Dissertations / Theses on the topic 'Geophysics Rocks Seismic reflection method'

Thesis (Doctoral)--Universität Karlsruhe, 2000.
Abstract in German. Includes bibliographical references (p. 107-111). Also available via the World Wide Web. Also available via the World Wide Web. http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/cgi-bin/psview?document=2000/physik/1 http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/cgi-bin/psview?document=/2000/physik/2

Thesis (Doctoral)--Universität Karlsruhe, 2000.
Abstract in German. Hochschulschrift = Thèse/Mémoire. Also available via the World Wide Web. http://www.ubka.uni-karlsruhe.de/cgi-bin/psview?document=2001/physik/2

Reflection seismic and seismic tomography methods can be used to image the upper kilometer of hard bedrock and the loose unconsolidated sediments covering it. Developments of these two methods and their application, as well as identifying issues concerning their usage, are the main focus of the thesis. Data used for this development were acquired at three different sites in Sweden, in Forsmark 140 km north of Stockholm, in the Oskarshamn area in southern Sweden, and in the northern part of the Siljan Ring impact crater area.

The reflection seismic data were acquired with long source-receiver offsets relative to some of the targeted depths to be imaged. In the initial processing standard steps were applied, but the uppermost part of the sections were not always clear. The longer offsets imply that pre-stack migration is necessary in order to image the uppermost bedrock as clearly as possible. Careful choice of filters and velocity functions improve the pre-stack migrated image, allowing better correlation with near-surface geological information.

The seismic tomography method has been enhanced to calculate, simultaneously with the velocity inversion, optimal corrections to the picked first break travel times in order to compensate for the delays due to the seismic waves passing through the loose sediments covering the bedrock.

The reflection seismic processing used in this thesis has produced high-quality images of the upper kilometers, and in one example from the Forsmark site, the image of the uppermost 250 meters of the bedrock has been improved. The three-dimensional orientation of reflections has been determined at the Oskarshamn site. Correlation with borehole data shows that many of these reflections originate from fracture zones.

The developed seismic tomography method produces high-detail velocity models for the site in the Siljan impact area and for the Forsmark site. In Forsmark, detailed estimates of the bedrock topography were calculated with the use of the developed tomography method.

This study has resulted in the discovery of an exact method for the theoretical formulation of the effects of intrinsic damping where the attenuation coefficient, a(v), is an arbitrary function of the frequency, v. Absorption-dispersion pairs are computed using numerical Hilbert transformation; approximate analytical expressions that require the selection of arbitrary constants and cutoff frequencies are no longer necessary. For constant Q, the dispersive body wave velocity, p(v), is found to be p(v) = (p(v_N)/(1+(1/2Q H(-v)/v)) where H denotes numerical Hilbert transformation, p(v) is the phase velocity at the frequency v, and p(v_N) is the phase velocity at Nyquist. From (1) it is possible to estimate Q in the time domain by measuring the amount of increase, ΔW, of the wavelet breadth after a traveltime, Q=(2Δ𝛕)/(𝝅ΔW) The inverse problem, i.e., the determination of Q and velocity is also investigated using singular value decomposition (SVD). The sparse matrices encountered in the acquisition of conventional reflection seismology data result in a system of linear equations of the form AX = B, with A the design matrix, X the solution vector, and B the data vector. The system of normal equations is AᵀAX = AᵀB where the least-squares estimate of X = X = V(1/S)UᵀB and the SVD of A is A = USVᵀ. A technique to improve the sparsity pattern prior to decomposition is described. From an application of equation (2) using reference reflections from shallower reflectors, crystalline rocks in South Carolina over the depth interval from about 5 km to 10 km yield values of Qin the range Q = 250 - 300. Non-standard recording geometries ( "Q-spreads") and vibroseis recording procedures are suggested to minimize matrix sparseness and increase the usable frequency bandwidth between zero and Nyquist. The direct detection of body wave dispersion by conventional vibroseis techniques may be useful to distinguish between those crustal volumes that are potentially seismogenic and those that are not. Such differences may be due to variations in fracture density and therefore water content in the crust.
Ph. D.

Orientador: Martin Tygel
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Facudade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias
Made available in DSpace on 2018-08-12T05:48:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 UniversidadeEstadualdeCampinas.FaculdadedeEngenhariaMecanica.ProgramadePos-GraduacaoemCienciaseEngenhariadePetroleo_D.pdf: 5963808 bytes, checksum: 11070db7b13faf0139f14fda5d6a4fb6 (MD5) Previous issue date: 2007
Resumo: O método Common Reflection Surface (CRS) tem por objetivo a obtenção de seções empilhadas de qualidade e extração de parâmetros do campo de onda que caracterizam o meio geológico, através de análises de coerência e com máxima utilização da redundância contida nos dados sísmicos de multicobertura. Para a realização dessas finalidades, o método CRS utiliza "famílias" de pares de fontes e receptores arbitrariamente dispostos em torno de um ponto central e empilhamentos através de tempos de trânsito multi-paramétricos. O CRS representa um significativo aprimoramento do clássico método Common midpoint (CMP), o qual utiliza famílias de pares fonte e receptor simetricamente dispostos em torno do ponto central (denominadas famílias CMP). Além disso, o número maior de parâmetros CRS permite melhores informações sobre o meio geológico. Neste trabalho, discutimos os fundamentos e principais resultados do método CRS na situação 2D, comparando-o ao método CMP. Dentre os vários estudos e aperfeiçoamentos realizados no método CRS, destacam-se (a) nova implementação do programa CRS, com utilização de parâmetros diretamente advindos dos dados; (b) implementação conjunta dos métodos CRS e CMP visando melhor contribuição de cada um deles para o imageamento sísmico; (c) introdução de nova metodologia para eliminação ou tenuação de ruído alinhado nas seções CRS e (d) investigação qualitativa e quantitativa das resoluções vertical e lateral do método CRS.
Abstract: The Common Reflection Surface (CRS) method is designed to produce stacked sections of superior quality, as well as a number of useful wavefield attributes that caracterize the geological subsurface. These attributes are estimated by means of coherency analysis methods, which optimally exploit the redundancy contained in the multicoverge seismic data. To take advantage of this redundancy, the CRS method employs "gathers" of source and receiver pairs, arbitrarily located around a fixed central point, with the help of multi-parametric traveltime moveouts. Waving the restriction of symmetric source-receiver pairs around the central point allows full use of the multicoverage data. As a result, CRS stacked sections are seen to be cleaner, with better signal-tonoise ratio and continuity of reflection events. We discuss the basics and main results of the CRS method, in the 2D situation, in close comparison with the classical CMP method. A number of improvements on the method itself, as well as on its practical applications, are presented. These include (a) a new implementation of CRS, with the use of parameters most directly related to the input data; (b) joint use of CRS and CMP, with the aim of obtaining the best possible processing and imaging results; (c) introduction of a new methodology to eliminate or attenuate aligned noise and (d) qualitative and quantitative investigation on vertical and lateral resolution in CRS sections.
Doutorado
Reservatórios e Gestão
Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientadores: Maria Amélia Novais Schleicher, Lúcio Tunes dos Santos
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-25T10:12:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kamioka_DanielaMidori_M.pdf: 9312784 bytes, checksum: cd5e7b440a4b44168749d7cc069f1ac0 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Uma das principais etapas do processamento sísmico é a análise de velocidade. Essa é uma das técnicas que utilizam dados sísmicos organizados em famílias de ponto médio comum (CMP ¿ Common Midpoint). Encontrar curvas (por exemplo, hiperbólicas) pré-determinadas que se ajustam aos tempos de trânsito de reflexão da melhor maneira possível é de grande importância no processo CMP. Além disso, é necessário determinar corretamente os parâmetros que definem essas curvas de melhores ajustes, pois estes parâmetros transmitem informações importantes a serem extraídos dos dados sísmicos. Portanto, é essencial uma medida que estabeleça se certa curva se ajusta aos tempos de trânsito. A função semblance mede o grau de coerência (ou alinhamento) dos traços sísmicos ao longo das curvas testadas. A semblance convencional é uma medida robusta e fácil de ser calculada, e por esses motivos tem sido a mais utilizada dentre outras medidas. Além da função convencional, aplicamos outros dois tipos de funções: a Semblance com Peso e a Semblance AB. Os exemplos numéricos desse trabalho mostram que a medida de coerência com peso exibe uma melhor resolução no sentido de que as seções apresentam picos mais destacados com relação à semblance convencional, mas pelo fato dos valores obtidos pelas duas funções serem semelhantes e o custo computacional do cálculo da medida com peso ser bem superior à convencional, o esforço não vale a pena. Já a semblance AB tenta ser superior à convencional uma vez que para dados que apresentam um trend de amplitude (reversão de polaridade), a função AB apresenta uma pequeno aumento nos seus valores na região de reversão em questão, mas nada significativo, pelo menos nos exemplos de seção CMP utilizados nessa dissertação. Apesar de todas as tentativas de se obter uma medida de coerência que apresente melhores resultados com um baixo custo computacional, ainda assim a semblance convencional continua a apresentar resultados semelhantes aos outros métodos e com o menor tempo computacional para o seu cálculo
Abstract: One of the main steps of seismic processing is the velocity analysis. This is one of the methods that uses seismic data arranged in common midpoint (CMP) gathers. Finding predetermined curves (such as hyperbolic ones) that fit the reflection traveltimes the best possible way is of great importance in the CMP process. Moreover, it is necessary to correctly determine the parameters that define those best-fitting curves, as these parameters convey important information to be extracted from seismic data. Therefore, it is essential to establish a measure that determines if any curve fits the travel time. The semblance function is such a measure that determines the degree of coherence (or alignment) of the seismic traces along trial curves. Conventional semblance is a robust and easy-to-calculate measure, and for these reasons it has been the most used among other measures. Recently, two variations of semblance have been proposed in the literature: Weighted Semblance and AB Semblance. In this thesis, we show by means of numerical examples that Weighted Semblance provides better resolution in the sense that the semblance sections present more pronounced peaks than conventional semblance. However, the values obtained by the two functions are rather similar and the computational cost of calculating the weighted measure is much higher. Therefore, the effort is not worth it. AB semblance tries to be superior to the conventional function for data presenting an amplitude trend (for example, a polarity reversal). In our numerical tests, the AB function indeed provides a small increase in its values in the region of a polarity reversal, but nothing significant, at least for the CMP section examples used in this dissertation. Despite all attempts to obtain a coherence measure that offers better results with a low computational cost, conventional semblance still maintains similar results to other methods and the lowest computational time for its calculation
Mestrado
Matematica Aplicada
Mestra em Matemática Aplicada

Orientador: Martin Tygel
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências
Made available in DSpace on 2018-08-23T04:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RuedaSerrano_Dany_M.pdf: 36981147 bytes, checksum: 4818cdd1a4fd5bda74072b4e6d58a7ba (MD5) Previous issue date: 2013
Resumo: A razão sinal-ruído, geralmente abreviada por razão S/N (do Inglês signal-to-noise ratio) é bastante afetada por ruídos aleatórios, os quais degradam a continuidade e identificação de refletores, com prejuízos para interpretação geológica. Com vistas à superação dessas dificuldades, apresentamos neste trabalho uma técnica baseado na suavização de parâmetros obtidos pela aplicação do método de empilhamento Common-Reection-Surface (CRS). A suavização é realizada através da utilização de estatísticas locais em pequenas janelas alinhadas com os eventos de reflexão. Primeiramente, os parâmetros CRS são estimados através de uma aplicação convencional do método CRS. Em seguida, os parâmetros CRS são suavizados de modo a eliminar flutuações e valores espúrios. Finalmente, os dados originais são submetidos a um novo empilhamento CRS, com utilização dos parâmetros suavizados recém obtidos. O processo pode ser aplicado de maneira iterativa para otimização de resultados. O esquema proposto foi aplicado em um dois conjuntos de dados marítimos 2D, um sintético e um de campo. No dado sintético, obtivemos uma efetiva atenuação do ruído aleatório com significativa ênfase dos eventos de reflexão. A aplicação nos dados de campo resultou num significativo increment da razão S/N com consequente ênfase e aumento de continuidade dos refletores. A interpretação sísmica dos elementos estratigráficos tornou-se mais precisa na seção pós-migrada em tempo (PostSTM) correspondente ao método CRS. A seção migrada foi obtida com a utilização dos parâmetros suavizados em conjunto com um guia de velocidade
Abstract: Signal-to-noise (S/N) ratio in seismic data is affected by random noise, influencing the continuity and identification of reflectors. In this work, I present a method to overcome this problem based on smoothing Common-Reflection-Surface (CRS) parameters through application of local statistics in small windows aligned with reflection events. First, the CRS parameters are obtained by a standard application of the CRS stack method. Subsequently, the CRS parameters are smoothed so as to eliminate fluctuations and outliers. Finally, a CRS stack is performed with the new, smoothed parameters. The process may be iterative, to achieve optimal results. The proposed scheme has been applied on a 2D synthetic data set and marine field data. The synthetic data application showed effective random noise attenuation plus highlighting of the reflection events. Application to the real marine data resulted in an increase of S/N ratio with consequent highlight and greater continuity of the reflections. The seismic interpretation of stratigraphic elements has been more precise in the PostSTM section related with the CRS stack method. It is performed using smoothed attributes and a velocity model as a guide
Mestrado
Reservatórios e Gestão
Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Martin Tygel
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências
Made available in DSpace on 2018-08-21T00:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FaccipieriJunior_JorgeHenrique_M.pdf: 11845729 bytes, checksum: 1c69f6a509b40bc499fe38630fb28be9 (MD5) Previous issue date: 2012
Resumo: O método de empilhamento Common Reflection Surface (CRS) permite obter seções de afastamento nulo simuladas de maior qualidade e extrair um maior número de atributos que caracterizam o meio geológico que o tradicional método de empilhamento Common Midpoint (CMP)...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital
Abstract: The Common Reflection Surface (CRS) method is able to obtain simulated zero-offset sections of higher quality and the extraction of a greater number of attributes which characterize the geological medium than the traditional Common Midpoint (CMP) method...Note: The complete abstract is available with the full electronic document
Mestrado
Reservatórios e Gestão
Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Thesis (Ph. D.)--University of Alabama at Birmingham, 2009.
Title from PDF t.p. (viewed July 21, 2010). Additional advisors: Thomas Jannett, Tsun-Zee Mai, S. S. Ravindran, Günter Stolz, Gilbert Weinstein. Includes bibliographical references (p. 59-64).

Large amplitude seismic reflections from within the Catoctin Formation of central Virginia are interpreted to originate from acoustically thin beds of interlayered metabasalts and metasediments. Large acoustic impedance contrasts exist between epidotised layers ( epidosites and volcanic breccia) and non-epidotised layers (greenstones and phyllites) within the Catoctin Formation. Acoustic impedance contrasts also exist between greenstones (metabasalts) and phyllites (metasediments). Constructive interference of small amplitude reflections from thin beds result in large amplitude, reverberating reflections. Thin bed reflections that approximate the first derivative of the source wavelet constructively interfere to give even larger amplitude reflections than those originating by conventional tuning. Computer modeling based on two geologic sections of thin beds of epidosites interlayered with greenstones and of greenstones interlayered with phyllites and epidosites indicates that large amplitude reflections result from constructive interference of thin bed reflections.
Master of Science

Orientador: Jorg Dietrich Wilhelm Schleicher
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica
Made available in DSpace on 2018-08-14T00:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_RafaelAleixode_D.pdf: 9585016 bytes, checksum: 31508e558a4b01742760ced71847289a (MD5) Previous issue date: 2009
Resumo: Como os alvos de exploração tornaram-se mais profundos, os comprimentos dos cabos têm aumentado em conformidade, fazendo a aproximação hiperbólica convencional produzir tempos de trânsito cada vez mais imprecisos. Em outras palavras, para as modernas geometrias de aquisição para grandes afastamentos, a aproximação hiperbólica já não é suficiente para horizontalizar a família CMP por causa da não homogeneidade ou anisotropia dos meios. Para resolver este problema, muitas fórmulas para o tempo de trânsito foram propostas na literatura que fornecem aproximações de qualidade diferente. Demonstrou-se que para meios com isotropia transversal vertical (meios VTI), apenas dois parâmetros do tempo de trânsito são suficientes para a realização de todo o processamento temporal, sendo a velocidade NMO e um parâmetro de anisotropia. Por isso, nesta tese, nos concentramos, na dedução de aproximações simples para o tempo de trânsito que dependem de um único parâmetro de anisotropia. Começamos por dar uma visão geral de uma coleção de tais aproximações para o tempo de trânsito encontradas na literatura e comparar suas qualidades. Em seguida, deduzimos um conjunto de novas aproximações para o tempo de trânsito que dependem de um parâmetro baseado em aproximações encontradas na literatura. A principal vantagem das nossas aproximações é que algumas delas são expressões analíticas bastante simples que as tornam fáceis de serem utilizadas, ao mesmo tempo que têm a mesma qualidade ou maior que as fórmulas já estabelecidas. Utilizamos estas aproximações para o tempo de trânsito para uma inversão dos parâmetros de anisotropia. Utilizando uma estimativa da velocidade NMO a partir da análise de velocidades hiperbólica, pode-se estimar o parâmetro anisotrópico a partir de uma aproximação para o tempo de trânsito mais geral. Estendemos o procedimento em dois passos utilizando um termo não hiperbólico mais preciso na aproximação para o tempo de trânsito. As aproximações para o tempo de trânsito deduzidas permitem predizer o viés na estimativa da velocidade NMO, proporcionando assim um meio de corrigir, tanto a estimativa a velocidade NMO, quanto o conseqüente valor do parâmetro de anisotropia. Por meio de um exemplo numérico, demonstramos que a estimativa dos parâmetros do tempo de trânsito, usando este processo iterativo, apresenta considerável melhora. Palavras-chave: Aproximação para tempos de trânsito, meios VTI, análise de velocidade e geofísica
Abstract: As exploration targets have become deeper, cable lengths have increased accordingly, making the conventional two term hyperbolic traveltime approximation produce increasingly erroneous traveltimes. In other words, for modern long-offset acquisition geometries, a hyperbolic traveltime approximation is no longer sufficient to flatten the CMP gather because of medium inhomogeneity or anisotropy. To overcome this problem, many traveltime formulas were proposed in the literature that provide approximations of different quality. It has been demonstrated that for transversly isotropic media with a vertical symmetry axis (VTI media), just two traveltime parameters are sufficient to perform all time-related processing, being the NMO velocity and one anisotropy parameter. Therefore, we concentrate in this thesis,on simple traveltime approximations that depend on a single anisotropy parameter. We start by giving an overview of a collection of such traveltime approximations found in the literature and compare their quality. Next, we derive a set of new single-parameter traveltime approximations based on the ones found in the literature. The main advantage of our approximations is that some of them are rather simple analytic expressions that make them easy to use, while achieving the same quality as the better of the established formulas. We then use these traveltime aproximations for an inversion of the anisotropy parameters. Using an estimate of the NMO velocity from a hyperbolic velocity analysis, one can estimate the anisotropic parameter from a more general traveltime approximation. We extend this two-step procedure using a more accurate nonhyperbolicity term in the traveltime approximation. The used traveltime approximations allow to predict the bias in the NMO velocity estimate, thus providing a means of correcting both the estimated NMO velocity and the resulting anisotropy parameter value. By means of a numerical example, we demonstrate that the estimation of the traveltime parameters, using this iterative procedure, is improved considerably. Keywords: Traveltime approximations, VTI media, velocity analysis and geophysics
Doutorado
Geofisica Computacional
Doutor em Matemática Aplicada

Orientadores: Joerg Dietrich Wilhelm Schleicher, Maria Amélia Novais Schleicher
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica
Made available in DSpace on 2018-08-19T06:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amaro_BrunoDias_M.pdf: 4962738 bytes, checksum: a4af95a3c26d6474e07216773530662e (MD5) Previous issue date: 2011
Resumo: Em uma migração sísmica, após o processo de propagação da onda, um importante passo para se obter uma imagem migrada é a aplicação de uma condição de imagem, que distingue entre pontos refletores e não refletores. A condição de imagem teórica desenvolvida por Claerbout usa uma deconvolução entre os campos de ondas descendente e ascendente (ou uma divisão no domínio da frequência). Uma vez que não conhecemos a posição real do refletor, esta divisão precisa ser executada em todos os pontos da imagem, causando uma certa instabilidade no processo, já que o campo de onda descendente é igual a zero em determinados pontos do meio. Pensando em tentar solucionar esse problema, diferentes técnicas de estabilização foram propostas, sendo a primeira uma correlação ao invés da deconvolução teoricamente exigida. Entretanto este processo destrói as informações de amplitude contidas nos dados. Como fica cada vez mais importante fornecer compensação de iluminação e preservação de amplitudes, particularmente, se o objetivo é recuperar com sucesso uma refletividade do meio, uma condição de imagem que destrói amplitudes é inaceitável. Por esta razão, várias formas alternativas de condições de imagem têm surgido nos últimos anos, que são avaliadas pela qualidade das amplitudes e artefatos produzidos. Neste trabalho estudamos uma série de condições de imagem com compensação de iluminação. Apresentamos também novas condições de imagem por quadrados mínimos estabilizados e as comparamos com as condições de imagem anteriormente propostas. Nossos experimentos numéricos em um simples modelo horizontal que utiliza um modelo de velocidade vertical não homogêneo e no dado Marmousi mostram que tais condições produzem resultados satisfatórios. Uma observação geral sobre todas as comparações feitas é que a condição de imagem por quadrados mínimos totais estabilizados que zera os pontos da imagem onde o denominador é de baixo valor produziu a melhor imagem com o mínimo de artefatos de migração e o mínimo de amplitudes de migração afetados. A qualidade desta imagem chega muito próximo da simples condição de imagem por correlação
Abstract: In a seismic migration, after the wave propagation process, an important step to obtain a migrated image is the application of an image condition, that distinguishes between reflector and non reflector points. The theoretical imaging condition addressed by Claerbout uses a deconvolution between downgoing and upcoming wavefields (or a division in the frequency domain). Since we do not know the actual position of the reflector, this division must be performed at all points of the image, causing instability in the process, since the downgoing wavefield is zero at certain points. Trying to remedy this problem, different stabilization techniques have been proposed, being the first a crosscorrelation rather than the theoretically required deconvolution. However, this process destroys the information contained in the data amplitudes. As it becomes increasingly important to provide compensation for illumination and amplitude recovery, particularly, if the goal is to successfully recover a reflectivity of the medium, a condition that destroys the image amplitude is unacceptable. For this reason, several alternative forms of imaging conditions have emerged in the recent past that are evaluated by the quality of the output amplitudes and artifacts produced. In this work we study a set of imaging conditions with illumination compensation. We also present new stabilized least-squares image conditions and compare them to previously proposed forms. Our numerical experiments on a simple horizontal interface model using a vertically inhomogeneous velocity model and on the Marmousi data set show that they produce satisfactory results. The general observation from the overall comparison is that the stabilized total least-squares imaging condition produced the best image with the least migration artifacts and the least affected migration amplitudes. Its image quality comes very close to the one of the simple crosscorrelation imaging condition, however with correctly preserved amplitudes
Mestrado
Matematica Aplicada
Mestre em Matemática Aplicada

In this thesis I present a geophysical study that aims to define the structure and petrological nature of the main geological domains in the Central Tyrrhenian basin, and to investigate the mechanisms involved in their formation. The geophysical data used in this thesis was acquired during the MEDOC (2010) survey within the framework of the MEDOC project, which was designed to improve our understanding of the origin and evolution of rifted margins. The present work is based on the analysis, processing, modeling, and interpretation of coincident Wide-Angle Seismic (WAS), Multichannel Seismic (MCS), and gravity data corresponding to the two longest transects acquired during the MEDOC survey in the Central Tyrrhenian basin, the southern Line GH/MEDOC-6 (~450 km) and the northern Line EF/MEDOC-4 (~400 km). Both lines run across the Central Tyrrhenian basin from Sardinia to the Campania margin. The processing of MCS data provides the tectonic structure and geometry of the sedimentary basins, whereas the modeling of WAS data from travel-time tomography provides 2D seismic velocity models from which the velocity distribution of the crust and uppermost mantle, and the geometry of the crust-mantle boundary are inferred. The WAS models are then converted to density models using existing empirical relationships for different lithologies in order to test which of the different hypothesis concerning the petrological nature of the basement (e.g. continental/oceanic crust or exhumed mantle) explain better the observed gravity data. The results obtained together with the integration of geological data from rock sampling of the seabed reveals the existence of three geological domains in the Central Tyrrhenian, that is: continental crust, magmatic crust, and exhumed mantle. The comparison between the results of Line EF/MEDOC-4 (northern line) with those of the Line GH/MEDOC-6 (southern line) reveals that the velocity and tectonic structure of the three geological domains differ in some regions from north to south. These differences are most likely attributed to the southward increase of extension that characterizes the Tyrrhenian basin. The basement configuration presented in this thesis led to a completely new definition of geological domains in the Central Tyrrhenian. According to the presented distribution of the basement, rifting in the Central Tyrrhenian basin would have started with continental crust extension, continued with back-arc spreading leading to generation of magmatic back-arc crust, and followed by mantle exhumation intruded by later magmatic episodes. The interpretation of these results differ from current conceptual models of the formation of rifting systems involving mantle exhumation and indicate that the response of the continental lithosphere to extension processes may be more complex than previously assumed. Finally, to explain the mechanism involved in the formation of these domains, I examine the modes of back-arc basin formation proposed to explain the formation of the western Pacific basins [Martinez et al., 2007; Dunn and Martinez, 2011], as well as the causes that may have led to mantle exhumation [Pérez-Gussinyé, et al., 2006]. In summary, the proposed conceptual model is based on a slab rollback and depleted mantle setting, in which production of extension-related melting is limited, thus, crustal accretion is attributed to hydrous flux melting. The model presents 5 stages of opening that includes: (I) a normal subduction scenario followed by (II) development of the back-arc rift, (III) initiation of back-arc spreading, (IV) mantle exhumation, and finally (V) emplacement of large volcanic edifices in the central parts of the basin.
La tesis que presento se centra en el estudio de la estructura cortical y de los procesos de formación de la cuenca del Tirreno, con el principal propósito de ampliar el conocimiento sobre los mecanismos involucrados en la evolución de márgenes divergentes. Para ello, en esta tesis se realiza el procesado, análisis, modelización, e interpretación geológica de dos perfiles geofísicos adquiridos durante la campaña de sísmica marina MEDOC (2010) en el mar Tirreno. Ambos perfiles geofísicos incluyen datos de sísmica de gran ángulo (SGA), de reflexión multicanal (SRM) y de gravimetría, a partir de los cuales he obtenido los resultados siguientes: 1.Dos modelos de velocidad de propagación de ondas P (Vp) y de la geometría del Moho. 2.Análisis estadístico de incertidumbre de los parámetros de cada modelo de velocidad. 3.Modelado gravimétrico a partir de la conversión a densidad de los modelos de Vp. Con este método se pretende constreñir la petrología de los diferentes dominios geológicos a partir del empleo de diferentes relaciones empíricas de velocidad-densidad para diferentes tipos de roca. 4.Dos perfiles de SRM stackados y migrados en tiempo, de los cuales procesé uno de ellos (MEDOC 4). La interpretación conjunta de estos resultados junto con un análisis exhaustivo de las velocidades de los modelos, e información geológica de las rocas del lecho marino, han permitido caracterizar la naturaleza cortical (continental/oceánico) de los principales dominios geológicos en la cuenca del Tirreno central, los cuales incluyen: corteza continental, corteza de retroarco de carácter magmático y manto exhumado. Estos resultados junto con observaciones de la geomorfología de la batimetría, han dado paso a la discusión de la distribución en planta de dichos dominios geológicos en toda el área de estudio. Finalmente, propongo un modelo de apertura de cuenca en el cual se especula sobre la formación de los diferentes dominios geológicos identificados anteriormente. Dicho modelo se basa en los modos de apertura de cuencas de retroarco propuestos para las cuencas del Pacífico occidental, y en estudios de modelización numérica realizados para explicar la exhumación del manto en los márgenes pasivos del Atlantico Norte.

Orientador: Saul Barisnik Suslick
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias
Made available in DSpace on 2018-08-12T15:51:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_AlexandreAvelar_M.pdf: 28812155 bytes, checksum: 29b3bc8596d1657465b5fc0dc96c3f9e (MD5) Previous issue date: 2004
Resumo: A priorização de oportunidades exploratórias é de fundamental importância na indústria do petróleo devido à elevada quantidade de projetos e ao orçamento limitado das empresas. A valoração de cada projeto depende das estimativas de volume e de ocorrência de hidrocarbonetos, sendo que o valor atribuído será tão mais preciso quanto melhor for o desempenho da tecnologia sísmica utilizada na obtenção da informação. O avanço tecnológico transformou os dados sísmicos em uma fonte de informação cada vez mais precisa para estimativas relacionadas a tais ocorrências. Portanto, é necessário que a tecnologia utilizada para realizar as estimativas, seja considerada na valoração e priorização de oportunidades. O método proposto estabelece um indicador de informação sísmica cujo valor traduz a confiabilidade das estimativas realizadas. Além disso, é proposta uma abordagem para estimar o valor da informação sísmica imperfeita para levantamentos futuros, incorporando-se a quantidade e a qualidade dos dados, o modelo geológico envolvido, a adequação e o desempenho da tecnologia utilizada e as características inerentes da bacia que afetam a qualidade da informação. A finalidade do método é subsidiar a priorização de projetos, fornecendo informações para a tomada de decisão consistente e com menor subjetividade. O estudo de caso apresentado mostra que a utilização do indicador pode alterar as prioridades na escolha das oportunidades, valorizando as estimativas mais confiáveis.
Abstract: The assessment of exploratory opportunity has a fundamental importance in the upstream oil industry due to a high number of projects and the limited budget from companies. The valuation of each project depends on the estimation of oil quantities from a given field which accuracy changes with the capacity of measure the reservoir size. In the last decades, the technological progress positioned seismic data as a significant source of information for opportunities. Therefore, it is necessary that the technology used to get information should be incorporated at assessment processo This dissertation presents a methodology by using an indicator of seismic information which its value gives a degree of confidence of the technological seismic option used. This methodology ,also develops an option to estimate the value of imperfect seismic information for new surveys through the inc1usion of the amount of data, data quality, the embedded geological model, the adequacy and performance ofthe technologyused and others characteristics inherent ofbasin such as noises low-velocity zone that can influence the quality datao The main goal of this methodology is to support the assessment and ranking of exploratory opportunities giving valuable information to the decision process in a consistent and standard formo A case study presented shows that the indicator presents good performance by adjusting the opportunities, considering the most reliable outcomes and improving the decision-making process.
Mestrado
Reservatórios e Gestão
Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

In this PhD Thesis I present a new interpretation of: 1) active structures implicating old oceanic lithosphere; 2) the nature of the basement; and 3) the distribution of the basement domains and the geodynamic reconstruction of the SW Iberian margin, a region that hosts the slow convergent boundary between the African and Eurasian plates. This interpretation is based on new geophysical data acquired, processed and modeled in the framework of this PhD work. The main findings of my study are the following ones: 1) Recently acquired high-resolution multichannel seismic profiles together with bathymetric and sub-bottom profiler data (SWIM 2006 survey) from the external part of the Gulf of Cadiz (Eurasia-Africa plate boundary) reveal active deformation involving old (Mesozoic) oceanic lithosphere [Martínez-Loriente et al., 2013]. This dataset shows active strike-slip occurring along the prominent lineaments North and South, imaging seafloor displacements and active faulting to depths of at least 10 km and of a minimum length of 150 km [Bartolome et al., 2012]. Seismic moment tensors show predominantly WNW–ESE right-lateral strike-slip motion [Geissler et al., 2010]. Estimates of earthquake source depths close to the fault planes indicate upper mantle (i.e., depths of 40–60 km) seismogenesis [Stich et al., 2010, Bartolomé et al., 2012], implying the presence of old, thick, and brittle lithosphere. Moreover, the SWIM 2006 dataset also reveals E-W trending dextral strike-slip faults showing surface deformation of flowerlike structures, which predominate in the Horseshoe Abyssal Plain. In contrast, NE-SW trending compressive structures prevail in the Coral Patch Ridge and in the Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Although the Coral Patch Ridge region is characterized by subdued seismic activity, the area is not free from seismic hazard. Most of the newly mapped faults correspond to active blind thrusts and strike-slip faults that are able to generate large magnitude earthquakes (Mw 7.2 to 8.4) [Martínez-Loriente et al., 2013]. 2) Combined seismic and gravity modeling along NEAREST profile P1 acquired in the external part of the SW Iberian margin, reveals the presence of a serpentinized peridotite basement flooring the Gorringe Bank and adjacent sectors of the Tagus and Horseshoe abyssal plains [Sallarès et al., 2013]. These three domains would be part of a wide ultramafic rock band [Sallarès et al., 2013], similar to the Zone of Exhumed Continental Mantle off Western Iberia [Pinheiro et al., 1992; Dean et al., 2000]. Furthermore, the basement velocity structure of the southeastern part of the profile (i.e., the Coral Patch Ridge and Seine Abyssal Plain) indicates the presence of a highly heterogeneous, thin oceanic crust (4-6 km-thick), similar to that described in slow/ultraslow spreading centers, with local high-velocity anomalies possibly representing serpentinite intrusions [Martínez-Loriente et al., submitted]. 3) The integration of the results from NEAREST profiles P1 and P2 that runs across the central Gulf of Cadiz [Sallarès et al., 2011], and previously existing data reveals the presence of three main oceanic domains offshore SW Iberia [Martínez-Loriente et al., submitted]: (a) the Seine Abyssal Plain domain, made of oceanic crust that would be generated during the first slow (~8 mm/yr) stages of seafloor spreading of the northeastern segment of the Central Atlantic (i.e. 190 Ma – 180 Ma) [Martínez-Loriente et al., submitted]; (b) the Gulf of Cadiz domain, constituted of oceanic crust generated in the Alpine-Tethys spreading system between Iberia and Africa, which was coeval with the formation of the Seine Abyssal Plain domain and lasted up to the North Atlantic continental break-up (Late Jurassic) [Sallarès et al., 2011]; and (c) the Gorringe Bank domain, made of exhumed mantle rocks that was probably generated during the earliest phase of the North Atlantic opening that followed the continental crust breakup (Early Cretaceous) [Sallarès et al., 2013]. During the Miocene, the NW–SE trending Eurasia–Africa convergence resulted in thrusting of the southeastern segment of the exhumed serpentinite band over the northwestern one, forming the Gorringe Bank [Sallarès et al., 2013]. These models indicate that the Seine Abyssal Plain and Gulf of Cadiz domains are separated by the Lineament South strike-slip system, whereas the Gulf of Cadiz and Gorringe Bank domains are bounded by a deep thrust fault system located at the center of the Horseshoe Abyssal Plain, which we refer to as the Horseshoe Abyssal plain Thrust [Martínez-Loriente et al., submitted]. These new findings are relevant for geohazard assessment in the region. On one hand, the presence of active deformation has been demonstrated in the external part of the Gulf of Cadiz, involving structures considered inactive [e.g. Zitellini et al., 2009] until the present work. On the other hand, the knowledge of the nature of the SW Iberian margin basement may provide valuable information into the process of seismogenesis, such as earthquake nucleation and velocity propagation. Both aspects will help to refine regional seismic and tsunami hazard assessment models.
El Margen SO de Iberia es una zona de gran interés dónde han tenido lugar grandes terremotos y tsunamis, como el de Lisboa de 1755 (Mw 8.5) o el de Horseshoe de 1969 (Mw 8.0). La convergencia NO-SE entre las placas de África y Eurasia controla la actividad sísmica de moderada magnitud que caracteriza la región. Datos de sísmica de reflexión multicanal adquiridos recientemente, junto con datos batimétricos y perfiles de alta resolución (campaña SWIM 2006; IP: Eulàlia Gràcia) de la parte externa del Golfo de Cádiz (límite de placas Eurasia- África), revelan deformación activa involucrando litosfera oceánica antigua (Mesozoico). Estos conjuntos de datos muestran deformación en dirección a lo largo de dos lineaciones prominentes (la Lineación Norte y la Lineación Sur), se observan desplazamientos del fondo marino y fallamiento activo a profundidades de 10 km y con una longitud mínima de 150 km [Bartolomé et al., 2012]. Además los datos de SWIM revelan fallas de strike-slip orientadas E-W mostrando deformación en superficie en forma de estructuras en flor. También se observan estructuras compresivas de dirección NE-SO en la zona del Coral Patch Ridge y de las Seine Hills [Martínez-Loriente et al., 2013]. Pese a que la región se caracteriza por una sismicidad muy débil, los datos demuestran que hay deformación activa. Muchas de las nuevas estructuras cartografiadas corresponden a cabalgamientos ciegos y estructuras en dirección que son capaces de generar grandes terremotos (Mw 7.2 ¿ 8.4) y consecuentes tsunamis [Martínez-Loriente et al., 2013]. Los modelos de tomografía y gravimetría a lo largo del perfil NEAREST P1 adquirido en la parte externa del Margen SO de Iberia, revelan la presencia de peridotita serpentinizada en el basamento del Gorringe Bank y los sectores adyacentes de las llanuras abisales de Tagus y Horseshoe [Sallarès et al., 2013]. Estos tres dominios formarían parte de una banda de rocas ultramáficas, la cual se habría generado probablemente durante la primera fase de la abertura del Atlántico Norte (Cretácico Inferior) [Sallarès et al., 2013]. La estructura de velocidad en la parte sur del perfil, indica la presencia de una corteza oceánica delgada y muy heterogénea, similar a la descrita en zonas de generación de corteza lenta o muy lenta [Martínez-Loriente et al., submitted]. Esta corteza oceánica delgada se habría formado durante la primera fase lenta (8 mm/año) de generación de corteza en el segmento NE del Atlántico Central (190-180 Ma) [Martínez-Lorietne et al., submitted]. La integración de los resultados de los perfiles NEAREST P1 y P2 [Sallarès et al., 2011], junto con datos previamente publicados, revelan la presencia de 3 dominios oceánicos en el Margen SO de Iberia: (1) El dominio de la Llanura abisal del Seine, generada durante los primeros episodios de generación de corteza oceánica del segmento NE del Atlántico Central; (2) el dominio del Golfo de Cádiz, compuesto por corteza oceánica generada en el sistema de expansión Alpino-Tethys entre Iberia y África, el cual es sincrónico con la formación del dominio anterior; (3) el dominio del Gorringe Bank, compuesto por rocas del manto exhumadas, formadas durante las primeras fases de la abertura del Atlántico Norte. Estos modelos indican que la Llanura abisal del Seine y el Golfo de Cádiz están separadas por la Lineación Sur, mientras que el Golfo de Cádiz y el Gorringe Bank están separados por un sistema de falla profunda localizado en el centro de la llanura de Horseshoe, al cual nos referimos como el cabalgamiento de la llanura abisal de Horseshoe [Martínez-Loriente et al., submitted]. Estos nuevos descubrimientos son relevantes para los estudios de peligrosidad sísmica en la región. Por un lado, la presencia de deformación activa ha sido demostrada en la parte externa del Golfo de Cádiz, involucrando estructuras consideradas hasta el momento como inactivas [Zitellini et al., 2009]. Por el otro lado, el conocimiento de la naturaleza del basamento en el Margen SO de Iberia puede proporcionar información muy valiosa en el proceso de sismogénesi, como la nucleación de terremotos y la velocidad de propagación. Ambos aspectos pueden ayudar a refinar los modelos de evaluación del riesgo sísmico y de tsunamis.