Probabilistische Seismische Tomography mit gestreuten Wellen: GFZ

Probabilistische Seismische Tomography mit gestreuten Wellen

Forschungsstipendium, CSC - China Scholarship Council

Geomaterialien sind auf allen Größenskalen heterogen. Dies reicht von unterschiedlichen Mineralen in Gesteinsproben bis zu geologischen Einheiten in Kontinenten. Die Ausbreitung seismischer Wellen in solch heterogenen Materialien ist durch komplizierte Wellenwege und Wellenformen charakterisiert, die die Ankunft seismischer Energie weit nach den direkten Wellen dokumentieren. Dies nennt man das gestreute Wellenfeld. Auch die direkten Wellen werden durch die Umverteilung der Energie in Raum und Zeit von der Heterogenität im Untergrund beeinflusst. Das gestreute Wellenfeld ist sehr nützlich für die Untersuchung vom Materialeigenschaften wie intrinsischer Dämpfung, Grad der Heterogenität und sogar geringfügige zeitliche Änderungen der seismischen Geschwindigkeiten. Konventionelle Ansätze die für die Untersuchung direkter Wellen entwickelt wurden, müssen erweitert werden, um damit umgehen zu können, dass die Details der räumlichen Verteilung der kleinskaligen Struktur (Heterogenität) unbekannt sind. Unser Ansatz basiert auf der Monte-Carlo Simulationen der Energie-Transfer-Gleichung in Medien mit räumlich variablen Eigenschaften der Heterogenität. Wir entwickeln einen probabilistischen Ansatz um die räumliche Verteilung statistischer Materialeigenschaften und deren zeitlicher Änderungen räumlich abzubilden. Dazu implementieren wir einen Simulationsalgorithmus für die raum-zeitliche Verteilung der spezifischen seismischen Intensität um die Eigenschaften der Wellenformen bei der Ausbreitung in heterogenen Materialien zu simulieren. Dieser wird benutzt um die Empfindlichkeitskerne verschiedener Beobachtungen wie der Seismogrammeinhüllenden und Phasenverschiebungen gegenüber den unterschiedlichen Materialeigenschaften zu berechnen. In einem finalen Schritt ermöglichen die Empfindlichkeitskerne die Inversion der beobachteten Wellenformen nach der räumlichen Verteilung statistischer Materialeigenschaften.

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