中南大學譚靜強團隊在地球科學頂級期刊發表封面論文

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  近日,中南大學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發表瞭題為“Recent advances and challenges of waveform-based seismic location methods at multiple scales”的長篇論文,系統研究瞭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,博士後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、法國格勒諾佈爾大學、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個國傢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。作為隻接受約稿的同行評議期刊,該期刊每年隻發表約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。

  論文基於團隊長期研究成果,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瞭及時、全面而系統的梳理和總結,著重分析瞭相應的方法學進展和面臨的主要技術挑戰,介紹瞭該方法在聲發射、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,有助於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。論文詳細闡述瞭該方法的興起緣由和發展歷程,深入分析瞭方法原理和分類。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於地震數據的密集采樣,全波形反演法雖然考慮瞭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,波前屬性參數類似於走時信息,可以看作是原始波形數據的抽象。波形疊加法平衡瞭地震數據的冗餘度,既考慮瞭密集采樣條件下的初至波波形信息,也應用瞭數據抽象後的走時信息,是目前最成熟也最成功的波形類定位方法。論文還著重分析瞭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,為後續的研究工作指明瞭方向。

  (上圖為不同波形類震源定位方法之間的聯系:圖中四個不同的極點通過數據抽象程度和監測臺站的密集程度相互關聯,灰色到紅色漸變代表波形信息在定位過程中的參與程度越來越高。)

  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,已經取得瞭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瞭系列論文。