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Comparison of Different Coupling Methods for Joint Inversion of Geophysical Data: A Case Study for the Namibian Continental Margin
Journal of Geophysical Research: Solid Earth ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-12-03 , DOI: 10.1029/2021jb022092
G. Franz 1 , M. Moorkamp 2 , M. Jegen 1 , C. Berndt 1 , W. Rabbel 3
Affiliation  

Integration of multiple geophysical data is a key practice to reduce model uncertainties and enhance geological interpretations. Electrical resistivity models resulting from inversion of marine magnetotelluric (MT) data, often lack depth resolution of lithological boundaries and distinct information for shallow model parts. This is due to the diffusive nature of electromagnetic fields, enhanced by deficient data sampling and model regularization during inversion. Thus, integrating data or models to constrain layer thicknesses or structural boundaries is an effective approach to derive better constrained and more detailed resistivity models. We investigate the different impacts of three cross-gradient coupled constraints on 3D MT inversion of data from the Namibian passive continental margin. The three constraints are (a) coupling with a fixed structural density model; (b) coupling with satellite gravity data; (c) coupling with a fixed gradient velocity model. Here, we show that coupling with a fixed model (a and c) improves the resistivity model the most. Shallow conductors imaging sediment cover are confined to a thinner layer in the resulting resistivity models compared to the MT-only model. Additionally, these constraints help to suppress vertical smearing of a conductive anomaly attributed to a fracture zone, and clearly show that the seismically imaged Moho is not accompanied by a change in electrical resistivity. All of these observations help to derive an Earth model, which will form the basis for future interpretation of the processes that lead to continental break-up during the early Cretaceous.

中文翻译:

地球物理数据联合反演不同耦合方法的比较:以纳米比亚大陆边缘为例

整合多个地球物理数据是减少模型不确定性和加强地质解释的关键做法。由海洋大地电磁 (MT) 数据反演产生的电阻率模型通常缺乏岩性边界的深度分辨率和浅层模型部分的独特信息。这是由于电磁场的扩散性质,反演过程中数据采样和模型正则化不足而增强。因此,整合数据或模型以约束层厚度或结构边界是推导出更好的约束和更详细的电阻率模型的有效方法。我们研究了三个交叉梯度耦合约束对纳米比亚被动大陆边缘数据 3D MT 反演的不同影响。这三个约束是 (a) 与固定结构密度模型耦合;(b) 与卫星重力数据耦合;(c) 与固定梯度速度模型耦合。在这里,我们表明与固定模型(a 和 c)耦合可以最大程度地改善电阻率模型。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。(b) 与卫星重力数据耦合;(c) 与固定梯度速度模型耦合。在这里,我们表明与固定模型(a 和 c)耦合可以最大程度地改善电阻率模型。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。(b) 与卫星重力数据耦合;(c) 与固定梯度速度模型耦合。在这里,我们表明与固定模型(a 和 c)耦合可以最大程度地改善电阻率模型。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。我们表明,与固定模型(a 和 c)耦合可以最大程度地改善电阻率模型。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。我们表明,与固定模型(a 和 c)耦合可以最大程度地改善电阻率模型。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。与仅 MT 模型相比,浅层导体成像沉积物覆盖层被限制在所得电阻率模型中的较薄层。此外,这些约束有助于抑制归因于断裂带的导电异常的垂直拖尾,并清楚地表明地震成像的莫霍面没有伴随电阻率的变化。所有这些观测都有助于推导出地球模型,这将为未来解释导致早白垩世大陆分裂的过程奠定基础。
更新日期:2021-12-18
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