models based on combined forward modeling and tomographic inversion of seismic profiling data // Geophysics. 2010. V. 75, N 3. B115.
Kustowski B., Ekström G., Dziewoński A.M. Anisotropic shear-wave velocity structure of the Earth's mantle: A global model // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. B06306.
Masturyono, McCaffrey R., Wark D.A., Roecker S.W., Fauzi I., Sukhyar G. Distribution of magma beneath the Toba caldera complex, north Sumatra, Indonesia, constrained by threedimensional P-wave velocities, seismicity, and gravity data // Geochem. Geophys. Geosyst. 2001. V. 2. P.10–14.
Obrebski M.R., Allen M., Zhang F., Pan J., Wu Q., Hung S. Shear wave tomography of China using joint inversion of body and surface wave constraints // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B01311.
Paige C.C., Saunders M.A. LSQR: An algorithm for sparse linear equations and sparse least squares // ACM trans. Math. Soft. 1982. V. 8. P.43–71.
Poli P., Pedersen H.A., Campillo M.H. Emergence of body waves from cross-correlation of short period seismic noise // Geophys. J. Int. 2012. V. 188. P.549–558.
Riedesel M.A., Moore R.D., Orcutt J. Limits of sensitivity of inertial seismometers with velocity transducers and electronic amplifiers // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1990. V. 80. P.1725–1752.
Ritzwoller M.H., Lin F.C., Shen W. Ambient noise tomography with a large seismic array // Compte Rendus Geoscience. 2011. V. 343. P.558–570.
Ritzwoller M.H., Shapiro N.M., Barmin M.P., Levshin A.L. Global surface wave diffraction tomography // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P.ESE 4-1–ESE 4-13.
Sakaguchi K., Gilbert H., Zandt G. Converted wave imaging of the Toba Caldera, Indonesia // Geophys. Res. Lett. 2006. V. 33. L20305.
Shapiro N.M., Campillo M.H., Stehly L., Ritzwoller M.H. High resolution surface wave tomography from ambient seismic noise // Science. 2005. V. 307. P.1615–1618.
Shapiro N.M., Ritzwoller M.H. Monte-Carlo inversion for a global shear velocity model of the crust and upper mantle // Geophys. J. Int. 2002. V. 151. P.88–105.
Stankiewicz J., Ryberg T., Haberland C., Fauzi I., Natawidjaja D. Lake Toba volcano magma chamber imaged by ambient seismic noise tomography // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L17306.
Thurber C., Ritsema J. Theory and observations – Seismic tomography and inverse methods // Treatise on Geophysics / Ed. G. Schubert. Oxford: Elsevier Ltd., 2007. V. 1. P.323–360.
Um J., Thurber C.H. A fast algorithm for two-point seismic ray tracing // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1987. V. 77. P.972–986.
Van der Sluis A., Van der Vorst H.A. Numerical solution of large, sparse linear algebraic systems arising from tomographic problems // Seismic tomography / Ed. G. Nolet. 1987. P.49–83.
West M., Gao W., Grand S. A simple approach to the joint inversion of seismic body and surface waves applied to the Southwest U.S. // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L15615.
Zhang H., Maceira M., Roux P., Thurber C.H. Joint inversion of body-wave arrival times and surface-wave dispersion for three dimensional seismic structure around SAFOD // Pure Appl. Geophys.
2014. V. 171. P.3013–3022.
Barmin M.P., Ritzwoller M.H., Levshin A.L. A fast and reliable method for surface wave tomography // Pure and Applied Geophysics. 2001. V. 158. P.1351–1375.
Campillo M.H., Roux P., Shapiro N.M. Correlations of seismic ambient noise to image and to monitor the Solid Earth // Encyclopedia of Solid Earth Geophysics / Ed. Gupta Harsh K. Springer, 2011. P.1230–1235.
Campillo M.H., Sato N.M., Shapiro N.M., Van der Hilst R.D. New developments on imaging and monitoring with seismic noise // C. R. Geoscience. 2011. V. 343. P.487–495.
Chesner C.A. The Toba Caldera Complex // Quaternary International. 2011. V. 258. P.5–18.
Herrmann R.B., Ammon C.J. Computer programs in seismology: Surface waves, receiver functions and crustal structure // St. Louis Univ. St. Louis. Mo. 1987. P.3.1–3.35.
Jaxybulatov K.M., Shapiro N.M., Koulakov I.Y., Mordret A., Landès M., Sens-Schönfelder C. A large magmatic sill complex beneath the Toba caldera // Science. 2014. V. 346. P.617–619.
Koulakov I.Y., Yudistira T., Luehr B.G., Wandono. P, S velocity and Vp/Vs ratio beneath the Toba caldera complex (northern Sumatra) from local earthquake tomography // Geophys. J. Int. 2009. V. 177. P.1121–1139.
Koulakov I.Y. LOTOS code for local earthquake tomographic inversion: Benchmarks for testing tomographic algorithms // Bull. Seismol. Soc. Amer. 2009. V. 99. P.194–214.
Koulakov I.Y. Studying deep sources of volcanism using multiscale seismic tomography // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. V. 257. P.205–226.
Koulakov I.Y., Shapiro N.M. Seismic tomography of volcanoes // Encyclopedia of Earthquake Engineering / Ed. M. Beer, E. Patelli, I. Kougioumtzoglou and Siu-Kui Au. Springer, 2015. P.1–18.
Koulakov I.Y., Stupina T., Kopp H. Creating realistic models based on combined forward modeling and tomographic inversion of seismic profiling data // Geophysics. 2010. V. 75, N 3. B115.
Kustowski B., Ekström G., Dziewoński A.M. Anisotropic shear-wave velocity structure of the Earth's mantle: A global model // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. B06306.
Masturyono, McCaffrey R., Wark D.A., Roecker S.W., Fauzi I., Sukhyar G. Distribution of magma beneath the Toba caldera complex, north Sumatra, Indonesia, constrained by threedimensional P-wave velocities, seismicity, and gravity data // Geochem. Geophys. Geosyst. 2001. V. 2. P.10–14.
Obrebski M.R., Allen M., Zhang F., Pan J., Wu Q., Hung S. Shear wave tomography of China using joint inversion of body and surface wave constraints // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B01311.
Paige C.C., Saunders M.A. LSQR: An algorithm for sparse linear equations and sparse least squares // ACM trans. Math. Soft. 1982. V. 8. P.43–71.
Poli P., Pedersen H.A., Campillo M.H. Emergence of body waves from cross-correlation of short period seismic noise // Geophys. J. Int. 2012. V. 188. P.549–558.
Riedesel M.A., Moore R.D., Orcutt J. Limits of sensitivity of inertial seismometers with velocity transducers and electronic amplifiers // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1990. V. 80. P.1725–1752.
Ritzwoller M.H., Lin F.C., Shen W. Ambient noise tomography with a large seismic array // Compte Rendus Geoscience. 2011. V. 343. P.558–570.
Ritzwoller M.H., Shapiro N.M., Barmin M.P., Levshin A.L. Global surface wave diffraction tomography // J. Geophys. Res. 2002. V. 107. P.ESE 4-1–ESE 4-13.
Sakaguchi K., Gilbert H., Zandt G. Converted wave imaging of the Toba Caldera, Indonesia // Geophys. Res. Lett. 2006. V. 33. L20305.
Shapiro N.M., Campillo M.H., Stehly L., Ritzwoller M.H. High resolution surface wave tomography from ambient seismic noise // Science. 2005. V. 307. P.1615–1618.
Shapiro N.M., Ritzwoller M.H. Monte-Carlo inversion for a global shear velocity model of the crust and upper mantle // Geophys. J. Int. 2002. V. 151. P.88–105.
Stankiewicz J., Ryberg T., Haberland C., Fauzi I., Natawidjaja D. Lake Toba volcano magma chamber imaged by ambient seismic noise tomography // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. L17306.
Thurber C., Ritsema J. Theory and observations – Seismic tomography and inverse methods // Treatise on Geophysics / Ed. G. Schubert. Oxford: Elsevier Ltd., 2007. V. 1. P.323–360.
Um J., Thurber C.H. A fast algorithm for two-point seismic ray tracing // Bull. Seismol. Soc. Amer. 1987. V. 77. P.972–986.
Van der Sluis A., Van der Vorst H.A. Numerical solution of large, sparse linear algebraic systems arising from tomographic problems // Seismic tomography / Ed. G. Nolet. 1987. P.49–83.
West M., Gao W., Grand S. A simple approach to the joint inversion of seismic body and surface waves applied to the Southwest U.S. // Geophys. Res. Lett. 2004. V. 31. L15615.
Zhang H., Maceira M., Roux P., Thurber C.H. Joint inversion of body-wave arrival times and surface-wave dispersion for three dimensional seismic structure around SAFOD // Pure Appl. Geophys.
2014. V. 171. P.3013–3022.
