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基于波形的多尺度地震定位方法的最新進展與挑戰

我校地球科學與信息物理學院譚靜強教授領銜的跨學科研究團隊在Reviews of Geophysics發表了題為“Recent advances and challenges of waveform-based seismic location methods at multiple scales”的長篇論文，系統研究了新型波形類定位方法在多尺度地震定位中的重要進展和應用前景。中南大學為第一及通訊作者單位，博士后李磊為論文第一作者，譚靜強教授為唯一通訊作者。論文合作者還包括德國地球科學中心、德國漢堡大學、法國巴黎大學、法國格勒諾布爾大學、荷蘭烏得勒支大學、捷克科學院、羅馬尼亞地球物理研究所等5個國家的高校和科研機構的7名學者。近日，我校地球科學與信息物理學院譚靜強教授領銜的跨學科研究團隊在Reviews of Geophysics發表了題為“Recent advances and challenges of waveform-based seismic location methods at multiple scales”的長篇論文，系統研究了新型波形類定位方法在多尺度地震定位中的重要進展和應用前景。中南大學為第一及通訊作者單位，博士后李磊為論文第一作者，譚靜強教授為唯一通訊作者。論文合作者還包括德國地球科學中心、德國漢堡大學、法國巴黎大學、法國格勒諾布爾大學、荷蘭烏得勒支大學、捷克科學院、羅馬尼亞地球物理研究所等5個國家的高校和科研機構的7名學者。Reviews of Geophysics是由美國地球物理學會（AGU）主辦的學術期刊，其影響因子在最新的湯森路透期刊引證報告（JCR）中位居地球化學和地球物理類的第一位。作為只接受約稿的同行評議期刊，該期刊每年只發表約25篇論文，內容涵蓋地球物理學、大氣科學、海洋科學及空間物理等所有地球和空間科學領域。譚靜強教授團隊此次發表的論文被選為該刊2020年第1期（Volume 58, Issue 1）的封面文章。論文基于團隊長期研究成果，從頁巖水力壓裂誘發地震監測技術需求的背景出發，結合數字化地震儀器和高性能計算技術快速發展的趨勢，對新型波形類震源定位方法進行了及時、全面而系統的梳理和總結，著重分析了相應的方法學進展和面臨的主要技術挑戰，介紹了該方法在聲發射、微地震、誘發地震和天然/火山地震等多尺度地震定位中的應用現狀，有助于推動地震監測方法在多學科領域以及跨尺度工程應用中的融合與發展。與傳統的走時反演定位法不同，新型波形類方法能同時利用幅度和走時信息。論文詳細闡述了該方法的興起緣由和發展歷程，深入分析了方法原理和分類。該類方法可被分為波形疊加法、逆時成像法、波前屬性層析成像和全波形反演等四種類型。波形疊加法和逆時成像法依賴于地震數據的密集采樣，全波形反演法雖然考慮了原始數據中的更多細節信息，但在實際應用中仍然面臨計算量大、反演不穩定等挑戰，波前屬性參數類似于走時信息，可以看作是原始波形數據的抽象。波形疊加法平衡了地震數據的冗余度，既考慮了密集采樣條件下的初至波波形信息，也應用了數據抽象后的走時信息，是目前最成熟也最成功的波形類定位Reviews of Geophysics是由美國地球物理學會（AGU）主辦的學術期刊，其影響因子在最新的湯森路透期刊引證報告（JCR）中位居地球化學和地球物理類的第一位。作為只接受約稿的同行評議期刊，該期刊每年只發表約25篇論文，內容涵蓋地球物理學、大氣科學、海洋科學及空間物理等所有地球和空間科學領域。譚靜強教授團隊此次發表的論文被選為該刊2020年第1期（Volume 58, Issue 1）的封面文章。論文基于團隊長期研究成果，從頁巖水力壓裂誘發地震監測技術需求的背景出發，結合數字化地震儀器和高性能計算技術快速發展的趨勢，對新型波形類震源定位方法進行了及時、全面而系統的梳理和總結，著重分析了相應的方法學進展和面臨的主要技術挑戰，介紹了該方法在聲發射、微地震、誘發地震和天然/火山地震等多尺度地震定位中的應用現狀，有助于推動地震監測方法在多學科領域以及跨尺度工程應用中的融合與發展。與傳統的走時反演定位法不同，新型波形類方法能同時利用幅度和走時信息。論文詳細闡述了該方法的興起緣由和發展歷程，深入分析了方法原理和分類。該類方法可被分為波形疊加法、逆時成像法、波前屬性層析成像和全波形反演等四種類型。波形疊加法和逆時成像法依賴于地震數據的密集采樣，全波形反演法雖然考慮了原始數據中的更多細節信息，但在實際應用中仍然面臨計算量大、反演不穩定等挑戰，波前屬性參數類似于走時信息，可以看作是原始波形數據的抽象。波形疊加法平衡了地震數據的冗余度，既考慮了密集采樣條件下的初至波波形信息，也應用了數據抽象后的走時信息，是目前最成熟也最成功的波形類定位方法。論文還著重分析了現階段波形類方法在速度模型依賴性、成像分辨率特征和計算成本等方面存在的研究難點和應用挑戰，為后續的研究工作指明了方向。據統計，我國頁巖氣可采資源量居世界第一位，頁巖油可采資源量居世界第三位，非常規油氣資源探采涉及一系列十分復雜的地球科學問題，近年來已發展成為地球科學的熱點和前沿。譚靜強教授團隊聚焦頁巖油氣地質與地球化學、頁巖儲層改造及其環境影響等領域的應用性基礎研究和交叉科學研究，已經取得了較為突出的科研成果，在Reviews of Geophysics, AAPG Bulletin, Fuel, Marine Petroleum Geology, Rock Mechanics and Rock Engineering等地學、能源和工程領域著名期刊發表了系列論文。????

中南大學 2021-04-11

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