GNGTS – Atti del 22° Convegno Nazionale / 13.02
G. Böhm, L. Petronio e S. Picotti
Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale (OGS)
TOMOGRAFIA 3D DEI PRIMI ARRIVI IN UN CASO REALE
Questo lavoro presenta l’applicazione dell’inversione tomografica dei primi arrivi
per la stima del campo di velocità superficiale in un’area caratterizzata da una severa
topografia e da una forte variazione laterale di velocità, dove i metodi a rifrazione
convenzionali generalmente falliscono.
Il tipo di tomografia considerata in questa analisi inverte i primi arrivi, che
possono essere associati alle onde dirette e/o rifratte, che si propagano di solito
lungo dei percorsi curvi a causa della presenza di un gradiente di velocità positivo
verso il basso. L’inversione di questi arrivi ha un enorme vantaggio, sia in fase
interpretativa che nell’inversione vera e propria: non hanno bisogno di essere
associati ad alcun orizzonte, cosa che comporterebbe, oltre ad una difficoltà nel
riconoscimento dell’evento corrispondente (in fase di picking), alla necessità anche di
stimare la profondità delle superfici associate (incognite in più). Inoltre, questi eventi,
in generale, tendono ad essere più visibili (e più puliti) degli arrivi riflessi e rifratti
(head wave); un grande vantaggio soprattutto per gli automatismi nei programmi di
picking. D’altra parte c’è una grossa difficoltà nell’invertire questo tipo di dati: hanno
bisogno di un modello iniziale preciso e, comunque, con velocità crescenti verso il
basso; altrimenti, in fase di tracciamento dei raggi, si otterranno dei segmenti rettilinei
senza raggiungere mai le curvature proprie per questo tipo di arrivi. Per questa
ragione, inoltre, si deve usare sempre un tracciamento curvo dei raggi, anche per le
prime iterazioni tomografiche.
Fig. 1 - Tracciamento dei raggi usati nell’inversione (a sinistra) e mappa della geometria
d’acquisizione (a destra).
Il caso reale che è stato analizzato riguarda una zona degli Appennini
Meridionali. L’area investigata, posta attorno ad un pozzo, è caratterizzata da una
situazione geo-strutturale abbastanza complessa (presenza di una zona argillosa
nella parte centrale e ad est di calcari ad alta velocità immergenti verso ovest, più un
sistema di faglie NO-SE) e da una topografia molto variabile.
I tempi d’arrivo utilizzati per l’inversione sono stati ottenuti da singoli profili a
rifrazione 2D più le registrazioni a copertura 3D da vibroseis: ciascun profilo è stato
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messo in corrispondenza dei canali seisbit posti a raggiera attorno al pozzo; tutti i
geofoni hanno poi registrato i segnali di ciascun vibroseis, ottenendo una copertura
3D quasi completa (i geofoni più lontani, rispetto alla corrispondente sorgente, non
hanno però sempre registrato segnali visibili).
L’inversione è stata calcolata utilizzando il software tomografico Cat3d,
sviluppato dal nostro gruppo di ricerca, che ha usato in questo caso la procedura
d’inversione basata sul metodo delle griglie sfalsate (Vesnaver e Böhm, 2000).
Inoltre, prima d’ invertire i tempi d’arrivo, è stato fatto un test sull’attendibilità del
picking stesso, togliendo gli eventi con velocità apparente anomala (Vapp =
offset/time).
Per il modello iniziale, che in questo tipo di tomografia è di fondamentale
importanza, è stata utilizzata una procedura automatica, basata sull’analisi degli arrivi
nel dominio τ-p, con cui sono state calcolate delle funzioni di velocità-profondità, che,
attraverso un interpolatore e con successive fasi di raffinamento, sono state poi
utilizzate per definire il modello iniziale.
Il modello usato per l’inversione copre un’area di 5x5 km ed è definito da 14
strati paralleli alla topografia, ciascuno discretizzato con una griglia regolare di 30x30
pixels. Il modello finale ottenuto dall’inversione tomografica è rappresentato in Fig. 2
attraverso un taglio del cubo dell’area investigata (a destra). A sinistra della stessa
figura è riportata, invece, la sezione verticale del campo di velocità finale,
corrispondente alla linea tratteggiata in Fig. 1. Entrambe le figure evidenziano la
presenza di due strutture ad alta velocità allineate nella direzione NE-SO attorno alla
zona di bassa velocità posta in corrispondenza del pozzo.
Quest’analisi ha avuto, inoltre, lo scopo, non secondario, di utilizzare il campo di
velocità risultante come modello iniziale per una successiva indagine tomografica
relativa agli arrivi diretti di dati SWD (Seismic While Drilling).
Fig. 2 - Risultato dell’inversione tomografica del modello 3D: una sezione verticale (a sinistra) ed un
taglio del cubo completo (a destra).
Ringraziamenti. Si ringrazia l’Eni per aver permesso la pubblicazione dei dati ed il gruppo
Seisbit® dell’OGS per il picking dei dati.
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BIBLIOGRAFIA
Böhm G., Rossi G. e Vesnaver A., 1999. Minimum time ray-tracing for 3-D irregular grids, Journal of
Seismic Exploration, 8: 117-131.
Vesnaver A. e Böhm G., 2000. Staggered or adapted grids for seismic tomography? The Leading
Edge, 9, 944-950.