вторник, 13 ноября 2018 г.

Why gravity corrections for latitude/free-air/Bouguer/terrain are obsolete and the spatial filtered observed gravity must be used instead

Link: https://www.linkedin.com/pulse/why-gravity-correction-latitudefree-airbouguerterrain-pechnikov/

Traditional geophysics uses a set of corrections (reduction) for the observed gravity measurements (https://en.wikipedia.org/wiki/Bouguer_anomaly). But what they mean? In terms of common physics these are just products of spatial bandpass filtering. However geophysics still based on these rough coefficients instead of using spatial bandpass filters. That’s really nonsense when these common tables of coefficients applied to high-resolution data observations! As example we have subcentimeter accuracy and ~100m spatial resolution of altimeter satellite measurements to calculate gravity on the sea surface level. In fact the table-based corrections are only tribute to traditions and these are absolutely useless. Let’s use spatial filters to extract the anomalies of all spatial scales.

Pearson correlation between spatial harmonics of free-air gravity anomaly on the Earth's surface and the Earth's topography is almost 1

Link: https://www.linkedin.com/pulse/pearson-correlation-between-spatial-harmonics-gravity-pechnikov/


We consider Free-air gravity anomaly and ETOPO1 topography in WGM2012 Earth's gravity anomalies datasets (see references below).

There is high correlation (0.80) between topography and free air gravity for small areas only:


For relatively large areas the correlation is low (0.41) but the scatter plot looks strange. Let's decompose in spatial domain the topography and the free air gravity and check the spatial harmonics. Pixel resolution of these datasets is about 3.7km. For spatial band pass pixel-wise filters 1-4px, 4-8px, 8-12px, 12-16px, 16-20px we have spatial scales 3.7-14.8km, and so on.


We see on the pictures above that the correlation between the same spatial harmonics of topography and free air gravity is very high for as small as large areas. In fact we have the same results by all spatial harmonics based methods on topography and free air gravity. For example there is well-known Saxov-Nygaard method where concentric circles mean the spatial harmonics (Saxov, Nygaard, 1953). Also we provide our technology to restoring the density gradient of the geological environment from the high-frequency component of the gravitational field or topography data.

References:

1. WGM2012 global model: WGM2012 Earth's gravity anomalies,

http://bgi.omp.obs-mip.fr/data-products/Grids-and-models/wgm2012

2. Saxov, S., & Nygaard, K. (1953). RESIDUAL ANOMALIES AND DEPTH ESTIMATION. GEOPHYSICS, 18(4), 913–928. doi:10.1190/1.1437945

среда, 15 августа 2018 г.

Кольцевые структуры в геофизике

Опубликовал теоретическое обоснование и результаты численной модели для появления кольцевых структур в гравитационном поле. Поскольку найденные структуры существуют после применения фильтра высоких частот к полю, из этого следуют разные интересные вещи. Например, эти же структуры проявляются в цифровой модели рельефа и на космических снимках. Таким образом, подтверждаются практические работы Ю.И. Фивенского о существовании разномасштабных кольцевых структур, их видимости на рельефе и на снимках и пропорциональности их радиусов с глубиной залегания вызывающих их источников таких, как ловушки углеводородов, с коэффициентом около 0.7. Также можно предположить, что снежный покров работает как фильтр высокой частоты, что и позволяет лучше проявиться паттернам на поверхности - для тех конфигураций источников, которые иначе без фильтрации гравитационного поля не различимы.

Ссылка на гитхаб-репозиторий со статьями: https://github.com/mobigroup/articles/ Первые две работы вводные, интересные для геологов результаты получены в последней:


[1] Alexey Pechnikov, Compensation of noise using circular mean Radon transform for the inverse gravity problem, 2018
https://github.com/mobigroup/articles/blob/master/gravity/sphere_radon.pdf

[2] Alexey Pechnikov, Using circular mean Radon transform for circular geological structures recognition and 3D куба как значений КПР [1], [2], известного также какD geological volume reconstruction, 2018
https://github.com/mobigroup/articles/blob/master/gravity/circle_radon.pdf

[3] Alexey Pechnikov, Using circular mean Radon transform for numerical solution of inverse gravity problem, 2018
https://github.com/mobigroup/articles/blob/master/gravity/pairs_radon.pdf


(C) Alexey Pechnikov aka MBG, mobigroup.ru