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基于波形的多尺度地震定位方法的最新进展与挑战

我校地球科学与信息物理学院谭静强教授领衔的跨学科研究团队在Reviews of Geophysics发表了题为“Recent advances and challenges of waveform-based seismic location methods at multiple scales”的长篇论文，系统研究了新型波形类定位方法在多尺度地震定位中的重要进展和应用前景。中南大学为第一及通讯作者单位，博士后李磊为论文第一作者，谭静强教授为唯一通讯作者。论文合作者还包括德国地球科学中心、德国汉堡大学、法国巴黎大学、法国格勒诺布尔大学、荷兰乌得勒支大学、捷克科学院、罗马尼亚地球物理研究所等5个国家的高校和科研机构的7名学者。近日，我校地球科学与信息物理学院谭静强教授领衔的跨学科研究团队在Reviews of Geophysics发表了题为“Recent advances and challenges of waveform-based seismic location methods at multiple scales”的长篇论文，系统研究了新型波形类定位方法在多尺度地震定位中的重要进展和应用前景。中南大学为第一及通讯作者单位，博士后李磊为论文第一作者，谭静强教授为唯一通讯作者。论文合作者还包括德国地球科学中心、德国汉堡大学、法国巴黎大学、法国格勒诺布尔大学、荷兰乌得勒支大学、捷克科学院、罗马尼亚地球物理研究所等5个国家的高校和科研机构的7名学者。Reviews of Geophysics是由美国地球物理学会（AGU）主办的学术期刊，其影响因子在最新的汤森路透期刊引证报告（JCR）中位居地球化学和地球物理类的第一位。作为只接受约稿的同行评议期刊，该期刊每年只发表约25篇论文，内容涵盖地球物理学、大气科学、海洋科学及空间物理等所有地球和空间科学领域。谭静强教授团队此次发表的论文被选为该刊2020年第1期（Volume 58, Issue 1）的封面文章。论文基于团队长期研究成果，从页岩水力压裂诱发地震监测技术需求的背景出发，结合数字化地震仪器和高性能计算技术快速发展的趋势，对新型波形类震源定位方法进行了及时、全面而系统的梳理和总结，着重分析了相应的方法学进展和面临的主要技术挑战，介绍了该方法在声发射、微地震、诱发地震和天然/火山地震等多尺度地震定位中的应用现状，有助于推动地震监测方法在多学科领域以及跨尺度工程应用中的融合与发展。与传统的走时反演定位法不同，新型波形类方法能同时利用幅度和走时信息。论文详细阐述了该方法的兴起缘由和发展历程，深入分析了方法原理和分类。该类方法可被分为波形叠加法、逆时成像法、波前属性层析成像和全波形反演等四种类型。波形叠加法和逆时成像法依赖于地震数据的密集采样，全波形反演法虽然考虑了原始数据中的更多细节信息，但在实际应用中仍然面临计算量大、反演不稳定等挑战，波前属性参数类似于走时信息，可以看作是原始波形数据的抽象。波形叠加法平衡了地震数据的冗余度，既考虑了密集采样条件下的初至波波形信息，也应用了数据抽象后的走时信息，是目前最成熟也最成功的波形类定位Reviews of Geophysics是由美国地球物理学会（AGU）主办的学术期刊，其影响因子在最新的汤森路透期刊引证报告（JCR）中位居地球化学和地球物理类的第一位。作为只接受约稿的同行评议期刊，该期刊每年只发表约25篇论文，内容涵盖地球物理学、大气科学、海洋科学及空间物理等所有地球和空间科学领域。谭静强教授团队此次发表的论文被选为该刊2020年第1期（Volume 58, Issue 1）的封面文章。论文基于团队长期研究成果，从页岩水力压裂诱发地震监测技术需求的背景出发，结合数字化地震仪器和高性能计算技术快速发展的趋势，对新型波形类震源定位方法进行了及时、全面而系统的梳理和总结，着重分析了相应的方法学进展和面临的主要技术挑战，介绍了该方法在声发射、微地震、诱发地震和天然/火山地震等多尺度地震定位中的应用现状，有助于推动地震监测方法在多学科领域以及跨尺度工程应用中的融合与发展。与传统的走时反演定位法不同，新型波形类方法能同时利用幅度和走时信息。论文详细阐述了该方法的兴起缘由和发展历程，深入分析了方法原理和分类。该类方法可被分为波形叠加法、逆时成像法、波前属性层析成像和全波形反演等四种类型。波形叠加法和逆时成像法依赖于地震数据的密集采样，全波形反演法虽然考虑了原始数据中的更多细节信息，但在实际应用中仍然面临计算量大、反演不稳定等挑战，波前属性参数类似于走时信息，可以看作是原始波形数据的抽象。波形叠加法平衡了地震数据的冗余度，既考虑了密集采样条件下的初至波波形信息，也应用了数据抽象后的走时信息，是目前最成熟也最成功的波形类定位方法。论文还着重分析了现阶段波形类方法在速度模型依赖性、成像分辨率特征和计算成本等方面存在的研究难点和应用挑战，为后续的研究工作指明了方向。据统计，我国页岩气可采资源量居世界第一位，页岩油可采资源量居世界第三位，非常规油气资源探采涉及一系列十分复杂的地球科学问题，近年来已发展成为地球科学的热点和前沿。谭静强教授团队聚焦页岩油气地质与地球化学、页岩储层改造及其环境影响等领域的应用性基础研究和交叉科学研究，已经取得了较为突出的科研成果，在Reviews of Geophysics, AAPG Bulletin, Fuel, Marine Petroleum Geology, Rock Mechanics and Rock Engineering等地学、能源和工程领域著名期刊发表了系列论文。

中南大学 2021-04-11