杨文采_中国科学院院士、地球物理学家

杨文采

中国科学院院士、地球物理学家

杨文采，1942年10月3日生于广东大埔，地球物理学家，中国科学院院士，中国大陆科学钻探主要参与者，现任浙江大学地球科学学院教授，曾任中国地质科学院地质研究所研究员。

人物经历

1942年，出生于广东省大埔县。

1964年8月，毕业于北京地质学院后，到地质部物探研究所工作。

1964年9月-1981年10月，任原地质部物探研究所工程师、课题组长。曾为阿尔巴尼亚设计和制作了RM-1型物探多用电阻网模拟计算机。

1970年，提出了重力和地磁异常在频率域的解释理论与方法。

1981年，公派赴加拿大 McGill大学进修，后考取该校博士研究生，并于1984年5月取得地球物理学博士学位。

1984年，回国后，杨文采应聘在北大讲授“地球物理反演方法”，并继续从事应用地球物理学中反演方法的研究。1984年6月至1991年11月，任原地质矿产部北京计算中心高级工程师、项目组长。

1987年10月至1988年9月年，赴英国帝国理工学院作博士后研究。1989年，出版了专著《地球物理反演与地震层析成像》，系统总结了地球物理反演这方面的研究成果。

1992年12月至1996年5月，任地质矿产部地球物理与化学勘查研究所所长、教授级高级工程师，中国地质大学兼职教授、博士生导师。1996年6月至2006年，中国地质科学院地质所研究员，中国大陆科学钻探工程中心副总指挥，地球物理子工程负责人。同济大学兼职教授、博士生导师。1999年至2000年，31届地质大会K13组召集人，国际地科联邀请。

2005年，增选为中国科学院院士。

2017年3月9日，杨文采全职加盟浙江大学地球科学学院。

主要成就

科研成就

杨文采主要从事地球物理正反演理论方法研究，并将此理论应用于地壳上地幔、油气与矿产勘查及重大建设工程基础调查。在应用地球物理的反演理论与非线性地震反演方法、大地构造物理学等方面取得重要研究成果。特别是统一了各种物探方法反演的数学物理方程表达，首次提出非线性地震混沌反演的理论与方法，发现并判识了中国东部岩石圈地幔内部存在多组层状反射体等方面，推动了地球物理学相关领域的研究。

杨文采在泛函分析的基础上建立了一个对各种勘探地球物理方法都适用的反演理论框架，改进了多种地震反演方法。以混沌理论、非线性地震反演方法，开拓了非线性地震反演的新方向，将该理论与方法应用于矿产勘察及建设工程基础调查，对大陆科学钻探主孔岩性构造进行了预测，后续的岩心钻探结果基本证实。根据第一手资料提出了陆—陆深俯冲的几何模式，得出了陆—陆深俯冲的规模和造成壳、幔相互作用的定量概念。同时，发现中国东部岩石圈地幔内部存在全球罕见的水平层状反射体，改变了前人认为拉张区岩石圈地幔因缺乏反射为相对透明的看法。

（1）地球物理反演的理论和应用

地球物理学是通过观测数据来解译地球内部组构的学科，极其复杂的地球组构的定量解译在地球物理学中被称作“反演”。杨文采在留学时意识到研究反演（逆）算子的构成、性质和用于计算时的稳健性有可能促进勘探地球物理学的发展。他在以下三个方向上发展了地球物理反演的理论：（1）统一性, 即在泛函分析的基础上建立了对各种勘探地球物理方法都适用的反演理论与方法。他建立起适用于地震、电磁与重磁等各种地球物理勘查方法的统一的反演理论和一整套广义线性反演方法，包括地震道广义线性反演、位场数据广义线性反演、以及应用于多种不同类型数据作输入的联合反演方法等。（2）适应性。他针对地壳物质高度不均匀性，提出适用于大扰动和非水平层状介质中声波方程反演与地震波速成像方法, 和跨孔地震层析成像的级联法。（3）非线性。他从混沌理论出发，探索非线性地震反演的规律性，证实非线性迭代过程可与非线性动力系统的混沌运动作类比；发现非线性地震反演过程的混沌行为，可以划分为类似于相变的几个阶段。同时，他应用混沌理论科学地定义了非线性地震反演的控制参数，明显提高了地震反演的分辨率,开拓了非线性地震反演的新方向。1989年他的专著“地球物理反演与地震层析成像”被授予地质矿产部科技成果二等奖，先后为北大、同济等高校作为研究生教材或主要参考书。

（2）应用地球物理学研究前沿的开拓

杨文采以发展地球物理反演理论为研究核心，致力于示范性地将理论研究成果应用于地壳上地幔研究、油气与矿产勘查及重大建设工程基础调查,开拓应用地球物理学的研究前沿包括应用地震层析成像、油储反射地震、与二维小波变换和多尺度分析等。1980年代，研究出基于弯曲射线追踪的跨孔地震层析成像方法，指导了黄河小浪底水利枢纽工程地下电站基础的层析成像，为后续工程所验证，做出了示范。他针对传统地震CT算法的缺陷与工程地震的特点，又研究出改进的阻尼最小二乘QR分解算法，大大提高了地震层析成像方法的精度与稳健性。还指导和参与了小丰满电站大坝病害检测、长江口上海排污总管破裂情况调查等一系列疑难工程，把地震层析成像迅速推向实用。杨文采参与发起国家自然科学基金委“八五”重大项目“陆相薄互层油储地球物理学理论与方法”的立项,并在油储反射地震学理论研究中取得突出进展。他应用非线性反演理论，开拓了基于混沌反演进行油气储层追踪的方法技术，在大庆油田等地区取得广泛应用。针对油气田开发后期含油层为含水层包围等情况，提出和跨孔地震层析成像的级联法与逐次线性化反演方法，在华北油田查明了老油井间的剩余油层，为地震层析成像在油气田开发中的应用提供了范例。他首先应用二维小波变换和多尺度分析方法于位场处理解释，进行了中国重力异常的多尺度分析，指出中国特大型成矿区分布与各阶小波细节的相关性。这种方法应用于东海油气盆地深部构造分析，也取得了良好效果。上述三方面的研究成果不仅为上世纪末应用地球物理学的发展作出了贡献，还为岩土力学与其它相关工程科学所重视。

（3）地壳上地幔的深反射地震研究

1996年国际大陆科学钻探计划（ICDP）成立，邀请杨文采研究员担任ICDP第一届科学顾问组（SAG）成员。1997年初，他与许志琴院士等七位中外科学家一道提出了举世瞩目的中国大陆科学钻探项目。在“中国大陆科学钻探选址国际会议”上，以系统准确的地球物理资料与深入的科学分析论证了大陆科学深钻的最佳选区，为与会中外专家所赞同。同年地质矿产部任命他负责中国大陆科学钻探的地球物理调查，他提出了以高阶X平方分布作为地震剖面优化的新处理准则，并据此建立了深反射地震资料处理软件系统和中国第一个深反射地震资料处理中心。他根据第一手资料进一步搞清了苏鲁与东大别等地区的地壳上地幔构造，提出了扬子克拉通向北俯冲的几何产状模式，计算了深俯冲造成的地壳缩短,和大陆地壳进入地幔造成的浮力和元素的回收量，得出了陆—陆深俯冲的规模和造成壳幔相互作用的定量概念提出应用地震组构判识来研究地壳演化和壳--幔相互作用的原理及根据。他定义了一种新的地震组构--地震岩浆拱弧构造，指出了这种组构的地幔岩浆侵位成因和分类。他发现中国东部岩石圈地幔内部存在全球罕见的多层反射体，改变了前人认为拉张区岩石圈地幔因缺乏反射相对透明的看法, 并提出相应的模型,说明地幔多层反射体源于中生代地幔减薄作用。2001年，科学钻探计划得到国家批准，他任中国大陆科学钻探工程中心副总指挥、地球物理子工程负责人。他设计和负责实施了中国结晶岩区首次三维和数字三分量反射地震调查，提交了高质量的深反射地震剖面和三维数据体，为大陆科学钻探孔区地质构造研究提供了优质资料, 并对大陆科学钻探主孔岩性构造进行了预测，为后续的岩心钻探基本证实。

（4）跨孔CT

杨文采还致力于将此理论与方法广泛应用于油气与矿产勘查及重大建设工程基础调查。20世纪80年代，他研究出基于弯曲射线追踪的跨孔CT方法，计算出了准确的波速层析图，为后续工程所验证，为地震层析成像工程勘察中的应用作出了示范。他还解决了冀东油田储层跨孔地震层析追踪、北京机场高速路立交桥墩质量监测等一系列疑难工程，把地震层析成像迅速推向实用。1990年，应中国工程勘察协会的邀请，他为地震层析成像工程应用编写了规范性手册。

扬文采和大陆科学钻探中心的同事们发表了50多篇跨学科的论文，已为《Science》、《Tectonophysics》、《Episodes》和《J. Geology》等国际性地学期刊文献引用，7次应邀到世界地质大会、深海钻探计划年会等会议作特邀的报告，为日本“岛弧”等学术期刊审稿，并被聘为在巴西召开的31届国际地质大会K13专题召集人。

2007年7月，他获ELSEVIER国际出版公司 “2003-2007被引用最多的论文作者奖”，其发表在《Tectonophysics（大地构造物理学）》期刊的论文：“中国东部水平地幔反射：岩石圈减薄的证据”一文，被评为该刊近四年引用最多的论文。

论文：

著作：

1：杨文采，1989《地球物理反演与地震层析成像》，北京，地质出版社。

2：杨文采、李幼铭，1993《应用地震层析成像》，北京，地质出版社。

3：杨文采，1997《地球物理反演的理论与方法》，北京，地质出版社。

4：杨文采，1999《后板块地球内部物理学》，北京，地质出版社: 1-142。

5：YANG Wencai，P. Robinson, FU Rongshan and WANG Ying，2001《Geodynamic Processes and Our Living Environment》，Geological Publishing House: 1-201。

6：杨文采等，2005，《苏鲁大别地球物理与壳幔作用》，地质出版社。

7：侯遵泽杨文采，2012《小波多尺度分析应用》，科学出版社。

荣誉表彰

2005年增选为中国科学院院士。