Συμβολή στη συνδυαστική σεισμική τομογραφία διαφορετικών ειδών σεισμικών δεδομένων
Authors: Μπογιατζής Πέτρος 
Published: January 2014

Στα πλαίσια αυτής της διατριβής μελετήθηκε το πρόβλημα της συνδυαστικής τομογραφίας διαφορετικού τύπου σεισμικών δεδομένων και πιο συγκεκριμένα των χρόνων διαδρομής επιμηκών και εγκαρσίων κυμάτων. Η ακριβής γνώση της κατανομής των ταχυτήτων τους, καθώς και του λόγου τους στο υπέδαφος, αποτελεί ένα εξαιρετικά χρήσιμο εργαλείο σε ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών όπως, την έρευνα υγρών και αέριων υδρογονανθράκων, τον εντοπισμό νερού, τις γεωτεχνικές μελέτες, τον εντοπισμό κοιτασμάτων, τον καθορισμό της γεωλογίας και της γεωτεκτονικής, κλπ. Η συνδυαστική τομογραφία Ρ και S κυμάτων, βελτιώνει τα αποτελέσματα ποιοτικά και ποσοτικά, αυξάνει την εμπιστοσύνη σε αυτά και σταθεροποιεί τη διαδικασία της αντιστροφής. Μελετήθηκαν και τροποποιήθηκαν/βελτιώθηκαν δύο υπάρχουσες μέθοδοι, ενώ αναπτύχθηκε ένας νέος αλγόριθμος κοινής αντιστροφής των διαφορετικού τύπου δεδομένων. Σε κάθε περίπτωση οι τροποποιημένες και η καινούργια μέθοδοι παρουσιάζουν καλύτερα αποτελέσματα από την ανεξάρτητη αντιστροφή των δεδομένων. Επιπλέον αναπτύχθηκε ένα ολοκληρωμένο πακέτο επεξεργασίας σεισμικών δεδομένων διάθλασης, που περιλαμβάνει το στάδιο της επεξεργασίας των καταγραφών και του προσδιορισμού των χρόνων διαδρομής, την τομογραφική επεξεργασία των δεδομένων (κοινή ή ανεξάρτητες), καθώς και την γραφική απεικόνιση των αποτελεσμάτων. Ειδικότερα η διατριβή ακολουθεί την παρακάτω δομή: Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται το Γεωφυσικό αντίστροφο πρόβλημα στα γραμμικά και μη γραμμικά συστήματα. Παρουσιάζονται οι κύριοι στόχοι της αντιστροφής, καθώς και τα σημαντικότερα προβλήματα που ανακύπτουν. Επίσης αναφέρονται οι σημαντικότερες μέθοδοι επίλυσης γραμμικών και μη γραμμικών συστημάτων, καθώς και οι χρησιμοποιούμενες τεχνικές κανονικοποίησης των συστημάτων αυτών. Επιπλέον παρουσιάζονται η στατιστική ανάλυση του προβλήματος και οι μέθοδοι αξιολόγησης των λύσεων. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται το ευθύ πρόβλημα στη σεισμική τομογραφία διάθλασης χρόνων διαδρομής (επιμηκών και εγκαρσίων κυμάτων). Αναλύονται οι θεωρητικές αρχές και η φυσική του προβλήματος, ενώ στη συνέχεα αναφέρονται οι κυριότεροι αλγόριθμοι επίλυσης του, οι οποίοι είτε εφαρμόστηκαν στα πλαίσια της τα διατριβής είτε υπάρχουν ως επιλογές στο λογισμικό που αναπτύχθηκε. Επιπλέον, αναλύεται η μέθοδος παραλληλοποίησης του ευθέος προβλήματος προκειμένου να αντιμετωπιστούν οι αυξημένες απαιτήσεις υπολογιστικών πόρων εξαιτίας της εισαγωγής και της επεξεργασίας περισσότερων συνόλων δεδομένων. Τέλος, επισημαίνονται οι περιορισμοί των μεθόδων ιχνηλάτησης ακτινών, καθώς και οι σημαντικότεροι τρόποι αντιμετώπισης τους με την εισαγωγή των ζωνών Fresnel. Στο 3ο κεφάλαιο αναπτύσσονται οι σημαντικότερες έννοιες της κοινής - συνδυαστικής ερμηνείας διαφορετικού τύπου δεδομένων. Παρουσιάζονται οι σύγχρονες ερευνητικές εξελίξεις, καθώς και οι σημαντικότερες ερευνητικές κατευθύνσεις της Γεωφυσικής στο συγκεκριμένο πεδίο. Στη συνέχεια αναλύονται οι τρεις διαφορετικές μέθοδοι κοινής αντιστροφής χρόνων διαδρομής των επιμηκών και των εγκαρσίων κυμάτων που μελετήθηκαν/αναπτύχθηκαν στα πλαίσια της διατριβής αυτής. Παρουσιάζονται επιπλέον δοκιμές σε επιλεγμένα συνθετικά δεδομένα με τη χρήση τεχνητού θορύβου. Στο 4ο κεφάλαιο, οι τρεις διαφορετικές μέθοδοι κοινής αντιστροφής χρόνων διαδρομής των επιμηκών και των εγκαρσίων κυμάτων που μελετήθηκαν/αναπτύχθηκαν, εφαρμόζονται σε δύο διαφορετικές περιπτώσεις πραγματικών δεδομένων (περιοχή "Βαρδαρίου" Θεσσαλονίκης και Ευπαλίνειο όρυγμα στο Πυθαγόρειο Σάμου).