Long period long duration seismic event location using a 3d fast marching - backprojection imaging method

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dc.contributor.advisorAgudelo Zambrano, William Mauricio
dc.contributor.advisorNiño Niño, Carlos Andres
dc.contributor.advisorSierra Bueno, Daniel Alfonso
dc.contributor.authorMurillo Martinez, Cristian Alexis
dc.date.accessioned2023-04-06T15:18:49Z
dc.date.available2023
dc.date.available2023-04-06T15:18:49Z
dc.date.created2019
dc.date.issued2019
dc.description.abstractGeneralmente se emplean técnicas cinemáticas para localizar sismos mediante un proceso iterativo que minimiza residuales de tiempos; no obstante, baja relación Señal-Ruido (SNR) genera incertidumbre en el picado que degrada la solución. Asimismo, existen fenómenos sísmicos complejos sin fases distinguibles que dificultan el uso de técnicas puramente cinemáticas. Este trabajo implementa la técnica BPI que utiliza información cinemática y dinámica de la onda a fin de localizar la fuente del evento al apilar las señales registradas en las estaciones, sin resolver la ecuación de onda completa, haciéndola adecuada para análisis de sensibilidad e incertidumbre. Aunque los métodos BPI convencionales son apropiados para la localización espaciotemporal, estos determinan el tiempo de origen a partir del pico de la Curva de Máximo Brillo (CMB) lo cual puede ser incorrecto, especialmente para eventos de larga duración o con altos niveles de ruido. Consecuentemente, dos nuevos métodos basados en centroide se proponen y comparan con los BPI convencionales para demostrar su desempeño. Este trabajo está constituido por: capítulo 1: revisión de métodos relevantes, destacando características principales, ventajas y desventajas. Capítulo 2: metodología empleada en la generación y retropropagación de sintéticos. Capítulo 3: perturbaciones del nivel de ruido, frecuencia pico, velocidades, y geometrías de sensores para evaluar su impacto sobre la localización. Capítulo 4: retropropagación de sintéticos realistas y datos reales de 2 eventos para determinar su fuente dentro del volumen de estudio y la probabilidad de inducción por actividad humana (fracturamiento hidráulico). Basados en la comparación con métodos BPI convencionales, los métodos propuestos presentan mayor tolerancia a incertidumbre en la velocidad, además, no requieren una discretización fina para generar resultados confiables. En conclusión, para eventos de larga duración o baja SNR, se podrían desarrollar CMBs sin picos claros, haciendo imprácticos los BPI clásicos, mientras que los métodos basados en centroide podrían dar mejores resultados.
dc.description.abstractenglishSeismology typically requires picking of arrivals and phase association to locate earthquakes by minimization of time residuals; however, some seismic phenomena generate complex seismograms, with no distinguishable phases, which does not allow accurate picking and make location difficult to perform. Back-Projection Imaging (BPI) methods, similar to migration in active seismic, can successfully locate sources with enough resolution, and they do not require to solve the full wave equation, but the Eikonal equation in this work. Therefore, BPI can be used to conduct sensitivity analyses and location uncertainty assessment efficiently. Although conventional BPI methods are suitable for spatiotemporal location, they determine the origin time of an event from the peak of the Maximum Brightness Curve (MBC) which may be an erroneous assumption, especially for long duration or highly noisy events. Subsequently, the 2 proposed centroid-based methods are compared to conventional BPI methods to demonstrate their accuracy. This thesis is structured as follows: Chapter 1 presents an overview of some relevant methods including their main features, advantages and disadvantages. Chapter 2 describes the methodology followed for the design of velocity models, synthetics and algorithms. In chapter 3, parameters such as background noise level, frequency of the signal, acoustic velocities and recording geometries are changed to evaluate their effects on the spatiotemporal locations. In chapter 4, realistic synthetic seismograms and field data of 2 candidate events were back-projected to determine their location and the probability for these 2 events to have been triggered inside the volume of study by a man-made activity (hydraulic fracturing). In conclusion, conventional BPI methods are stable when there exists a clear peak on the MBC, however, a poor discretization alongside complex seismograms, low SNR or unusual geometries may generate MBC without clear peaks, making conventional BPI impractical for use. In those cases, centroid-based methods may provide better results.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Geofísica
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/13917
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programMaestría en Geofísica
dc.publisher.schoolEscuela de Física
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectBack-Projection Imaging (Bpi)
dc.subjectLocalización De Sismos
dc.subjectMicrosismos
dc.subjectTremores
dc.subjectAnálisis De Sensibilidad
dc.subjectIncertidumbre.
dc.subject.keywordBack-Projection Imaging (Bpi)
dc.subject.keywordLocation Of Earthquakes
dc.subject.keywordMicroearthquakes
dc.subject.keywordTremors
dc.subject.keywordSensitivity Analysis
dc.subject.keywordUncertainty.
dc.titleLong period long duration seismic event location using a 3d fast marching - backprojection imaging method
dc.title.englishLong period – long duration seismic event location using a 3d fast marching – backprojection imaging method.*
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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