Abstract

A seismic-reflection survey was carried out on Vancouver Island as part of Lithoprobe – Phase I to study the crustal structure and tectonics of this convergent margin. Four seismic profiles, which provided structural and velocity information using standard common-depth-point stacking, were shot. The lines were crooked; hence, this approach does not give one full confidence in the results obtained. However, because of the crookedness of the lines, the reflection points were located in three-dimensional space; therefore, it was possible to obtain the three-dimensional structure of the subsurface.Since the traveltime is a nonlinear function of model parameters, an iterative, damped least-squares technique is used to obtain three-dimensional structure and velocity with gradients. The ray tracing is performed for each shot–receiver pair by solving a system of nonlinear equations. In constant-velocity media the raypath is a straight line, whereas in media with velocity varying linearly with depth the raypath follows the arc of a circle. The interfaces are defined by polynomial surfaces where the raypaths satisfy Snell's law.The method was tested for a synthetic model: it was fast and effective. Then the method was applied to a small portion of line 1 to obtain velocity gradients and three-dimensional structures of the décollement and subduction zones. For reflector C on line 1 at an approximate depth of 15 km the velocity at the top of the horizon is found to be 6.8 km/s, with a gradient of 0.034 km/s per km. The dip and strike are 3 °and N18°E, respectively. For reflector E on line 1 at an approximate depth of 28 km the velocity at the top of the horizon is found to be 7.8 km/s. The dip and strike are 8.9 °and N65°E, respectively. To obtain more precise results, efforts should be made to record at wider angles of incidence.

Un levé de sismique réflexion a été réalisé sur l'île Vancouver dans le cadre de la phase 1 du programme Lithoprobe pour étudier la structure de la croûte et la tectonique de cette marge convergente. Quatre profils sismiques ont été complétés; l'utilisation de la sommation conventionnelle de points-miroirs communs a fourni des renseignements sur la structure et la vitesse. Les profils étaient sinueux, par conséquent avec cette approche on ne peut pas avoir une confiance absolue dans les résultats obtenus. Cependant, à cause de la sinuosité dans les profils, les points-miroirs ont pu être localisés dans un espace tridimensionnel; il fut donc possible d'obtenir la structure en trois dimensions de la subsurface.Vu que la durée du trajet est une fonction nonlinéaire des paramètres des modèles, une technique itérative des moindres carrés amortis a été utilisée pour déterminer en trois dimensions la structure et les vitesses avec gradients. Le tracé des rayons est établi pour chaque paire de récepteurs du tir en solutionnant un système d'équations nonlinéaires. Les rayons voyagent en ligne droite dans les milieux de vitesse constante, tandis que dans un milieu où la vitesse varie linéairement avec la profondeur, les rayons suivent des arcs de cercle. Les interfaces sont définies par des surfaces polynomiales où les rayons satisfont la loi de Snell.La méthode a été testée sur un modèle synthétique qui démontra sa rapidité et son efficacité. Ensuite la méthode a été appliquée à une courte section de la ligne 1 dans le but d'obtenir les gradients de vitesse et les structures en trois dimensions des zones de décollement et de subduction. Avec le réflecteur C sur la ligne 1 on a estimé qu'à une profondeur approximative de 15 km la vitesse au toit de l'horizon est de 6,8 km/s, avec un gradient de 0,034 km/s par km. Le pendage et la direction sont de 3 °et N18°E, respectivement. Pour le réflecteur E sur la ligne 1, à une profondeur approximative de 28 km, la vitesse au sommet de l'horizon est de 7,8 km/s. Le pendage et la direction sont 8,9 °et N65°E, respectivement. Des résultats plus précis pourraient être obtenus par l'enregistrement d'angles d'incidence plus larges. [Traduit par la revue]