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马在田与反射地震学

时间:2010-09-18 14:51 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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马在田,中国科学院院士,现任同济大学海洋地质与地球物理系教授。辽宁法库人,1930年10月生。1950年至1952年在东北大学建筑系学习,后转入前苏联列宁格勒矿业学院地球物理系学习,1957年毕业于该校,获工程师学位。在发展我国反射地震学的理论与应用中,他做出了系统的和独创性的贡献,受到了国外同行的赞誉。他领导的科研组多次获奖,其中有陈嘉庚地球科学奖一次(1991)和国家科技进步二等奖一次及上海市科技奖等多项。在“八五”期间,他承担着国家自然科学基金会重大项目“油储地球物理学的理论与应用”的二级课题“多波多分量地震方法研究”,为反射地震学的发展做新的探索。

    由于马在田在科学研究和教学上做出了突出贡献,先后获得了全国教育系统劳动模范及人民教师的称号(1991)、上海市劳动模范(1991)、上海市科技功臣(1992)和全国五一劳动奖章及先进科技工作者称号(1992)。 

  一、在解决我国复杂地质构造的反射地震方法方面做出了显著成绩 

    反射地震学在石油等矿产资源的探测中有着特殊的不可替代的作用。但是,在解放前这门学科是一个空白。1950年我国才开始反射地震学的工作。50年代的初创时期,该学科主要是引用国外技术。在大庆地区发挥了它的先进技术的优势,找到了我国著名的大庆油田,同时在发展和总结自己的方法技术方面,也取得了显著的成就。但是,当使用大庆油田非常成功的“两高两低”地震反射法技术来解决华北地区,如胜利油田的石油地质构造问题时却遇到了不少难题。因为华北地区的地下构造十分复杂,而大庆地区相对简单些。华北地区属断陷盆地,储油构造断裂系统十分复杂,断块很小,断块宽度常常在几十米到二百米左右。沿用过去的成功技术来解决这类复杂地质构造问题表现为横向分辨率太低,在地震记录上断层不清,层位对比非常困难。因此,用反射地震资料解释不了这种地层的层位对比、断层分布,也绘制不出准确的构造图,从而也确定不了石油存储的有利部位,影响进一步钻探和油田开发。针对这种关键技术难题,马在田根据自己多年的研究与实践经验提出了一套完整的“突出反射标准层”的方法与技术,经过实际试验,证实了该项方法技术行之有效,从而解决了在复杂地质构造地区开展反射地震学方法与技术问题。该项成果在60年代被广泛应用,取得了良好的效果,成为当时卓有成效的先进方法与技术,推动了我国反射地震学的发展,并在实用中充分发挥了作用。“突出反射标准层”是以保持地震波振幅和波形特征为基础的地震数据采集技术。它是以弱化自动振幅控制和展宽接收装置的滤波频谱等最佳参数组合来实现的。这就是后来80年代发展的保持振幅的高分辨率处理的基本思想。因为它具有坚实的理论依据,从而取得了良好的实用效果,为迅速查明胜利、大港和华北等地的油田做出了历史性的贡献。 

  二、主持完成了我国第一个大型地震数据处理系统,填补了技术空白,对我国反射地震学的现代化起到先锋作用 

    60年代后期,发达国家地震反射数据开始了大型电子计算机的数据处理,处理后取得的地震剖面图的精度明显的提高,这一新技术在世界范围内加速了寻找大油田的进程。计算机在反射地震学的应用使得该学科迅速进入一个高新技术时代。但是,当时的中国正处于文化大革命中,加上当时的欧美发达国家对我国实行技术封锁,高效能的计算机是不能进口的。为了能够及时赶上国际先进技术水平,70年代初北京大学在石油工业部的资助下研制成每秒百万次浮点运算的电子计算机,可用作地震数据处理的硬件设备和通用软件。但是为了进行地震数据处理还需要进行专用的地震数据处理系统的研制,它包括几十个以反射地震学方法组成的算法及其软件模块和专用操作系统的研制。为此,在石油工业部地球物理局组成计算中心,马在田教授被授权担任完成此项工作的方法程序室主任之职,负责领导和参与这项系统工作。经过近2年的有几十名科技人员参加的这项系统研究工作圆满地完成了,于1974年处理出第一条“争气地震剖面”。它是在受到国际上技术封锁的条件下我国科学家和科技人员齐心合力独立完成的,从而填补了我国在大型计算机上处理地球物理数据的技术空白,也打破了当时发达国家对我国的封锁。当年来我国访问的法国专家看到了我们的“争气地震剖面”后,感到很惊讶。因为他们未曾料到中国能自己完成该项有相当难度的具有先进科技水平的工作。他说“很成功,非常好”。只有在这时,决定技术贸易禁运大权的西方国家的“巴黎统筹委员”才同意向我国出售大型计算机及地球物理数据处理系统。通过这项技术攻关,培养了我国第一批具有现代科技水平的地震数据处理专家,为我国反射地震学在新时期的发展准备了技术与人才。 

三、地震偏移成象研究取得高水平成果,产生很大国际影响 

    80年代发展起来的地震波偏移成象技术成为地震数据处理技术的关键,它使反射地震学在解决地学问题上又产生一次飞跃。因为它建立在波动理论基础上,使得地震数据经过计算机处理后能够保持更多的信息,为研究地球内部的结构提供更充分更直接更真实的资料和成果。对于精细研究地质构造、断层及各种地质特征有着特殊的前所未有的效果。因此成为80年代以来倍受重视的一项全新技术。这个首先由美国斯坦福大学著名教授J.Claerbout提出的波动方程有限差分偏移方法曾引起了很大的轰动效应。但是克氏方法用的公式近似程度低,只能解决简单的地质构造的地震成象问题,即限制地层倾角小于15°的情况,对于复杂地质构造该方法无力解决。由于客观存在的地质情况是多种多样的,这个局限也就妨碍了这一先进技术的广泛应用。因此,80年代有不少国际知名学者致力于解决此倾角局限性问题,以便用来解决复杂地质构造的地震成象问题。他们发表了不少论文。但由于没有在基本原理上得到突破,问题始终没有解决。马在田教授决心以此为研究方向,赶超世界先进水平。经过两年多的研究,提出了“阶数分裂法”的理论与计算技术来解决复杂地区地震偏移成象问题。于1981年在中美地球物理学术讨论会上以英文发表了“高阶近似有限差分偏移”,阐述了自己独特的学术观点。这篇论文发表后立即引起国际地球物理学界的重视。以后他又在国内外杂志上发表了这方面的系列论文,使地震偏移成象技术在理论和实用两个方面达到完善的程度。以高阶方程阶数分裂法为基础的成象新技术得到了国际同行的承认,被称之为“马氏方法”而被广泛引用。国内外一些知名学者将此方法写进了他们的专著中。根据该方法国内外许多石油公司和地球物理公司编制了相应的计算机软件用于地震数据的偏移成象处理,研究解决复杂地区的石油地质构造问题。马在田根据自己的多年研究成果写成的学术专著《地震成象技术》是我国在反射地震学方面具有代表性的一本学术著作,获得了第六届(1992)国家优秀科技图书一等奖。所发表的有关论文从80年代以来不断被国内外专家引用,引用的次数已近百次。80年代以来我国出访美国、德国、法国等国家的石油和地球物理界的代表团、组和访问学者经常会听到他们对“马氏方法”的赞扬。来我国访问的外国人和外籍华人中的地球物理学家和技术专家,包括IBM和CRAY计算机公司的专家都先后谈到马在田在地震偏移成象工作方面的历史性贡献。


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