이 연구에서는 지하 매질의 속도 이방성을 규명하고 이를 고려하여 지하 단면을 해석하는 탄성파 이방성 토모그래피(seismic anisotropic tomography) 알고리듬을 개발하였다. 이는 지하 매질을 대칭축이 기울어진 횡등방성(Tilted Transversely Isotropic) 매질로 가정하여 지하의 속도 구조와 더불어 이방성 구조를 함께 파악할 수 있도록 고안되었다. 개발된 알고리듬은 이방성 토모그래피에서 흔히 나타날 수 있는 역산의 안정성 문제를 해결하기위해여 역산 매개 변수를 역속도비, 역속도 그리고 이방성 대칭축 방향으로 설정하였고, 의사 베타 변환(pseudo-beta transform)을 통해 이방성 계수의 범위를 제한하였으며, ACB (Active Constraint Balancing) 법을 이용하여 효율적으로 역산 제한조건을 적용하였다. 특히, 기존의 등방성 토모그래피에서 사용하던 프레넬대(Fresnel volume)를 고려한 역산 기법을 이방성 토모그래피로 확장하여 파선 토모그래피에 비해 넓은 범위의 전파각 영역을 확보함으로써 이방성 토모그래피의 안정성을 높일 수 있었다. 개발된 이방성 토모그래피 알고리듬을 복잡한 수치 모델에 적용하여 알고리듬의 타당성을 검증하였으며 현장 자료에 적용하여 시추 결과 및 지질 정보들과 일치하는 향상된 결과를 얻었다. 개발된 이방성 토모그래피 알고리듬을 통해 지하매질의 속도 정보와 이방성 정보를 함께 고려함으로써 보다 정확한 지하 구조의 해석이 가능할 것으로 기대된다.
In this study, seismic anisotropic tomography algorithm was developed for imaging the seismic velocity anisotropy of the subsurface. This algorithm includes several inversion schemes in order to make the inversion process stable and robust. First of all, the set of the inversion parameters is limited to one slowness, two ratios of slowness and one direction of the anisotropy symmetric axis. The ranges of the inversion parameters are localized by the pseudobeta transform to obtain the reasonable inversion results and the inversion constraints are controlled efficiently by ACB(Active Constraint Balancing) method. Especially, the inversion using the Fresnel volume is applied to the anisotropic tomography and it can make the anisotropic tomography more stable than ray tomography as it widens the propagation angle coverage. The algorithm of anisotropic tomography is verified through the numerical experiments. And, it is applied to the real field data measured at limestone region and the results are discussed with the drill log and geological survey data. The anisotropic tomography algorithm will be able to provide the useful tool to evaluate and understand the geological structure of the subsurface more reasonably with the anisotropic characteristics.
