Uncertainty Analysis of Multicomponent Elastic Inversion of Thin-Layers

Abstract

ABSTRACT. We assessed the effectiveness of seismic inversion in estimating the elastic properties of layers whose thickness represents a fraction of the wavelength. We used an approach that integrates a quantitative study of inversion uncertainties based on the stochastic Bayesian method and sensitivity analysis, considering the full waveform seismic response of the layer model. Three inversion input data combinations PP, PS, and joint PP-PS reflections provide comprehensive information for the analysis. Estimates of Vp, Vs, and the density of thin layers are sensitive to the intensity of the elastic property contrasts and incidence angle coverage. Results show that the elastic parameters of layers as thin as 1/16 of the peak wavelength can be estimated with low uncertainty if the input data contain incidence angles up to 40 degrees for the PP-PS case and up to 55 degrees for the PP case, when the elastic property contrast is not small.

Keywords: stochastic inversion; reflectivity method; sensitivity analysis.

Análise de Incertezas da Inversão Elástica Multicomponente de Camadas Finas

RESUMO. Nós avaliamos a eficácia da inversão sísmica na estimativa das propriedades elásticas de camadas cuja espessura representa uma fração do comprimento de onda. Utilizamos uma abordagem que integra um estudo quantitativo de incertezas de inversão baseado no método estocástico Bayesiano e análise de sensibilidade, considerando a resposta sísmica completa da forma de onda do modelo de camadas. As análises foram realizadas em três combinações de dados de entrada para inversão: PP, PS e reflexões PP-PS conjuntas. As estimativas de Vp, Vs e densidade de camadas finas são sensíveis à intensidade dos contrastes de propriedades elásticas e à cobertura do ângulo de incidência. Os resultados mostram que os parâmetros elásticos de camadas tão finas quanto 1/16 do comprimento de onda de pico podem ser estimados com baixa incerteza se os dados de entrada contiverem ângulos de incidência de até 40 graus para o caso PP-PS e até 55 graus para o caso PP, quando o contraste da propriedade elástica não é pequeno.

Palavras-chave: inversão estocástica; método da refletividade; análise de sensibilidade.