On amplitude information carried by the ambient seismic field

The use of the ambient seismic field (ASF) to extract Earth's response has received significant attention in the last several years. Multiple studies demonstrate the utility of the ASF for estimating high-resolution velocity models in various locations. In this paper, we discuss the amplitude information carried by the ASF. Amplitude information includes both amplification effects due to elastic structure, such as low velocity sedimentary basins, and attenuation effects in the crust and upper mantle or even in buildings. As has been suggested by other authors, amplitude measurements may be biased due to non-uniformities in ambient field excitation; however, we find very similar and stable results for different time intervals for both amplification and attenuation, suggesting that this bias may not be as large as feared. We conclude that valuable amplitude information can be recovered from the ASF through careful processing. Amplitude measurements may be particularly valuable due to the enhanced sensitivity of attenuation to fluids and/or temperature fluctuations.

RésuméDepuis quelques années, l’utilisation du bruit sismique ambiant (ASF) pour retrouver la réponse impulsionelle de la Terre a reçu une attention toute particulière. De nombreuses études démontrent l’intérêt d’utiliser l’ASF pour construire des modèles de vitesse d’ondes haute-résolution à divers endroits. Dans cet article, nous discutons de l’information sur l’amplitude portée par l’ASF. L’amplitude comporte des effets d’amplification liés à la structure élastique, tels que des faibles vitesses d’ondes dans les bassins sédimentaires, et des effets d’atténuation dans la croûte et le manteau supérieur, de même que dans les bâtiments. Comme de nombreux auteurs l’ont évoqué, les mesures d’amplitudes pourraient être biaisées par une distribution non-uniforme de l’excitation du bruit sismique ; nous trouvons cependant des résultats très similaires et stables à la fois pour l’amplitude et pour l’atténuation à différents intervalles de temps, ce qui suggère que l’amplitude serait moins biaisée que l’on pouvait le craindre. Nous en déduisons qu’une information valide sur l’amplitude peut être retrouvée avec un traitement minutieux de l’ASF. Les mesures d’amplitude peuvent être particulièrement intéressantes du fait de la grande sensibilité de l’atténuation à la présence de fluides et aux variations de températures.