Tematiche di Ricerca in

 

Geofisica di esplorazione: sviluppo di metodi tomografici e di imaging 3D di dati geofisici

 
 
Responsabile: Maurizio Fedi
 
Collaboratori: Giovanni Florio, Valeria Paoletti, Mahmoud Abbas, Maurizio Milano, Andrea Vitale, Davide Lo Re, Ivano Pierri, Jamaledin Baniamerian, Federico Cella, Yemane Equbamariam, Ramin Varfinezhad, Saeed Parnow
 
Questo filone di ricerca si basa sull’esigenza di interpretare grandi dataset in tempi contenuti, di grande importanza per il mondo dell’industria petrolifera. Ciò può avvenire grazie ad algoritmi che operano in regime automatico o semiautomatico e/o affiancando la proposizione di algoritmi di inversione 3D a quella di rapidi metodi di imaging. Abbiamo iniziato questa ricerca negli anni ’90 e la stiamo proseguendo attivamente, per la ricostruzione delle proprietà fisiche nel sottosuolo dei parametri di sorgente quali densità, suscettività magnetica e resistività elettrica. Il gruppo ha sviluppato algoritmi e software originali su tutti i temi elencati di sotto, anche nell’ambito di collaborazioni con l’Industria (ENI) o con istituzioni estere (ad esempio DTU, Danimarca).
 
Sviluppo di algoritmi originali e software:
  • Imaging di campi di potenziale: migrazione, DEXP e algoritmi di correlazione (Fig. 1);
  • Trasformata di wavelet continua e discreta e analisi multi-risoluzione applicata alla residua localizzazione di potenziali campi;
  • Analisi spettrale multidimensionale;
  • Metodi multiscala (Fig. 2) per la stima automatica dei parametri di sorgente dei campi di potenziale, del campo di deformazione e del campo EM a bassa frequenza;
  • Analisi degli edge di dati geofisici per studi strutturali;
  • Analisi frattale e multi-frattale di dati geofisici;
  • Metodi a grande scala di inversione 3D lineare e non lineare (vincolata) di dati di gravità, magnetici e resistività, quali: Inhomogeneous depth-weighting Inversion, Self-constrained Inversion e Focusing, Joint inversion of geophysical data, Algoritmi per determinare la depth-resolution (Depth Resolution Plot);
  • Imaging di dati CSEM;
  • Inversione di dati AEM time-domain.
 
 


Fig. 1. Analisi di profondità su diapiri nel bacino di Nordkapp tramite il metodo DEXP (Fedi, 2007; Fedi & Pilkington, 2012) applicato a dati magnetici (da Fedi, Florio & Paoletti, 2014).  
 
  • Imagingdi dati di campi di potenziale: algoritmi di migrazione, DEXP, correlazione;
  • Sviluppo di metodi large-scale per l’inversione 3D lineare e non lineare (vincolata) di campi magnetici e gravimetrici: Inversione con depth-weighting per campi di potenziale non omogenei, Inversione Auto-vincolata, Focusing;
  • Sviluppo di metodi di analisi (Depth Resolution Plot) per il monitoraggio della risoluzione in profondità nell’interpretazione dei campi di potenziale (Figura 2);
  • Inversione parametrica multi-scala di campi di potenziale, per la stima di parametri di sorgente (profondità, forma e altri);
  • Imagingdi dati CSEM;
  • Inversione di dati AEM time-domain.
Fig. 2.
Interpretazione di dati magnetici a scala crostale: confronto tra la i risultati dell’interpretazione magnetica col metodo multiridge (Fedi et al., 2009) e il modello geologico di un profilo sismico (da Hrubcová et al., 2005). Le profondità stimate dall’analisi del campo magnetico nella crosta superiore intermedia e profonda derivano dai ridge evidenziati coi colori bianco, blu e rosso, rispettivamente (Milano et al., 2016).

Progetti
Progetto su:EXPLORING FOR HYDROCARBONS WITH GRAVITY AND MAGNETIC METHODS IN OFFSHORE EGYPT, tra il DISTAR ed Edison International S.p.A., 2017-2018.
 
Collaborazioni Nazionali:
- Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezione di Catania
- Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), Sezione di Roma
- Università degli Studi della Calabria (UNICAL), Cosenza
- Università del Salento, Lecce
- C.N.R., IREA- Istituto per il Rilevamento Elettronico dell'Ambiente, Napoli
- ENI, San Donato Milanese, Milano
 
Collaborazioni Internazionali:
- Comenius University in Bratislava, Slovacchia
 -University of the Witwatersrand, Johannesburg, Sud Africa
- South Valley University, Qena, Egitto
- Danish Technical University (DTU), Lyngby, Danimarca
- Geological Survey of Canada (GSC), Ottawa
- University of Tehran, Iran
- Getech, Leeds, UK
- National Geophysical Research Institute (NGRI), Hyderabad, India
- Aarhus University, Danimarca
 
 
Pubblicazioni Selezionate:
 
Fedi M., Cella F., D’Antonio M., Florio G., Paoletti V., Morra V., 2018: Gravity modeling finds a large magma body in the deep crust below the Gulf of Naples, Italy, Scientific Reports, 8:8229. http://dx.doi.org/10.1038/s41598-018-26346-z.
 
Florio G., Fedi M., 2018: Depth estimation from downward continuation: An entropy-based approach to normalized full gradient. GEOPHYSICS, 83(3), J33-J42. http://doi.org/10.1190/geo2016-0681.1
 
Vitale A., Di Massa D., Fedi M., Florio G., 2018: A method for inversion of 1D vertical soundings of gravity anomalies. GEOPHYSICS, 83(2), G15–G23. http://doi.org/10.1190/GEO2017-0186.1
 
Florio G., Lo Re D., 2018: Terracing of potential fields by clustering methods. GEOPHYSICS, http://doi.org/10.1190/geo2017-0140.1
 
Baniamerian J., Oskooi B., Fedi M., 2017: Source imaging of potential fields through a matrix space-domain algorithm, JOURNAL OF APPLIED GEOPHYSICS, 136, 51–60. http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2016.10.035
 
Fedi M., 2016: Scaling Laws in Geophysics: Application to Potential Fields of Methods Based on the Laws of Self-similarity and Homogeneity. Fractal Solutions for Understanding Complex Systems in Earth Sciences, Dimri V.P. Ed., USA, pp. 1-18.https://doi.org/10.1007/978-3-319-24675-8_1
 
Milano M., Fedi M., Fairhead J.D., 2016: The deep crust beneath the Trans-European Suture Zone from a multiscale magnetic model. Journal of Geophysical Research – Solid Earth, 121(9), 6276–6292. http://dx.doi.org/10.1002/2016JB012955
 
LO RE D., FLORIO G., FERRANTI L., IALONGO S., CASTIELLO G., 2016: Self-constrained inversion of microgravity data along a segment of the Irpinia fault, Journal of Applied Geophysics, 124, 148–154 http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2015.12.002
 
DI MASSA D., FLORIO G., VIEZZOLI A., 2016: Adaptive sampling of AEM transients, Journal of Applied Geophysics, 125,45-55, http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2016.01.002
 
Vitale A., Fedi M., Di Massa D., Florio G., 2016: A New Algorithm for Inversion of 1D Vertical Soundings of Potential Field Anomalies. 78th EAGE Conference and Exhibition, Vienna. http://dx.doi.org/10.3997/2214-4609.201601300
 
Paoletti V., Fedi M., Italiano F., Florio G., Ialongo S., 2016: Inversion of Gravity Gradient Tensor Data: does it provide better RESOLUTION? Geophysical Journal International, 205, 192–202, http://dx.doi.org/10.1093/gji/ggw003
 
Baniamerian, J., Fedi, M., Oskooi, B., 2016: Compact Depth from Extreme Points: a tool for fast potential field imaging. Geophys. Prosp., 64(5), 1386–1398.http://dx.doi.org/10.1111/1365-2478.12365
 
Paoletti V., Abbas M.A., Fedi M., 2016: Non-linear effects of the gravity field tensor invariants, Workshop "Potential Fields and their Gradient Tensors in the Integrated Inversion of Geophysical Data", 78th EAGE Conference & Exhibition 2016, Vienna, Austria, 3 Giugno 2016.
 
Fedi M., Florio G., Paoletti V., 2015: MHODE: a local-homogeneity theory for improved source-parameter estimation of potential fields. Geophysical Journal International, 202, 887-900, http://dx.doi.org/10.1093/gji/ggv185
 
FEDI M., FLORIO G., 2015: Depth estimation from downward continuation: an entropy-based approach. SEG Technical Program Expanded Abstracts 2015, 1495-1499. http://dx.doi.org/10.1190/segam2015-5918632.1
 
Paoletti V., Fedi M., Italiano F., 2015: Joint inversion of Gravity Gradient Tensor at Vredefort impact crater, We 21 C08, 21st European Meeting of Environmental and Engineering Geophysics, Near Surface Geoscience 2015, Torino, 6–10 Settembre, 2015, p. 1–4. http://dx.doi.org/10.3997/2214-4609.201413798
 
Paoletti V., Hansen P.C., Hansen M.F., Fedi M., 2014: A tool for analysing depth resolution in potential-field inversion: application to the Neapolitan Volcanic Area. 76th EAGE Conference & Exhibition 2014, Amsterdam, Olanda, 15–19 Giugno 2014, p. 1–4. http://dx.doi.org/10.3997/2214-4609.20140896
 
Abbas M.A., Fedi M., Florio G., 2014. Improving the local wavenumber method by automatic DEXP transformation. Journal of Applied Geophysics 111, 250–255. http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014.10.004
 
Abbas M.A., Fedi M., 2014. Automatic DEXP imaging of potential fields independent of the structural index. GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL, vol. 199, p. 1625-1632, ISSN: 0956-540X, http://dx.doi.org/10.1093/gji/ggu354
 
CASTALDO, R., FEDI, M., FLORIO, G., 2014. MULTISCALE ESTIMATION OF EXCESS MASS FROM GRAVITY DATA. GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL, 197 (3), 1387–1398. http://dx.doi.org/10.1093/GJI/GGU082
 
Fedi M., Florio G., Paoletti V., 2014. Multiscale analysis of potential fields: reconstruction of magnetized complex basements. 2nd iMAGINE - integration of Magnetics And Gravity In Northern Exploration, Tromsø, Norvegia 2-6 Giugno 2014, No 2, pp. 25-26.
 
Florio G., Fedi M., Pasteka R., 2014. On the estimation of the structural index from low-pass filtered magnetic data Geophysics, V. 79, NO. 6; P. J67-J80, http://dx.doi.org/10.1190/GEO2013-0421.1
 
FLORIO G., FEDI M., 2014. MULTIRIDGE EULER DECONVOLUTION. GEOPHYSICAL PROSPECTING, 62, N. 2, 333–351, http://dx.doi.org/10.1111/1365-2478.12078
 
Ialongo S., Fedi M., Florio G., 2014. Invariant models in the inversion of gravity and magnetic fields and their derivatives. Journal of Applied Geophysics, 110, 51-62,  http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014.07.023
 
Mastellone D., Fedi M., Ialongo S., Paoletti V., 2014. Volume upward continuation of potential fields from the minimum-length solution: an optimal tool for continuation through general surfaces. Journal of Applied Geophysics, 111, 346–355, http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2014.10.020
 
PAOLETTI V., HANSEN P.C., HANSEN M.F., FEDI M., 2014. A COMPUTATIONALLY EFFICIENT TOOL FOR ASSESSING THE DEPTH RESOLUTION IN POTENTIAL-FIELD INVERSION. GEOPHYSICS, 79:4, A33–A38. http://dx.doi.org/10.1190/GEO2014-0017.1
 
FEDI M., ABBAS M.A., 2013. A FAST INTERPRETATION OF SELF-POTENTIAL DATA USING THE DEPTH FROMEXTREME POINTS METHOD. GEOPHYSICS, 78(2), E107–E116. http://dx.doi.org/10.1190/GEO2012-0074.1
 
FEDI M., FLORIO G., 2013. DETERMINATION OF THE MAXIMUM-DEPTH TO POTENTIAL FIELD SOURCES BY A MAXIMUM STRUCTURAL INDEX METHOD. JOURNAL OF APPLIED GEOPHYSICS, 88, 154–160. http://dx.doi.org/10.1016/J.JAPPGEO.2012.10.009
 
PAOLETTI V., IALONGO S., FLORIO G., FEDI M., CELLA F., 2013. SELF-CONSTRAINED INVERSION OF POTENTIAL FIELDS, GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL, 195(2), 854–869. http://dx.doi.org/10.1093/GJI/GGT313
 
FEDI M., FLORIO G., CASCONE L., 2012. MULTISCALE ANALYSIS OF POTENTIAL FIELDS BY A RIDGE CONSISTENCY CRITERION: THE RECONSTRUCTION OF THE BISHOP BASEMENT, GEOPHYSICAL JOURNAL INTERNATIONAL, 188(1), 103-114, http://dx.doi.org/10.1111/J.1365-246X.2011.05259.X
 
FEDI M., PILKINGTON M., 2012. UNDERSTANDING IMAGING METHODS FOR POTENTIAL FIELD DATA. GEOPHYSICS 77(1), G13–G24. https://doi.org/10.1190/geo2011-0078.1
 
FEDI M., CASCONE L., 2011. COMPOSITE CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM OF POTENTIAL FIELDS WITH DIFFERENT CHOICES OF ANALYZING WAVELETS. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, 116(B7). http://dx.doi.org/10.1029/2010JB007882
 
FEDI M., FLORIO G., 2011. NORMALIZED DOWNWARD CONTINUATION OF POTENTIAL FIELDS WITHIN THE QUASI-HARMONIC REGION. GEOPHYSICAL PROSPECTING, 59(6), 1087-1100. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2478.2011.01002.x
 
FEDI M., CELLA F., QUARTA T., VILLANI A., 2010. 2D CONTINUOUS WAVELET TRANSFORM OF POTENTIAL FIELDS DUE TO EXTENDED SOURCE DISTRIBUTIONS. APPLIED AND COMPUTATIONAL HARMONIC ANALYSIS, 28(3), 320–337. https://doi.org/10.1016/j.acha.2010.03.002
 
CELLA F., FEDI M., FLORIO G., 2009. TOWARD A FULL MULTISCALE APPROACH TO INTERPRET POTENTIAL FIELDS. GEOPHYSICAL PROSPECTING, 57, 543-557. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2478.2009.00808.x
 
FEDI M., FLORIO G., QUARTA T., 2009. MULTIRIDGE ANALYSIS OF POTENTIAL FIELDS: GEOMETRICAL METHOD AND REDUCED EULER DECONVOLUTION. GEOPHYSICS, 74(4), L53-L65
 
FLORIO G., FEDI M., RAPOLLA A., 2009. INTERPRETATION OF REGIONAL AEROMAGNETIC DATA BY THE SCALING FUNCTION METHOD: THE CASE OF SOUTHERN APENNINES (ITALY). GEOPHYSICAL PROSPECTING, 57, 479–489. http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2478.2009.00807.x