GNGTS 2021 - Atti del 39° Convegno Nazionale

489 GNGTS 2021 S essione 3.3 STIMA DELLE ORIENTAZIONI DI STRUTTURE ANISOTROPE ATTRAVERSO I VALORI DI VELOCITÀ DELLE COMPONENTI SV E SH OTTENUTI DALLA TOMOGRAFIA DEI TEMPI D’ARRIVO G. Böhm Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS Introduzione Acquisire dati sismici Sh e Sv su una stessa linea non è una procedura comune; ma se questo accade abbiamo la possibilità di sfruttare le differenti risposte dei due tipi di onde per ottenere importanti informazioni sull’area di studio, in particolare informazioni sulle caratteristiche di anisotropia, se presente, delle strutture investigate. L’idea di questo lavoro nasce quindi da due domande: possiamo stimare i parametri di anisotropia di una struttura dall’analisi delle componenti verticali (Sv) e orizzontali (Sh) della velocità delle onde S? E in particolare, possiamo ottenere anche informazioni sull’orientamento (azimut e pendenza) degli strati anisotropi utilizzando i rispettivi campi di velocità VSv, VSh ed il loro rapporto? A questo scopo, è stata utilizzata la tomografia dei tempi d’arrivo che sfrutta il metodo del ray- tracing per ottenere il campo di velocità, e attraverso il quale possiamo conoscere le direzioni di ogni segmento di raggio che attraversa il modello (e quindi le direzioni delle singole componenti verticali ed orizzontali) ed utilizzarle, assieme al valore VSv/VSh ottenuto dalla tomografia stessa, per stimare l’anisotropia e l’orientamento dello strato anisotropo, definito dalla pendenza ( dip ) e dall’angolo di azimut ( strike ). In questo studio si è cercato quindi di definire le possibili relazioni tra le singole componenti VSv e VSh con i parametri di anisotropia, la direzione del raggio e la posizione dello strato anisotropo. Il metodo L’approccio scelto si basa semplicemente sulla relazione geometrica tra il segmento di raggio incidente gli strati anisotropi e le due componenti dell’onda S (Sv, componente verticale, e Sh, componente orizzontale). A questo scopo, abbiamo usato la tomografia basata sui raggi, che sfrutta il metodo del ray-tracing per ottenere il campo di velocità e attraverso il quale possiamo conoscere le direzioni di ogni segmento di raggio che attraversa il modello. In questo studio, come nella maggior parte dei casi in cui si lavora sull’anisotropia sismica, per evitare la complessità del sistema, è stato considerato un caso di anisotropia debole ( weak anisotropy ), dove i parametri anisotropi sono molto minori di 1: << 1 (0.1-0.2), << 1 (0.01- 0.05), << 1 (0.1-0.2). Inoltre è stata inclusa anche l’approssimazione che considera uguali l’angolo di fase ∅ e l’angolo di gruppo θ per entrambe le componenti Sv ed Sh (Thomsen, 1986; Kelter e Bancroft, 2004). Nel caso di anisotropia polare (asse di simmetria verticale e perpendicolare ai piani di anisotropia), se consideriamo un raggio incidente (Fig. 1a) e la componente Sv che giace sul piano passante per l’asse di simmetria e il raggio (piano β ), la teoria dice (Thomsen, 1986) che le velocità delle componenti verticali Sv ed orizzontali Sh sono definite da: DELLE COMPONENTI SV E SH OTTENUTI DALLA TOMOGRAFIA DEI TEMPI D’ARRIVO. G. Böhm Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale - OGS Introduzione Acquisire dati sismici Sh e Sv su una stessa linea non è una procedura comune; ma se questo abbiamo la possibilità di sfruttare le differenti risposte dei due tipi di onde per ottenere im informazioni sull’area di studio, in particolare informazioni sulle caratteristiche di anisotr presente, delle strutture investigate. L’idea di questo lavoro nasce quindi da due domande: possiamo stimare i parametri di ani di una struttura dall’analisi delle componenti verticali (Sv) e orizzontali (Sh) della veloci onde S? E in particolare, possiamo ottenere anche informazioni sull’orientamento (a pendenza) degli strati anisotropi utilizzando i rispettivi campi di velocità VSv, VSh ed rapporto? A questo scopo, è stata u ilizzata la tomografia dei t mpi d’arrivo che sfrutta il metodo tracing per ottener il campo di velocità, e attrav rso il quale possiamo conoscere le dire ogni segmento di raggio che attraversa il modello (e quindi le direzioni delle singole com verticali ed orizzontali) ed utilizzarle, assieme al valore VSv/VSh ottenuto dalla tomografi per stimare l’anisotropia e l'orientamento dello strato anisotropo, definito dalla pendenza dall’angolo di azimut ( strike ). In questo studio si è cercato quindi di definire le possibili relazioni tra le singole component VSh con i p rametri di anisotropia, la direzione del raggio e la posizione dello strato anisotr Il metodo L'approccio scelto si basa semplicemente sulla relazione geometrica tra il segmento di incidente gli strati anisotropi e le due componenti dell'onda S (Sv, componente vertical componente orizzontale). A questo scopo, abbiamo usato la tomografia basata sui raggi, ch il m todo del ray-tracing per ottenere il campo di velocità e attraverso il qual possiamo co le direzioni di og i s gmento di raggio che attraversa il dello. In questo studio, come nella maggior parte dei casi n cui si lavora sull'anisotropia sism evitare la complessità del sistema, è stato considerato un caso di anisotropia debol anisotropy ), dove i parametri anisotropi sono molto minori di 1: << 1 (0.1-0.2), << 0.05), << 1 (0.1-0.2). Inoltre è stata inclusa anche l'approssimazione che considera uguali di fase ∅ e l'angolo di gruppo θ per entrambe le componenti Sv ed Sh (Thomsen, 1986; Bancr ft, 2004). Nel caso di anisotropia polare (asse di simmetria verticale e perpendicolare ai piani di anis se consideriamo un raggio incidente (Fig. 1a) e la componente Sv che gi ce sul piano pass l’asse di simmetria e il raggio (piano  ), la teoria dice (Thomsen, 1986) che le veloci componenti verticali Sv ed orizzontali Sh sono definite da: V SV ( θ ) ≈V S ⊥ [ 1 + ( V P ⊥ V S ⊥ ) 2 ( ε − δ ) sin 2 θ cos 2 θ ] V S H ( θ ) ≈V S ⊥ [ 1 + γ sin 2 ( θ ) ] (1) θ : angolo del raggio con l’asse di simmetria DELLE COMP NENTI SV E H OTTENUTI DALLA TOM GRAFIA DEI TEMPI D’ARRIVO. G. Böhm Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperim ntale - OGS Introduzione Acquisire dati sismici Sh e v su una stessa linea on è u a procedura comune; ma se qu sto acc abbi mo la possibilità d sfrutta e le differenti risposte dei du tipi d onde per ottener import informazioni sull’area di studio, in particolare informazioni sulle caratte istiche di anisotropia, present , delle struttu e inv stigate. L’idea i questo lavoro nasce quindi da due domande: possiamo stimare i parametri di anisotro di una struttu a dall’analisi delle comp nenti verticali (Sv) e orizzontali (Sh) della velocità d onde S? E in particolare, possiamo ottenere anche informazioni sull’orientamento (azimu pendenza) degli strati anisotropi utilizzando i rispettivi campi di velocità VSv, VSh ed il l rapporto? A qu sto sc po, è stata utilizzata l tomografia dei tempi d’arrivo che sfrutta il metodo del r tracing per ott er il campo di velocità, e attraverso il quale ossiamo conoscer l dir zioni ogni segm nto di raggio che attrave sa il modell (e quindi le dir zioni delle singole c mp n verticali ed orizz ntali) ed utilizzarle, assieme al valore VSv/V h ottenuto dalla tomografia ste per stimare l’anisotropia e l'orientamento dello strato anisotropo, definito dalla pendenza ( dip dall’angolo di azimut ( strike ). In questo studio si è cercato quindi di def nire le possibili relazioni tra le singole comp nenti VS VSh con i parametri di anisotropia, la direzione del raggio e la posizi ne dello strato anisotropo. Il metodo L'approcci scelto si basa semplicemente sulla rel zione geom trica tra il segm nto di rag incident gli strati anisotropi e le du comp nenti dell'onda S (Sv, comp nente verticale, e comp nente orizzontale). A questo sc po, abbi mo usato l tomografia basata ui raggi, che sfr il metodo del ray-t cing per ottener il campo di velocità e attrave so il quale possiamo conosc le dir zioni di ogni segm nto di raggio che attr versa il modell . In questo studi , come nell maggi r pa te dei cas in cui si lavo a sull' nisotropia sismica, evitare la complessità del siste a, è stato considerato un cas di an sotropia debol ( w anisotropy ), dove i parametri anisotropi s no molto minori di 1: << 1 (0. -0.2), << 1 (0. 0.05), << 1 (0. -0.2). Inoltre è stata inclusa anche l'approssimazione che considera uguali l'ang di fase ∅ l'angolo di gruppo θ per ent ambe le comp nenti Sv ed Sh (T omsen, 1986; Kelt Bancroft, 2004). Nel caso di anisotropia pol re ( sse di simmetria verticale e p rpendicolare ai pi ni di anisotrop se consid riamo un raggi incidente (Fig. 1a) e la comp nent Sv che giac sul piano passante l’asse di simmetria e il raggio (piano  ), la teoria dice (Thomsen, 1986) che le velocità d componenti verticali Sv ed orizzontali Sh sono definite da: V SV ( θ ) ≈V S ⊥ [ 1 + ( V P ⊥ V S ⊥ ) 2 ( ε − δ ) sin 2 θ cos 2 θ ] V S H ( θ ) ≈V S ⊥ [ 1 + γ sin 2 ( θ ) ] (1) θ : angolo del raggio con l’asse di simmetria (1)