geophystechГеофизические технологииRussian Journal of Geophysical Technologies2619-1563IPGG SB RAS10.18303/2619-1563-2025-3-4geophystech-415Research ArticleСтатьиОпределение средней дисперсионной кривой поверхностной волны Рэлея методом пассивной интерферометрии по данным локального профиляEstimation of the average Rayleigh surface wave dispersion curve from local profile data using passive interferometry methodhttps://orcid.org/0000-0003-0037-7871БережневЯ. М.BerezhnevYaroslav M.

БЕРЕЖНЕВ Ярослав Максимович – младший научный сотрудник лаборатории обработки и анализа сейсмических данных

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

y.berezhnev@g.nsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5730-5305БеловежецН. Н.BelovezhetsNadezhda N.

БЕЛОВЕЖЕЦ Надежда Николаевна – младший научный сотрудник лаборатории обработки и анализа сейсмических данных

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

n.belovezhets@g.nsu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5672-7813ДергачП. А.DergachPetr A.

ДЕРГАЧ Петр Александрович – научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

DergachPA@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3251-0289ЯблоковА. В.YablokovAlexandr V.

ЯБЛОКОВ Александр Викторович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики; старший научный сотрудник

630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

630090, Новосибирск, просп. Акад. Коптюга, 3

Pirogova Str., 1, Novosibirsk, 630090

Koptyug Ave., 3, Novosibirsk, 630090

YablokovAV@ipgg.sbras.ruНовосибирский государственный университетРоссияNovosibirsk State UniversityRussian FederationНовосибирский государственный университет; Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияNovosibirsk State University; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, SB RASRussian Federation202520012026034–11Copyright © Бережнев Я.М., Беловежец Н.Н., Дергач П.А., Яблоков А.В., 20262026Бережнев Я.М., Беловежец Н.Н., Дергач П.А., Яблоков А.В.Berezhnev Y.M., Belovezhets N.N., Dergach P.A., Yablokov A.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rjgt.ru/jour/article/view/415

В работе впервые в России был применен метод пассивной интерферометрии к 60 часам непрерывных сейсмических записей, зарегистрированных локальным сейсморазведочным профилем с шагом между приемниками в 50 см. В результате применения метода были построены функции кросс-корреляции окружающего сейсмического шума между всеми парами приемников. Во всех построенных функциях кросс-корреляций выделяются поверхностные волны Рэлея, распространяющиеся между приемниками. К ним был применен новый метод, основанный на преобразовании Стоквелла–Бесселя, для извлечения средней дисперсионной кривой фазовой скорости поверхностной волны Рэлея, который показал свою эффективность при использовании на малом расстоянии между приемниками и малой длине расстановки. Успешное построение дисперсионной кривой позволяет рассматривать метод шумовой интерферометрии как один из возможных методов инженерной сейсморазведки. 

In this study, the passive interferometry method was applied for the first time in Russia to 60 hours of

continuous seismic recordings acquired along a local seismic profile with a 50-cm receiver spacing. As a result of applying the method, cross-correlation functions of ambient seismic noise were constructed for all receiver pairs. The all constructed crosscorrelations reveal Rayleigh surface waves propagating between the receivers. The new, Stokwell–Bessel transform based method was then applied to these waves to extract the average dispersion curve of the Rayleigh-wave phase velocity. It has proven effective for use in short receiver spacing and short spreads. The successful retrieval of the dispersion curve demonstrates that noise interferometry can be considered as a viable method for engineering seismic surveys.

шумовая сейсмическая интерферометрияповерхностные волныфазовые скоростиambient seismic noise interferometrysurface wavephase velocityработа была выполнена в рамках государственных заданий FSUS-2025-0015 и FWZZ2022-0017.the study was carried out as part of government assignments to the Russian Academy of Sciences in basic research, Projects FSUS-2025-0015 and FWZZ-2022-0017.ReferencesAki K. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special reference to microtremors // Bulletin of the Earthquake Research Institute. 1957. Vol. 35. P. 415–456.Aki K. Space and time spectra of stationary stochastic waves, with special reference to microtremors // Bulletin of the Earthquake Research Institute. 1957. Vol. 35. P. 415–456.Bensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. 2007. Vol. 169 (3). P. 1239–1260. doi:10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Bensen G.D., Ritzwoller M.H., Barmin M.P., Levshin A.L., Lin F., Moschetti M.P., Shapiro N.M., Yang Y. Processing seismic ambient noise data to obtain reliable broad-band surface wave dispersion measurements // Geophysical Journal International. 2007. Vol. 169 (3). P. 1239–1260. doi:10.1111/j.1365-246X.2007.03374.x.Chen X. A systematic and efficient method of computing normal modes for multilayered half‐space // Geophysical Journal International. 1993. Vol. 115 (2). P. 391–409. doi:10.1111/j.1365-246X.1993.tb01194.x.Chen X. A systematic and efficient method of computing normal modes for multilayered half‐space // Geophysical Journal International. 1993. Vol. 115 (2). P. 391–409. doi:10.1111/j.1365-246X.1993.tb01194.x.Cheng F., Xia J., Luo Y., Xu Z., Wang L., Shen C., Liu R., Pan Y., Mi B., Hu Y. Multichannel analysis of passive surface waves based on crosscorrelations // Geophysics. 2016. Vol. 81. P. EN57–EN66. doi:10.1190/geo20150505.1.Cheng F., Xia J., Luo Y., Xu Z., Wang L., Shen C., Liu R., Pan Y., Mi B., Hu Y. Multichannel analysis of passive surface waves based on crosscorrelations // Geophysics. 2016. Vol. 81. P. EN57–EN66. doi:10.1190/geo20150505.1.Larose E., Carriere S., Voisin C., Bottelin P., Baillet L., Gueguen P., Walter F., Jongmans D., Guillier B., Garambois S., Gimbert F., Massey C. Environmental seismology: What can we learn on earth surface processes with ambient noise? // Journal of Applied Geophysics. 2015. Vol. 116. P. 62–74. doi: 10.1016/j.jappgeo.2015.02.001.Larose E., Carriere S., Voisin C., Bottelin P., Baillet L., Gueguen P., Walter F., Jongmans D., Guillier B., Garambois S., Gimbert F., Massey C. Environmental seismology: What can we learn on earth surface processes with ambient noise? // Journal of Applied Geophysics. 2015. Vol. 116. P. 62–74. doi: 10.1016/j.jappgeo.2015.02.001.Li C., Yao H., Fang H., Huang X., Wan K., Zhang H., Wang K. 3D near‐surface shear‐wave velocity structure from ambient‐noise tomography and borehole data in the Hefei Urban Area, China // Seismological Research Letters. 2016. Vol. 87. P. 882–892. doi:10.1785/0220150257.Li C., Yao H., Fang H., Huang X., Wan K., Zhang H., Wang K. 3D near‐surface shear‐wave velocity structure from ambient‐noise tomography and borehole data in the Hefei Urban Area, China // Seismological Research Letters. 2016. Vol. 87. P. 882–892. doi:10.1785/0220150257.Luo Y., Lin J., Yang Y., Wang L., Yang X., Xie J. Joint inversion of active sources and ambient noise for nearsurface structures: A case study in the Balikun Basin, China // Seismological Research Letters. 2018. Vol. 89. P. 2256–2265. doi:10.1785/0220180140.Luo Y., Lin J., Yang Y., Wang L., Yang X., Xie J. Joint inversion of active sources and ambient noise for nearsurface structures: A case study in the Balikun Basin, China // Seismological Research Letters. 2018. Vol. 89. P. 2256–2265. doi:10.1785/0220180140.Moschetti M., Ritzwoller M., Lin F., Yang Y. Crustal shear wave velocity structure of the western United States inferred from ambient seismic noise and earthquake data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2010. Vol. 115. P. B10306. doi:10.1029/2010JB007448.Moschetti M., Ritzwoller M., Lin F., Yang Y. Crustal shear wave velocity structure of the western United States inferred from ambient seismic noise and earthquake data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2010. Vol. 115. P. B10306. doi:10.1029/2010JB007448.Pasten C., Saez M., Ruiz S., Leyton F., Salomon J., Poli P. Deep characterization of the Santiago Basin using HVSR and cross-correlation of ambient seismic noise // Engineering Geology. 2016. Vol. 201. P. 57–66. doi: 10.1016/j.enggeo.2015.12.021.Pasten C., Saez M., Ruiz S., Leyton F., Salomon J., Poli P. Deep characterization of the Santiago Basin using HVSR and cross-correlation of ambient seismic noise // Engineering Geology. 2016. Vol. 201. P. 57–66. doi: 10.1016/j.enggeo.2015.12.021.Picozzi M., Parolai S., Bindi D., Strollo A. Characterization of shallow geology by high-frequency seismic noise tomography // Geophysical Journal International. 2009. Vol. 176 (1). P. 164–174. doi:10.1111/j.1365246X.2008.03966.x.Picozzi M., Parolai S., Bindi D., Strollo A. Characterization of shallow geology by high-frequency seismic noise tomography // Geophysical Journal International. 2009. Vol. 176 (1). P. 164–174. doi:10.1111/j.1365246X.2008.03966.x.Sabra K., Roux P., Kuperman W. Emergence rate of the time-domain Green’s function from the ambient noise cross-correlation function //Journal of the Acoustical Society of America. 2005. Vol. 118 (3). P. 3524–3531. doi: 10.1121/1.4809069.Sabra K., Roux P., Kuperman W. Emergence rate of the time-domain Green’s function from the ambient noise cross-correlation function //Journal of the Acoustical Society of America. 2005. Vol. 118 (3). P. 3524–3531. doi: 10.1121/1.4809069.Sánchez‐Sesma F.J., Campillo M. Retrieval of the Green’s function from cross correlation: The canonical elastic problem // Bulletin of the Seismological Society of America. 2006. Vol. 96 (3). P. 1182–1191. doi: 10.1785/0120050181.Sánchez‐Sesma F.J., Campillo M. Retrieval of the Green’s function from cross correlation: The canonical elastic problem // Bulletin of the Seismological Society of America. 2006. Vol. 96 (3). P. 1182–1191. doi: 10.1785/0120050181.Seats K.S., Lawrence J.F., Prieto G.A. Improved ambient noise correlation functions using Welch′s method // Geophysical Journal International. 2012. Vol. 188 (2). P. 513–523. doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05263.x. Shapiro N.M., Campillo M. Emergence of broadband Rayleigh waves from correlations of the ambient seismic noise // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31. P. L07614. doi:10.1029/2004GL019491.Seats K.S., Lawrence J.F., Prieto G.A. Improved ambient noise correlation functions using Welch′s method // Geophysical Journal International. 2012. Vol. 188 (2). P. 513–523. doi:10.1111/j.1365-246X.2011.05263.x. Shapiro N.M., Campillo M. Emergence of broadband Rayleigh waves from correlations of the ambient seismic noise // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31. P. L07614. doi:10.1029/2004GL019491.Stockwell R.G., Mansinha L., Lowe R.P. Localization of the complex spectrum: The S transform // IEEE Transactions on Signal Processing. 1995. Vol. 44 (4). P. 998–1001. doi:10.1029/2004GL019491.Stockwell R.G., Mansinha L., Lowe R.P. Localization of the complex spectrum: The S transform // IEEE Transactions on Signal Processing. 1995. Vol. 44 (4). P. 998–1001. doi:10.1029/2004GL019491.Yao H., van Der Hilst R., Hoop M. Surface-wave array tomography in SE Tibet from ambient seismic noise and two-station analysis – I. Phase velocity maps // Geophysical Journal International. 2006. Vol. 166 (2). P. 732–744. doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03028.x.Yao H., van Der Hilst R., Hoop M. Surface-wave array tomography in SE Tibet from ambient seismic noise and two-station analysis – I. Phase velocity maps // Geophysical Journal International. 2006. Vol. 166 (2). P. 732–744. doi:10.1111/j.1365-246X.2006.03028.x.Zhang G., Chen X., Yu C., Feng X., Liu Q., Gao L., Song W. A Stockwell-Bessel transform based method for extracting broadband dispersion curve from seismic ambient noise data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2025. Vol. 130 (7). P. e2024JB030311. doi:10.1029/2024JB030311.Zhang G., Chen X., Yu C., Feng X., Liu Q., Gao L., Song W. A Stockwell-Bessel transform based method for extracting broadband dispersion curve from seismic ambient noise data // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2025. Vol. 130 (7). P. e2024JB030311. doi:10.1029/2024JB030311.Zheng Y., Shen W., Zhou L., Yang Y., Xie Z., Ritzwoller M.H. Crust and uppermost mantle beneath the North China Craton, northeastern China, and the Sea of Japan from ambient noise tomography // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2011. Vol. 116. P. B12312. doi:10.1029/2011JB008637.Zheng Y., Shen W., Zhou L., Yang Y., Xie Z., Ritzwoller M.H. Crust and uppermost mantle beneath the North China Craton, northeastern China, and the Sea of Japan from ambient noise tomography // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2011. Vol. 116. P. B12312. doi:10.1029/2011JB008637.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.