فهرست مطالب

نشریه پژوهش های ژئوفیزیک کاربردی
سال ششم شماره 2 (پیاپی 12، پاییز و زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/09/09
  • تعداد عناوین: 10
|
  • علی محمد روستا، علی غلامی* صفحات 155-165

    داده لرزه ای دریافت شده را پس از چند مرحله پردازشی می توان به صورت همامیخت موجک چشمه لرزه ای با سری بازتاب زمین در نظر گرفت. واهمامیخت داده، سری بازتاب و در نتیجه تصویر زیرسطحی زمین که هدف اکتشاف لرزه ای هست، را نتیجه می دهد. مشکل اصلی در واهمامیخت داده های لرزه ای علاوه بر بد-وضع بودن عملگر همامیخت، معلوم نبودن موجک چشمه و غیردقیق بودن روش های تخمین موجک می باشد. روش های مرسوم واهمامیخت مبتنی بر کمترین مربعات، عدم قطعیت و نوفه را تنها روی داده اندازه گیری شده در نظر گرفته و موجک چشمه را معلوم فرض می کنند. اما در واقعیت در تخمین موجک چشمه عدم قطعیت خواهیم داشت. یعنی سیستم همامیخت تشکیل شده از موجک دارای عدم قطعیت و خطا می باشد. در اینجا مساله کمترین مربعات کلی به عنوان یک ابزار مدرن ریاضی معرفی شده که قادر است عدم قطعیت روی سیستم و همچنین حضور نوفه روی داده را همزمان در یافتن پاسخ بهینه در نظر گیرد. سپس روش کمترین مربعات کلی بریده شده T-TLS بررسی شده و واهمامیخت داده های لرزه ای به کمک T-TLS انجام شده است. می توان نشان داد که عملکرد روش T-TLS نزدیک به فیلتر ونر بوده و به جای برش مقادیر تکین با مقدار کم، آنها را با ضرایب فیلتر تضعیف می کند. نتیجه واهمامیخت T-TLS روی مثال ها در شرایط خطای زیاد روی داده و سیستم، پاسخی بهتر از روش T-SVD و قابل مقایسه با فیلتر ونر را ارایه داده و مشکل برش مقادیر تکین در T-SVD را پوشش داده است.

    کلیدواژگان: کمترین مربعات کلی، واهماهیخت، عدم قطعیت تخمین موجک، داده لرزه ای
  • حمید صیفی*، بهزاد تخم چی، علی مرادزاده صفحات 167-180

    تحلیل داده های پتروفیزیکی و لرزه ای در تمامی مراحل اکتشاف تا توسعه و تولید مخازن هیدروکربوری از جایگاه بسیار مهمی برخوردار می باشد، لذا بررسی ارتباط میان پارامتر های کشسانی با خصوصیات مخزن، حایز اهمیت بوده که این امر با استفاده از مدل های فیزیک سنگ صورت می پذیرد. اکثر مدل های فیزیک سنگ برای مخازن هیدروکربوری ماسه سنگ کاربرد دارند. از آنجا ییکه این مدل ها تفاوتهای قابل توجهی با مدل های فیزیک سنگ برای مخازن کربناته دارند، لذا انتخاب صحیح مدل مناسب فیزیک سنگ ضرورت بسیار دارد. به این منظور، دو مدل فیزیک سنگی کاستر-توکسوز و شو-پاین که مربوط به مدل های میانباری هستند، در دو چاه هدف واقع در یکی از مخازن کربناته جنوب ایران مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقایسه دو مدل مذکور و همچنین برآورد درصد نوع حفرات در مخزن مورد مطالعه و از طرفی بررسی حساسیت پارامتر های هر مدل از اهداف اصلی این تحقیق می باشد. مدل های مذکور با استفاده از دانش ارزیابی سازندهای زمین شناسی در مقیاس چاه و اطلاعات اشباع سیال و سنگ مخزن ساخته شده است و به منظور تعیین پارامترهای این مدل ها از فرآیند وارون سازی استفاده گردید. به این ترتیب که سرعت های موج تراکمی و برشی حاصل از مدل سازی با اطلاعات سرعتی موج تراکمی و برشی اندازه گیری شده در چاه ها، مقایسه شده اند. نتایج حاصل از بررسی حاکی از آن است که استفاده از مدل شو-پاین کارآیی بالاتری در تخمین پارامترهای کشسانی داشته است. همچنین با توجه اینکه مدل کاستر-توکسوز یک مدل پایه با فرکانس بالا بوده و برای مطالعات فراصوتی (اولتراسونیک) مورد استفاده قرار می گیرد، لذا نتایج مطالعه نشان داد که مدل شو-پاین، قادر است با اضافه کردن معادله گسمن، مدل کاستر-توکسوز را برای استفاده در فرکانس های پایین، نظیر داده های نگار چاه، بهبود ببخشد. همچنین به نظر می رسد که بتوان با استفاده از فرایند وارون سازی در تعیین درصد نوع حفرات، کارایی مدل-های فیزیک سنگ مخازن کربناته را افزایش داد.

    کلیدواژگان: مخازن کربناته، فیزیک سنگ، سیستم حفرات، سرعت موج تراکمی، سرعت موج برشی
  • امیر جولایی*، علیرضا عرب امیری، علی نجاتی کلاته صفحات 181-193

    اامروزه با استفاده از وارون سازی داده های میدان پتانسیل از قبیل داده های گرانی سنجی و مغناطیس-سنجی، می توان مدل هندسی توده های زیر سطحی و یا ضخامت رسوبات را بازسازی نمود. تحقیق پیش رو با هدف مدل سازی دوبعدی هندسه سنگ بستر یک حوضه رسوبی با استفاده از وارون سازی داده های گرانی سنجی بوسیله الگوریتم رقابت استعماری به انجام رسید. از مدل جمع دو بعدی منشورها به عنوان مدل ریاضی هندسی مدل سازی داده های گرانی استفاده شد. در این تحقیق، امکان کاربرد الگوریتم جستجوی عمومی رقابت استعماری به عنوان جایگزینی به جای روش های فعلی جستجوی پاسخ در مدل سازی غیرخطی سنگ بستر داده های گرانی استفاده شد. این الگوریتم که در حدود یک دهه پیش معرفی شده است؛ در همین مدت کوتاه بر روی مسایل بهینه سازی در زمینه های گوناگون، به صورت موفقیت آمیز پیاده سازی و اجرا شده است. در این تحقیق، طراحی و پیاده سازی الگوریتم در دو مرحله اعتبارسنجی شد. نخست صحت سنجی الگوریتم بر روی داده های تولیدی از یک مدل مصنوعی مورد راستی آزمایی واقع شد. بدین منظور کارایی روش پیشنهادی در دو حالت بدون نوفه و همراه با نوفه مورد بررسی قرار گرفت؛ که نتایج مدل سازی تطابق قابل قبولی با مدل اولیه حتی در حالت داده های آلوده به نوفه نشان داد و در مرحله بعد مدل سازی معکوس داده های واقعی انجام شد و در این بخش نیز نتایج نشانگر عملکرد مناسب الگوریتم طراحی شده بود. همچنین در این تحقیق میزان تاثیرپذیری این الگوریتم در برابر میزان نوفه های معمول احتمالی مورد بررسی قرار گرفت و پایداری مناسب این الگوریتم در برابر نوفه های سفید گاوسی با دامنه های نسبتا بالا به اثبات رسید.

    کلیدواژگان: گرانی سنجی، مدل سازی سنگ بستر، مدل سازی معکوس غیرخطی، جستجوی عمومی، الگوریتم رقابت استعماری
  • امیر طالبی، حبیب رحیمی*، بهزاد ملکی صفحات 195-205

    در این تحقیق، اثر ساختگاه با استفاده از شتاب نگاشت های ثبت شده در ایستگاه های شتابنگاری واقع در شهر تهران متعلق به سازمان تحقیقات مسکن و ستاد بحران شهرداری تهران و چندین ایستگاه در اطراف تهران و با استفاده از روش ناکامورا ، بررسی شده و اثرات ناشی از خاک ساختگاه های مورد مطالعه بر اساس فرکانس غالب به دست آمده و ایستگاه ها بر این اساس طبقه بندی گردیده اند. در مرحله بعد، با استفاده از روش معکوس سازی، بهترین و مناسبترین مدل برای خاک از نظر ضخامت، سرعت، فاکتور کیفیت و چگالی برای هر ایستگاه ارایه شده است و در نهایت نتایج به دست آمده با مقادیر به دست آمده از مطالعات دیگر مقایسه شده است. در ایستگاه های مورد مطالعه، محدوده بسامدی متاثر از اثرات ساختگاهی بسیار گسترده و از یک هرتز شروع شده و تا 5/8 هرتز ادامه یافته است. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت رده ساختگاه در مناطق شمالی و شرقی تهران غالبا از نوع II و در مناطق جنوبی و غربی شهر تهران غالبا بین III تا IV تغییر می نماید. به عبارت دیگر می توان گفت که رسوبات شهر تهران از شمال به جنوب و یا از شرق به غرب به تدریج رفتار نرم یا سست را از خود نشان می دهند. همچنین سرعت موج برشی از سمت شمال به سمت جنوب تهران کاهش می یابد به طوریکه می توان تغییرات سرعت موج برشی را در شمال تهران بین 200 تا 800 متر بر ثانیه و در جنوب تهران بین 140 تا 600 متر بر ثانیه تا عمق متوسط 20 متر در نظر گرفت.

    کلیدواژگان: شدت، اثر ساختگاه، فرکانس غالب، سرعت برشی، رسوبات
  • محمدرضا شاد سالانقوچ، محمد امامی نیری* صفحات 207-217

    مدل سازی مخازن هیدروکربنی ابزاری مهم در توصیف و پیش بینی نحوه عملکرد آن می باشد. یک مدل سازی مخزن واقع بینانه در گرو ترکیب منابع مختلف داده به روشی منطقی و بهینه می باشد. داده های لرزه ای به دلیل پوشش سطح وسیعی از گستره مخزن و دارا بودن قدرت تفکیک جانبی بالا نسبت به داده های چاه، همواره در مدل سازی مخازن هیدروکربنی مورد توجه بوده است. استفاده از داده های لرزه ای با گذر زمان (چهاربعدی) نیز باعث بهبود و ارتقا مدل سازی دینامیک مخزن می شود. لازمه تلفیق داده های لرزه ای چهاربعدی در مدل سازی دینامیک مخزن، حصول اطمینان از همخوانی مدل استاتیک با داده های لرزه ای دوبعدی/سه بعدی اولیه می باشد. بدین منظور، در این پژوهش از روش چرخه انطباق مدل مخزن با داده های لرزه ای که مبتنی بر تکنیک های زمین آماری و الگوریتم های بهینه سازی می باشد، جهت ساخت/به روزرسانی مدل های استاتیک مخزن همخوان با داده های لرزه ای دوبعدی/سه بعدی، استفاده شده است. الگوریتم بهینه سازی استفاده شده در این پژوهش، تلفیقی از اگوریتم های قدرتمند ازدحام ذرات و ژنتیک می باشد. بررسی کیفی و کمی نتایج اعمال روش پیشنهادی بر روی یک مدل مصنوعی نشان می دهد که روش پیشنهادی منتج به ایجاد مدل های رخساره ای می شود که نسبت به روش های سنتی زمین آماری که از داده های لرزه ای فقط به عنوان داده ثانویه استفاده می کنند، بطور متوسط با یک افزایش 15 درصدی در انطباق با مدل مرجع مخزن همراه است.

    کلیدواژگان: مدل سازی استاتیک مخزن، داده های لرزه ای، زمین آمار، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم ازدحام ذرات
  • سهراب میراثی، حسین رهنما*، عطیه اسحاقی صفحات 219-233

    شناسایی ناهنجاری های زیرسطحی همچون حفره، فروچاله و تونل به خاطر احتمال بروز نشست ها و فروریزش های احتمالی همواره موردتوجه مهندسان ژیوتکنیک و ژیوفیزیک بوده است. بهره گیری از روش های جدیدی همچون روش های امواج سطحی می تواند در جهت شناسایی این ناهنجاری ها گام مناسبی تلقی شود. نظر به اینکه اغلب مطالعات و تحلیل های انجام شده با در نظر گرفتن مولفه قایم امواج رایلی صورت پذیرفته است و با توجه به اینکه ناهنجاری های زیرسطحی تاثیرات متفاوتی بر روی مولفه های مختلف امواج سطحی دارند؛ لذا در این مقاله به ارزیابی مولفه های قایم و شعاعی امواج رایلی و مولفه امواج لاو به منظور شناسایی حفره توخالی و توپر در محیط های خاکی نیم فضای همگن و لایه بندی شده پرداخته شده است. در این خصوص، با اعمال بار لرزه ای در جهت افقی و قایم به ترتیب مولفه امواج لاو و مولفه های قایم و شعاعی امواج رایلی ایجاد و برداشت شده است. انتشار امواج رایلی و لاو با استفاده از تحلیل چندایستگاهی امواج سطحی و همچنین شبیه سازی ها با بهره گیری از روش اجزا محدود در نرم افزار آباکوس انجام پذیرفته است. تاثیر حفرات زیرسطحی بر مولفه های امواج سطحی با ارزیابی تغییرات بیضوی شکل ذرات امواج رایلی، نسبت مولفه ها و همچنین دامنه های حداکثر نرمال شده در گیرنده ها انجام پذیرفته است. نتایج مدل سازی های دوبعدی نشان دادند که شکل بیضوی حرکت ذرات امواج رایلی در اثر وجود ناهنجاری زیرسطحی دچار به هم ریختگی و تغییرشکل می شوند و این تاثیر به نحو قابل ملاحظه ای در دامنه های حداکثر نرمال شده و نسبت مولفه های شعاعی و قایم امواج رایلی مشاهده شده است. در ادامه نتایج مدل سازی های سه بعدی نشان دادند که امواج لاو نیز همانند امواج رایلی با دقت و وضوح مناسبی می توانند در شناسایی حفره های زیرسطحی مورد استفاده قرار گیرد. در مجموع می توان این گونه بیان نمود که شناسایی حفره های زیرسطحی با ارزیابی شکل بیضوی حرکت ذرات، دامنه های حداکثر نرمال شده و نسبت مولفه های امواج رایلی و لاو امکان پذیر می باشد.

    کلیدواژگان: امواج سطحی، حرکت ذرات بیضوی شکل امواج رایلی، امواج لاو، دامنه مولفه های شعاعی و قایم امواج رایلی، حفره
  • سوسن سودمند نیری*، سید وحید ابراهیم زاده اردستانی، سعید وطن خواه، مصطفی قارلقی صفحات 235-248

    در این مقاله الگوریتم وارون‏سازی داده‏های گرانی با استفاده از تیوری گراف بر روی چند نمونه داده واقعی مورد استفاده قرار گرفته است. داده‏های گرانی استفاده شده، مربوط به یک توده کرومیت در کوبا، یک توده منگنز در هند، و توده مافیک در اسلوواکی هستند. هدف آن است تا بتوان پیکربندی این توده‏های زیرسطحی را با استفاده از این روش وارون‏سازی کارا و نوین بدست آورد و با نتایج موجود از روش‏های دیگر مقایسه کرد. در وارون‏سازی به روش تیوری گراف، توده همگن زیرسطحی با استفاده از مجموعه ‏ای از جرم‏های نقطه‏ ای مشابه مدل‏سازی می‏شود. پارامترهای مورد جستجو در این نوع وارون‏سازی، مختصات جرم‏های نقطه‏ای و جرم کل نقاط می‏باشند، بنابراین این الگوریتم تفاوت اساسی با دیگر الگوریتم‏های وارون‏سازی موجود دارد. برای اجرای الگوریتم، مجموعه جرم‏های نقطه‏ای با یک گراف کامل انطباق داده می‏شود. با کاربرد الگوریتم کروسکال، درخت فراگیر کمینه برای گراف محاسبه شده و سپس یک تابع پایدارکننده تحت عنوان تابع هم‏فاصله بدست می‏آید. این تابع علاوه بر پایداری مساله وارون، فواصل میان جرم‏های نقطه‏ای در مدل حاصل را تنظیم می‏کند، بنابراین پیکربندی مناسبی از توده زیرسطحی حاصل خواهد شد. نتایج وارون‏سازی بر روی این سه توده متنوع اطلاعات با ارزشی در مورد گسترش آن‏ها در راستای افق و نیز عمق ارایه می‏دهد. همچنین نتایج مطالعات پیشین بر روی این توده‏ها به تفصیل مورد بررسی قرار گرفته است، بنابراین خواننده این امکان را دارد که این روش جذاب وارون‏سازی را با روش‏های دیگر مقایسه نماید. کدهای مورد استفاده در این تحقیق، توسط نویسندگان توسعه داده شده‏اند و قابل دسترس برای عموم می‏باشد.

    کلیدواژگان: وارونسازی، گراف، گرانی سنجی، کرومیت، منگنز
  • سحر معظم، حمید آقاجانی*، علی نجاتی کلاته صفحات 249-258

    مدل سازی داده های گرانی با روش های مختلفی، از جمله روش های مدل سازی پیشرو و وارون صورت می گیرد. برای مدل سازی خطی ساختارهای زیرسطحی، زمین به سلول های مکعبی با چگالی ثابت تقسیم شده و مقادیر ماتریس هسته محاسبه می شود. برای محاسبه ماتریس هسته روش های تحلیلی و عددی فراوانی وجود دارد. روش های تحلیلی هرچند دقت خوبی دارند ولی زمان بر هستند. در حالی که روش های عددی سریعتر و نسبت به روش های تحلیلی از دقت کمتری برخوردار هستند. از جمله این شیوه های تحلیلی، روش پلوف است که برای محاسبه ماتریس هسته از آن می توان استفاده نمود. از روش جرم نقطه ای که از روش های عددی است نیز می توان برای محاسبه ماتریس هسته بهره مند شد. این روش نسبت به روش پلوف به زمان محاسبه کمتری نیاز دارد و دقت آن هم برای مدل سازی مناسب است. ولی براساس پژوهش های انجام شده این روش برای محاسبه دو ردیف اول سلول های مکعبی پارامترهای مدل از دقت مناسبی برخوردار نیست. بنابراین با استفاده از این روش انتظار یک مدل سازی خوب وجود ندارد. به منظور رفع این مشکل و استفاده از سرعت محاسبات روش جرم نقطه ای، در این مقاله روش ترکیبی ارایه شده است که در آن همزمان از روش تحلیلی پلوف و روش عددی جرم نقطه ای برای محاسبه ماتریس هسته استفاده می شود. به این ترتیب در عین حفظ دقت، سرعت انجام محاسبات را بهبود می-بخشد. برای محاسبه ماتریس هسته مورد نیاز در مدل سازی وارون، دو ردیف اول پارامترهای مدل به روش تحلیلی پلوف و ردیف های بعدی به روش عددی جرم نقطه ای محاسبه می شود. برای بررسی و کارایی روش جدید ارایه شده، این روش بر روی داده های حاصل از چندین مدل مصنوعی متفاوت و همچنین برای مدل سازی وارون داده های گرانی برداشت شده از روی محدوده معدنی چند فلزی نیکل، کبالت و مس اووید در کانادا اعمال شده است. نتایج حاصل از مدل سازی وارون داده ها نشان می دهد که زمان محاسبه ماتریس بهبود چشمگیری یافته و مقدار خطای مدل سازی نیز با توجه به ابعاد سلول ها بسیار کم است.

    کلیدواژگان: ماتریس هسته، مدل سازی وارون، گرانی، زمان محاسبات، معدن چندفلزی اووید
  • مهناز ندائی*، زینب فلاح آبکناری صفحات 259-273

    زوج زمین لرزه اهر- ورزقان به صورت دو رخداد پیاپی در فاصله زمانی و مکانی نسبتا کوتاهی از هم، در تاریخ 21 مرداد ماه 1391 (11 آگوست 2012) باعث ایجادگسیختگی سطحی بطول 12 کیلومتر و لرزش مناطقی شد که قبلا هیچ گسل فعالی در آن شناسایی نشده بود. با توجه به نظریه انتقال تنش و احتمال متاثر بودن رخداد دوم از رخداد اول، تغییرات تنش کولمب برای وضعیت های هندسی مختلف از صفحات گرهی دو رخداد مورد بررسی قرار گرفت و با توزیع مکانی پس لرزه ها مطابقت داده شد. با بررسی الگوی توزیع تنش کولمب در محیط اطراف و در نظر گرفتن پدیده برهم کنش، مشخصات °82، °89 و °164 برای امتداد، شیب و ریک گسل مسبب رخداد اول با سازوکار راست لغز و °7، °49 و °31 برای امتداد، شیب و ریک گسل مسبب رخداد دوم با سازوکار معکوس همراه با مولفه کوچک امتداد لغز در نظر گرفته شد. نتایج بدست آمده از الگوی توزیع تنش مطابقت زیادی با نقشه های تغییرات مکانی مقدار b (b-value) در داده های قبل از زلزله دارد. پارامترb در واقع شیب رابطه گوتنبرگ-ریشتر است که مرتبط با ساختار زمین ساختی منطقه بوده و وابسته به تنش موجود در منطقه می باشد. با توجه به منطقه حداقل مقدار b در داده های قبل از زلزله، الگوهای توزیع تنش کولمب برای گسل های منشاء، گیرنده و گسل های با جهت بهینه، نحوه انتشار گسیختگی نسبت به کانون رخداد اول و تظاهر سطحی آن و نیز سازوکار مختلف قطعات سیستم گسلی، ساختار خم فشارشی در حال توسعه برای منطقه متاثر از زوج زمین لرزه اهر-ورزقان پیشنهاد می گردد. این مدل ساختاری پیشنهادی می تواند به ارزیابی خطر لرزه ای در مناطق محتمل برای شکستگی های آتی کمک کند.

    کلیدواژگان: زوج زمین لرزه اهر-ورزقان، تغییر تنش کولمب، تغییرات مکانی مقدار b، مدل لرزه زمین ساختی، مطالعه تطبیقی
  • پویا نقشین*، هادی بهادری، عباس اسلامی حقیقت صفحات 275-287

    معمولا در زمین لرزه ها، امواج سطحی تغییر مکان های بیشتری نسبت به امواج حجمی در سطح زمین ایجاد می کنند. از طرف دیگر، تغییر مکان ناشی از امواج ریلی به صورت بیضی می باشد. در نتیجه، امواج ریلی اثرات مخرب تری نسبت به سایر امواج بر روی سازه ها واقع در سطح زمین دارند. بنابراین، یکی از وظایف مهم در لرزه شناسی و ژیوفیزیک کاربردی، شناسایی و استخراج امواج سطحی به خصوص امواج ریلی می باشد. مطالعات متعددی به این منظور صورت گرفته است. در اکثر مطالعات، شناسایی و استخراج امواج سطحی صرفا در حوزه زمان و یا حوزه فرکانس انجام شده است. ولی با توجه به محدودیت های موجود در حوزه زمان یا فرکانس، در مطالعات اخیر، شناسایی امواج سطحی در حوزه ترکیبی زمان -فرکانس صورت گرفته است. تبدیل های متعددی برای انتقال سیگنال ها به حوزه زمان-فرکانس معرفی شده است. با توجه به اینکه شتاب نگاشت های زلزله ها غیر ایستا و نامنظم می باشند، دقت استخراج امواج از سیگنال ها بسیار وابسته به تبدیل زمان-فرکانسی مورد استفاده می باشد. در این مطالعه، از تبدیل موجک پیوسته همگام سازی شده (SSCWT)، برای انتقال سیگنال به حوزه زمان-فرکانس استفاده شده است. این تبدیل از رزولوشن بیشتری نسبت به سایر تبدیل ها برخوردار می باشد و پراکندگی این تبدیل نسبت به سایر تبدیل ها کمتر می باشد. در این مطالعه به منظور استخراج امواج ریلی از شتاب نگاشت های سه مولفه ای هر ایستگاه، از مشخصه اصلی امواج ریلی که حرکت بیضوی می باشد، استفاده شده است. پارامتر مورد استفاده برای استخراج امواج ریلی، نسبت قطر کوچک به قطر بزرگ بیضی می باشد. بدین منظور از نرم افزار متلب برای کدنویسی روش ارایه شده استفاده شده است. در این مقاله، ابتدا با استفاده از یک سیگنال مصنوعی غیر ایستا، اهمیت تبدیل ذکر شده، نسبت به سایر تبدیل ها ارزیابی شده است. سپس، سیگنال های مصنوعی سه مولفه ای ایجاد شده اند که صحت تحلیل ها براساس آن ها ارزیابی شده است. در نهایت، پس از اطمینان از صحت الگورینم و کد ها، امواج ریلی چند زلزله واقعی استخراج و ارایه شده است.

    کلیدواژگان: امواج ریلی، شتاب نگاشت سه مولفه ای، حوزه زمان-فرکانس، تبدیل موجک پیوسته همگام سازی شده، متلب
|
  • Ali Muhammad Rousta, Ali Gholami* Pages 155-165

    Seismic exploration is the science of imaging and exploring subsurface structures. Deconvolution is one of the major steps in seismic data processing, and is widely used in image processing, cosmology, medical imaging, and other applications. Recorded seismic data after some processing steps can be regarded as convolution of the Earth reflectivity series and seismic wavelet. Deconvolution of the data thus can result in the reflectivity series that consequently a high-resolution image of the underground can be constructed as the output of seismic processing. Traditional deconvolution methods based on the least squares (LS) filters, consider noise and uncertainty only on the observed data and assume the seismic wavelet to be known. In practical applications, however, these assumptions are met rarely because the seismic wavelet is usually unknown or is known only approximately. Thus, the kernel of deconvolution, which is constructed from the wavelet, is inaccurate. In this situation, the uncertainty is present in both the data and the kernel. The method of total least squares (TLS), as a modern mathematical tool, has been developed for solving such problems. In this paper, we propose a truncated TLS (T-TLS) algorithm for seismic data deconvolution. It is shown that in contrast to the conventional truncated singular-value-decomposition (T-SVD) technique, which truncates the singular values of the operator, the TTLS treats the singular values smoothly similar to the job done via the Wiener Filter. This means that the T-TLS as a truncation technique behaves as a hybrid of T-SVD and Wiener Filter. LS based deconvolution methods assume error only in data. In order to handle error in data and also in kernel, here we propose a T-TLS algorithm and compare its results with those of T-SVD and Wiener Filter solutions. The numerical example, presented in this paper, show that the performance of the T-TLS algorithm lies between these two techniques.

    Keywords: Total least squares, Regularization, Seismic, Deconvolution
  • Hamid Seifi*, Behzad Tokhmechi, Ali Moradzadeh Pages 167-180

    Most rock physic models are developed for sandstone hydrocarbon reservoirs, which differ significantly from carbonate reservoirs. In this study, two rock physic models, Kuster-Toksoz and Xu-Payne, considering the inclusion models, have been investigated in two wells in one of the carbonate reservoirs in south of Iran. The application of both models has been evaluated as effective considering the results of shear and compressional wave velocities extracted from the models compared with the same measured logs in the wells. Moreover, the pore percentage and aspect ratio estimations using inversion process have been made as well as sensitivity analysis for models. In general, the Xu-Payne model provides more relevant results, within the framework used in this study. In fact, the Xu-Payne has improved the Kuster-Toksoz model which is basically a high-frequency model for ultrasonic studies. It means that Xu-Payne approach contains a workflow which is designed to improve Kuster-Toksoz model for carbonates, and thus, the model is used in low frequencies domainssimilar to well log data.

    Keywords: Carbonate reservoirs, Rock physics, Pore space system, Compressional wave velocity, Shear wave velocity
  • Amir Joolaei*, Alireza Arab Amiri, Ali Nejati Pages 181-193

    Gravity inversion is a classical tool in applied geophysics. Inversion of basement relief of sedimentary basins is an important application among the nonlinear techniques. Classically, local deterministic optimization techniques have been employed to solve the non-linear gravity inverse problem. Swarm intelligence algorithms, such as ant colony algorithm or particle swarm optimizers, are promising alternatives to classical inversion methods. In this study, imperialist competitive algorithm (ICA), was designed and utilized for two-dimensional (2D) gravity inversion of basement relief in sedimentary basins. Reliability of this technique was tasted by modeling of gravity data acquired from a synthetic model, and then, the synthetic model parameters were obtained from this modeling approach with acceptable accuracy. Moreover, the results of utilizing this approach on noisy data showed that this approach was robust to the presence of noise in the data. For the case of real data, this approach was applied on a real gravity profile in Atacama Desert (north Chile) and the results were confirmed with previously published works related to this area. Generally, compared to techniques already proposed for 2D nonlinear gravity inversion, the ICA technique, proposed here, appears as a powerful tool for estimating the basement relief of sedimentary basins.

    Keywords: Nonlinear gravity inversion, Potential fields, Global optimization, Imperialist competitive algorithm, Sedimentary basin
  • Amir Talebi, Habib Rahimi*, Behzad Maleki Pages 195-205

    The overall assessment of damage to structures and installations in an earthquake indicates that site conditions have a significant impact on the distribution of damages in towns and villages. In this study, the effect of soil layering on strong ground motion was investigated using accelerograms recorded at the Road, Housing and Development Research Center as well as Tehran Disaster Mitigation and Management Organization stations. Predominate frequency was estimated for each station based on Nakamora methods in order to identify the type of soil in the Tehran City. A good agreement was obtained between the results of this study with those obtained from experimental studies. Finally, the distribution of shear wave velocity from the surface to the depth of 30 m was presented in this study.

    Keywords: Intensity, Site effect, Predominate frequency, Shear velocity, Sediments
  • Mohamadreza shad salanghouch, Mohammad Emami Niri * Pages 207-217

    Hydrocarbon reservoir modeling is an important tool in characterizing reservoir and forecasting its performance. A realistic reservoir model can be generated by combining different datasets in an optimal manner. Seismic data has always been of interest due to its extensive areal coverage and high lateral resolution compared to well-based data. Using time-lapse (4D) seismic data, the reservoir dynamic modeling is improved. Integrating 4D seismic data into dynamic reservoir modeling process requires that the static reservoir model to be coherent with the pre-production 2D/3D seismic data. To do so, we use seismic matching loop approach, which is based on geostatistical techniques and optimization algorithms to update static reservoir models. A key point in this regard is that seismic data or information is used twice. Acoustic data are first used as a constraint when generating reservoir models based on a geostatistical simulation algorithm. Then, they are compared to the acoustic responses computed for the simulated reservoir models. The implemented optimization algorithm in this study is a hybrid of particle swarm optimization (PSO) and genetic algorithm (GA). The obtained results on a synthetic case study show that the proposed method, compared to the conventional geostatistical methods, results in generation of static reservoir models that are qualitatively and quantitatively more consistent with pre-production seismic data.

    Keywords: Static reservoir modeling, Seismic data, Geostatistics, Genetic algorithm, Particle swarm optimization
  • Sohrab Mirassi, Hossein Rahnema*, Attieh Eshaghi Pages 219-233

    Identifying the subsurface anomalies has always been of interest to the geotechnical and geological engineers especially when there is the potential risk of collapse and settlement. These anomalies have various effects on different components of the surface waves. Therefore, in this paper, the effects of empty and solid cavities on the components of Rayleigh (R) and Love (L) waves are investigated in homogeneous and layered soil media. In this regard, the vertical and radial components of the Rayleigh and Love waves are compared by applying vertical and horizontal loads. Moreover, the elliptical shape of R-wave is evaluated for different models without cavity, with cavity and intrusion (i.e. filled cavity). All 2D and 3D models are simulated using finite element method (FEM) in the Abaqus software. Furthermore, the potential ability of different components of the surface waves for cavity detection is compared by considering the resolution of the diffracted waves and their amplitudes in the wave-field domain. The results show that the elliptical shape of particles motions, maximum normalized amplitude and the ratio of different components of R and L waves are influenced by the subsurface cavities.

    Keywords: Surface wavesRayleigh, Love wave, sDiffracted waves, Elliptic shape of R-wave, Particles motions, Vertical, radial components, Cavity
  • Susan Soodmand Niri*, Vahid Ebrahimzadeh Ardestani, Saeed Vatankhah, Mostafa Gharloghi Pages 235-248

    In this paper, an inversion algorithm based on graph theory is applied on three real gravity data sets, including data from a chromite deposit in Camaguey, Cuba, from a manganese ore in Nagpur, India, and from a mafic unknown body in Slovakia. The goal, here, is to use this new inversion algorithm to model the skeleton of these subsurface targets, and then, to compare the obtained models with previous published results. We model a homogeneous subsurface body by an ensemble of similar point masses. Here, model parameters are the Cartesian coordinates of the point masses and their total mass. The set of point masses is associated with the vertices of a complete weighted graph. Kruskal’s algorithm is used to solve the minimum spanning tree (MST) problem for the graph yielding a stabilizer, which is called “equidistance function”. The non-linear global objective function is minimized using a genetic algorithm strategy. The methodology provides suitable information about the extent of the bodies in east and depth directions. Moreover, the results of previous investigation for these real data sets are given in the paper. An open source MATLAB package along with a full description of the algorithm implementation is available at https://math.la.asu.edu/∼rosie/research/gravity.html.

    Keywords: Mineral Body, Inversion, GraphGravitySurvey, Chromite, Manganese
  • Sahar Moazam, Hamid Aghajani*, Ali Nejati Kalate Pages 249-258

    Modeling of gravity data includes forward and inverse modeling techniques. To solve the forward problem, we divide the half space below the ground surface into small blocks (cells) with constant density contrast and compute the kernel matrix. There are various analytical and numerical methods for calculation of the kernel matrix. Analytical methods have good accuracy but are time consuming. Numerical methods are faster and less accurate than analytical ones. The Plouff analytical method is an accurate method for computation of the kernel matrix but it is time consuming. The point mass numerical method needs less computation time than that of the Plouff method. However, for calculation of the first two rows of the model parameters, this method does not have good accuracy. In this paper, a new combined method is presented in which the Plouff and point-mass methods are combined, and as a result, the computational speed is improved while a good accuracy is also obtained. In this research, the first two rows of the model parameters are calculated analytically, and then, the next rows are calculated by point-mass numerical method. To validate the proposed method, it has been tested based on a synthetic model and a real gravity data from the Ovoid Ni- Co- Cu deposit in Canada. The obtained results show that the computation time improves significantly while the error is very small with respect to the cell dimensions.

    Keywords: Kernel matrix, Inverse modeling, Gravity, Calculation time, Ovoid polymetallic deposit
  • Mahnaz Nedaei*, Zeinab Fallah Abkenari Pages 259-273

    On 11 August 2012, an earthquake doublet (Mw 6.4 and 6.2) occurred near the city of Ahar and Varzaghan, northwest Iran. Both events were only 6 km and 11 minutes apart, producing a surface rupture of about 12 km in length. It occurred on a so far unknown structure having sparse historical and modern seismicity in the area. According to the earthquake interaction phenomenon and stress transfer during the earthquake, the Coulomb stress changes was resolved on four different binary combination of nodal planes of the first and second mainshocks to specify “optimally oriented” nodal planes for defined orientation of the principal axes of the regional stress field and an assumed friction coefficient. Those binary nodal planes were chosen having the best fit to the most positive Coulomb failure stress changes and good correlation with the spatial distribution of the aftershocks greater than 3 for 3 months after the earthquake doublet. The results led to the values of 82°, 89°, and 164° respectively for strike, dip, and rake angles of the first earthquake source fault with right-lateral strike slip mechanism and the values of 7°, 49°, and 31° respectively for strike, dip, and rake angles of the second earthquake source fault with oblique reverse mechanism. There is also an excellent correlation between the spatial variation of b-value before the Ahar-Varzaghan earthquake and the stress increased regions along the optimally oriented source faults. The b-value parameter is actually the slope of the Gutenberg-Richter law and depends on tectonics and stress distribution in the region. Based on the Coulomb stress changes calculation, the spatial changes of the b-value before the Ahar-Varzaghan earthquake, the manifestation of the surface rupture caused by the earthquake, field observations, and the dominant trend of afterschocks revealing structural dependency of two source faults, we proposed a restraining bend structure and a complex style of deformation causing the earthquake. The proposed structural model can help to estimate the seismic hazard risk of future potential failure areas.

    Keywords: Ahar-Varzaghan earthquake, Doublet, Coulomb stress changes, Spatial b-value changes, Seismotectonic model, Comparative study
  • Pouya Naghshin*, Hadi Bahadori, Abbas Eslami Haghighat Pages 275-287

    Usually surface waves, compared to other types of waves, cause more displacements on ground surface. In addition, Rayleigh waves create elliptical motions. Consequently, Rayleigh waves have the most destructive effects on structures located on ground surface. Therefore, identification and extraction of surface waves, especially Rayleigh waves, are among the most important tasks in seismology and applied geophysics. Many studies have been carried out on this topic. In most cases, identification and extraction of surface waves are carried out entirely in time domain or entirely in frequency domain. Since these kinds of studies have some limitations, recent studies on surface waves have been carried out in time-frequency domain. Recently, new time-frequency transforms have been presented to transfer signals from time domain to time-frequency domain. Earthquake signals are nonstationary, thus precision of extracting surface waves from signals depends noticeably on time-frequency transform. In this study, synchrosqueesed continuous wavelet transform has been used to transfer signals to time-frequency domain. This transform has higher resolution than other transforms, and also, it is less dispersive than other transforms in timefrequency domain. In this study, the main polarization characteristic of Rayleigh waves, which is elliptical motion, has been used to filter and extract Rayleigh waves from three-component accelerometers. Reciprocal ellipticity parameter has been used as the polarization characteristic parameter. MATLAB software package has been used for programming and analysis in this study. First, significance of the mentioned transform compared to other transforms has been investigated by a synthetic signal. Then, a three-component signal has been created and the presented algorithm in this study has been verified by it. Finally, Rayleigh waves from several real signals have been extracted.

    Keywords: Rayleigh waves, Three-component accelerometers, Time-frequency domain, Synchrosqueezed continuous, wavelet transform, Polarization characteristics, MATLAB