接收函数技术迎新一轮跃升:密集台阵与智能算法助力透视地壳至地幔关键界面

长期以来,地球深部结构探测一直面临“看得见却看不清”的难题。传统接收函数方法主要受限于0.2-1Hz低频段,只能识别数百公里尺度的界面,对更精细的结构分辨能力不足。造成这个瓶颈的原因既包括早期地震台站分布稀疏、计算能力有限等客观条件,也与依赖人工处理、效率偏低的数据流程有关。随着“十三五”国家重大科技基础设施建设项目推进,我国建成全球最大规模的地震观测网络,台站间距由百公里级缩小到万米级。观测密度大幅提升带来数据量快速增长,仅松辽盆地实验区一次观测就可获得49个地震事件的叠加数据。数据增长也推动了方法升级,科研团队通过三方面突破实现跨越:数据处理上,引入智能算法将信号筛选效率提升约千倍,使毫秒级的微弱异常更容易被识别;在成像技术上,结合50Hz以上高频采样与多频联合反演,首次更清晰呈现地壳内几公里尺度的结构细节;在探测模式上,波场干涉技术在一定程度上突破台站分布限制,使远程“遥感”向更接近目标区的“显微”观测拓展。中国地震局专家表示,这一进展具有双重意义:在科学研究上,为板块俯冲、岩浆活动等深部过程提供新的观测与解释路径;应用上,有望提高矿产资源勘探的精度,并增强地震灾害预警有关能力。不过,深入发展仍需解决若干关键问题,包括高频信号衰减的有效控制、智能算法可解释性提升等。根据《地球与行星物理论评》预测,未来五年将是持续攻关的重要窗口期。我国已开展高频反褶积算法研发与干涉成像试验,并计划在川滇、华北等重点区域推进示范应用。随着“地球深部探测计划”专项持续实施,该技术有望揭示更多地球内部结构与动力学信息。

看清地球深处,不仅取决于观测是否足够密、记录是否足够多,更取决于能否把海量数据转化为可靠的结构信息;接收函数方法的再次升级表明,地球科学的突破往往发生在“数据增长”与“方法创新”的交汇处。面向未来,只有把精细成像能力做实、把不确定性说明白、把多源信息有效融合,才能让每一次地震记录更好服务于对地球深部过程的科学理解与现实需求。