Retrieving shallow shear-wave velocity profiles from 2D seismic-reflection data with severely aliased surface waves

The inversion of surface-wave phase-velocity dispersion curves provides a reliable method to derive near-surface shear-wave velocity profiles. In this work, we invert phase-velocity dispersion curves estimated from 2D seismic-reflection data. These data cannot be used to image the first 50 m with seismic-reflection processing techniques due to the presence of indistinct first breaks and significant NMO-stretching of the shallow reflections. A surface-wave analysis was proposed to derive information about the near surface in order to complement the seismic-reflection stacked sections, which are satisfactory for depths between 50 and 700 m. In order to perform the analysis, we had to overcome some problems, such as the short acquisition time and the large receiver spacing, which resulted in severe spatial aliasing. The analysis consists of spatial partitioning of each line in segments, picking of the phase-velocity dispersion curves for each segment in the f-k domain, and inversion of the picked curves using the neighborhood algorithm. The spatial aliasing is successfully circumvented by continuously tracking the surface-wave modal curves in the f-k domain. This enables us to sample the curves up to a frequency of 40 Hz, even though most components beyond 10 Hz are spatially aliased. The inverted 2D VS sections feature smooth horizontal layers, and a sensitivity analysis yields a penetration depth of 20–25 m. The results suggest that long profiles may be more efficiently surveyed by using a large receiver separation and dealing with the spatial aliasing in the described way, rather than ensuring that no spatially aliased surface waves are acquired.Fil: Onnis, Luciano Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Osella, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Carcione, Jose M.. Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale; Itali

Shallow geophysical methods for recognition of holocene sedimentary sequences in the southern coastal plain of the Río de la Plata (Argentina)

New information about the distribution, geometry, structure, extension and facies variations of the uppermost stratigraphic sequences (particularly the Holocene) of the southern coastal plain of the Río de la Plata was obtained by using geophysical methods. This is the first study performed in the region to investigate the shallow stratigraphic characteristics through continuous geophysical surveys. Methods used were georadar (GPR), electrical resistivity tomography (ERT) and seismic surface waves (SSW), complemented with short drillings. Two transects perpendicular to the coastline were selected on the basis of the previous geological knowledge of the region and accessibility. GPR was used in order to obtain a dense sampling of the near subsoil, whereas ERT and SSW were used in parts of the transects for resolving ambiguous trajectories of the detected GPR horizons. The geophysical results were jointly interpreted, and validated and complemented by the information from the drillings. Two major geophysical horizons were identified; the lower one is located between 5 and 2 m below surface and progressively shallows inland, which represents the late Pleistocene-Holocene boundary; the upper one, located at variable depths of 2 m–0.70 m below surface, represents the base of the Holocene beach ridges system in the region. They delimit three units, the lower one corresponding to the top of the Pampean deposits, the middle one representing the basal Holocene sandy layer, and the upper one corresponding to the beach ridges systems and related inter-ridge, tidal deposits. In this way, the applied methodology allowed to determine the extension of the Holocene sedimentary sequences, the relation between the Holocene sequences and its substratum, and the spatial distribution and geometrical characteristics of partially buried beach ridges and associated inter-ridges deposits. The applied methodology and the obtained geophysical-response patterns can be useful for future investigations of other regions with similar ground characteristics.Fil: Cavallotto, José Luis. Ministerio de Defensa. Armada Argentina. Servicio de Hidrografía Naval; ArgentinaFil: Bonomo, Nestor Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Grünhut Duenyas, Vivian. Universidad Austral. Facultad de Ingeniería; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Zabala Medina, Peter. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Violante, Roberto Antonio. Ministerio de Defensa. Armada Argentina. Servicio de Hidrografía Naval; ArgentinaFil: Onnis, Luciano Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Osella, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentin

A seismic ray tracing method based on Fibonacci search

We design a fast ray tracing technique to simulate the response of seismic sources located at depth such as passive data due to fluid injection, hydraulic fracturing, volcanic tremors or earthquakes, with receivers located at the surface recording the displacement (and particle-velocity) field. The ray tracing is based on the Fibonacci search algorithm. We consider interfaces of arbitrary geometry and homogeneous layers defined by the seismic velocity, the quality factor and the mass density. Amplitude losses consider geometricalspreading, intrinsic attenuation (related to the quality factor) and transmission losses at the interfaces. The traces corresponding to time spikes are then convolved with a Ricker wavelet to obtain band-limited synthetic seismograms. We compare the results with full-wave seismograms computed with a direct algorithm based on the Fourier pseudospectral method. The ray tracing algorithm is much faster and from a practical point of view can be used as aforward modeling algorithm for the location of different sources of seismic energy.Fil: Onnis, Luciano Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Carcione, Jose M.. Istituto Nazionale Di Oceanografia E Di Geofisica; Itali

Neogene-quaternary seismic stratigraphy of the llancanelo lake basin, Mendoza, Argentina Estratigrafía sísmica neógeno-cuaternaria de la cuenca de la laguna de llancanelo, Mendoza, Argentina.

A new shallow multichannel seismic survey was carried out in the Llancanelo Lake region (Southern Mendoza Province, Argentina), in order to complete and extend previously surveyed seismic sections. The new seismic data allowed to double the already existing data. The obtained information was correlated with seismic and stratigraphic data from the industry. In this way it was possible to depict the major Neogene-Quaternary sedimentary-volcanic sequences and the regional evolution of a tectonic-volcanic basin located in a key region at the eastern foot of the Andes cordillera. This research is settled on early studies that comprised seismic works reaching depths of 600-700 m as well as geoelectric and electromagnetic surveys reaching the uppermost 80-100 m of the sequences. The obtained results indicate the presence of three major sedimentary units separated by conspicuous seismic horizons SR1, SR2 and SR3, respectively considered as representing the late Mesozoic transition from marine to continental deposition, the beginning of the Cenozoic basaltic volcanism, and the change from dominantly sedimentary to dominantly volcanic processes at the base of the Quaternary. The resulting stratigraphic scheme reveals increasing volcanic (basaltic layers) intercalations with depth that accommodate to the geometry of the depocenter.Fil: Onnis, Luciano Emanuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Violante, Roberto Antonio. Ministerio de Defensa. Armada Argentina. Servicio de Hidrografía Naval; ArgentinaFil: Osella, Ana Maria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: de la Vega, Matias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tassone, Alejandro Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: López, Ernesto Mauro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; Argentin

Seismic reflection survey at Llancanelo region (Mendoza, Argentina) and preliminary interpretation of Neogene stratigraphic features

A shallow multichannel seismic survey reaching depths of 700/800 m was performed for the first time in the Llancanelo Lake region (Southern Mendoza Province, Argentina), in order to depict the major Neogene sedimentary-volcanic sequences that form the final infilling of the tectonic-volcanic basin where the lake is located. The seismic survey advances on the results of previous geoelectric and electromagnetic surveys carried out at early stages of the research that reached the uppermost 80–100 m of the sequences (Quaternary), and therefore they go deeper in the subsoil. All the surveys were supported by surface and subsoil geological observations. After explaining the details of the performed seismic methodology, the obtained results are discussed, which indicate the presence of three major sedimentary units with increasing volcanic (basaltic layers) intercalations with depth, that accommodate to the geometry of the depocenter. The entire sequence encompasses most of the Neogene. This research sets the methodological basis for future, more detailed shallow seismic surveys in the region.Fil: Osella, Ana Maria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Onnis, Luciano Emanuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: de la Vega, Matias. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Tassone, Alejandro Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Basicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Basicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Violante, Roberto Antonio. Ministerio de Defensa. Armada Argentina. Servicio de Hidrografía Naval; ArgentinaFil: Lippai, Horacio Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Basicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Basicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: López, E.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; ArgentinaFil: Rovere, E. I.. Secretaría de Industria y Minería. Servicio Geológico Minero Argentino; Argentin

Combining shallow and deep geophysical information: the Yehuin-Chepelmut Fault Zone in the Magallanes fold and thrust belt (Tierra del Fuego, Argentina)

The outer Fuegian fold and thrust belt is the deformed sector of the Austral-Magallanes Basin, which underwent a contractional phase since the Late Cretaceous and a strike-slip phase during the Neogene. The area hosts two Neogene basins (Yehuin and Chepelmut) which have been mainly developed by the influence of wrench deformation, and were subsequently modified by glacial activity of the Ewan and Fuego glacier lobes of the Fagnano palaeoglacier. Geophysical surveys using Electrical Resistivity Tomography, onland shallow seismic surveys, and magnetometry, have been combined with outcrop analysis and deep seismic lines to recognize both shallow and intermediate deep structures related to the lacustrine basins. Four sets of faults with different deformation history were involved in the basin genesis. Comparison with the Deseado Fault Zone indicates similarities of the structural features between the two zones. The stress field interpreted as responsible for the origin of the studied basins is analogous to the one in the Deseado valley, located in the western Tierra del Fuego. Therefore, a transcurrent fault zone, here named Yehuin–Chepelmut Fault Zone, is proposed as part of the diffuse boundary between South America and Scotia plates.Fil: Lozano, Jorge Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tassone, Alejandro Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Bran, Donaldo Mauricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Onnis, Luciano Emanuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Física de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Física de Buenos Aires; ArgentinaFil: Lodolo, Emanuele. Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale; ItaliaFil: Menichetti, Marco. Università Degli Studi Di Urbino Carlo Bo; ItaliaFil: Cerredo, Maria Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Esteban, Federico Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Ormazabal, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Isola, José Ignacio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; ArgentinaFil: Baradello, Luca. Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale; ItaliaFil: Vilas, Juan Francisco Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Geociencias Básicas, Aplicadas y Ambientales de Buenos Aires; Argentin