北秦岭造山带二郎坪单元的形成时代与构造属性一直是争论的焦点，解决此问题的关键在于精确约束与俯冲相关的岩浆作用的时限和性质。本文对北秦岭东段二郎坪单元辉长岩开展了岩相学、锆石U--Pb年代学、全岩主微量元素地球化学和Sr--Nd--Hf同位素分析研究。地球化学特征表明，二郎坪单元辉长岩具有较低的w(SiO2)(49.61%～50.58%)，表现出富Na贫K的特征(Na2O/K2O = 8.44～14.09)；稀土配分型式呈右倾型，相对富集大离子亲石元素(LILEs)、亏损高场强元素(HFSEs)，具有Nb、Ta、Zr、Hf的负异常，Sr--Nd同位素组成略微富集，显示出岛弧岩浆岩的特征，具有CAB的性质，其原始岩浆来源于含角闪石的石榴子石相地幔源区的部分熔融，形成于岛弧环境，岩浆源区经历了俯冲流体的交代。利用锆石SIMS U--Pb定年手段获得二郎坪单元辉长岩加权平均年龄为(464 ± 2.9)Ma，限定其成岩时代属中奥陶世。结合区域地质资料和前人研究成果，认为二郎坪单元辉长岩是宽坪洋向北秦岭微陆块下南向俯冲的产物，但不排除商丹洋向北秦岭微陆块下北向俯冲带来的影响。

以华北克拉通北缘西部内蒙古武川地区早白垩世火山岩为研究对象，对其进行了LA--ICP--MS锆石 U--Pb定年。定年结果显示玄武粗安岩的形成年龄为(123±3)Ma(MSWD=2.63，n=16)，时代为早白垩世；流纹岩的形成年龄为(121±3)Ma(MSWD=0.02，n=13)，时代为早白垩世。早白垩世玄武粗安岩和流纹岩形成了典型的双峰式火山岩组合，应形成于大陆板内裂谷环境，该构造环境主要是由于华北克拉通北缘薄弱地带受到早白垩世蒙古—鄂霍茨克造山带造山后重力垮塌事件的远程作用而拉张，与古太平洋板块的俯冲作用并未有直接关系。

以金川铜镍硫化物矿床2号矿体为研究对象，开展了主量元素、微量元素以及铂族元素(PGE)地球化学特征研究，探讨金川矿床岩浆演化和成矿机制。结果显示，研究区岩矿石(La/Yb)N值为4.1，富集轻稀土；(La/Lu)N值为3.8，轻重稀土分馏；亏损高场强元素Nb、Th和Zr，表明矿体形成过程中存在地壳混染。2号矿体矿石中PGE总量高于岩石，是由于矿化作用导致PGE发生富集。岩矿石中存在PGE分异，主要富集低熔点组PGE(Rh、Pt、Pd)。基于研究结果，推测研究区母岩浆为地幔中等部分熔融形成的玄武质岩浆，主要成矿机制是深部熔离--贯入机制。

陆丰凹陷文昌组深层砂岩储层是珠江口盆地珠一坳陷最重要的油藏储集岩之一，而凝灰质发育导致储层致密，渗透率呈现低渗、特低渗特征。由于凝灰质影响，该区成岩作用及其展布表现出特殊性。运用偏光显微镜在对凝灰质砂岩储层的成岩作用、自生矿物转化及孔隙类型详细观察的基础上，结合扫描电镜、孔渗测试及测井资料分析，对陆丰凹陷文昌组凝灰质砂岩储层成岩相及其发育模式进行了研究。结果表明，凝灰质蚀变作用是影响储层物性的主要成岩作用，其次是压实作用和溶蚀作用。依据各种成岩作用强度及其组合，储层整体可以分为5种成岩相：①中压实--弱胶结--凝灰质中等溶解相(Ⅰ类)；②中强压实--弱胶结--凝灰质强溶解相(Ⅱ类)；③中强压实--磷灰石中强胶结--中等溶解相(Ⅲ类)；④中强压实--高岭石中强胶结--弱溶解相(Ⅳ类)和⑤强压实--弱胶结--弱溶解相(Ⅴ类)。其中Ⅰ类成岩相为优质成岩相(孔隙度均值为13.4%、渗透率均值为5.4×10-3 μm2)，Ⅱ类成岩相为有利成岩相(孔隙度均值为15.4%、渗透率均值为1.5×10-3 μm2)，Ⅲ类和Ⅳ类成岩相为潜在有利成岩相(孔隙度均值为15.0%、渗透率均值为1.0×10-3 μm2)，Ⅴ类成岩相为不利成岩相。受大气水淋滤和有机酸溶蚀等影响，陆丰凹陷文昌组深层砂岩储层主要发育Ⅱ--Ⅲ--Ⅳ--Ⅴ和Ⅰ--Ⅴ两种成岩相组合模式。成岩相与储层质量密切相关，通过识别优质成岩相可以预测有利储层分布，为油气勘探提供地质依据。

为了评价四川盆地东部震旦系—下寒武统天然气勘探前景，在区域沉积--构造背景分析基础上，利用实测烃源岩总有机碳含量(TOC)、测井和二维地震数据，预测了下寒武统有效烃源岩；综合分析中三叠世末震旦系顶面古构造和下寒武统生烃中心分布，预测了有利油气聚集区。研究结果表明：晚震旦世至早寒武世强烈的沉积--构造分异导致在中上扬子地区形成台内断陷/裂陷槽、台内凹陷和台内凸起；四川盆地东部主要位于台内凸起，有效烃源岩厚度为50～150 m；习水—南川—石柱一带厚度小于30 m，有效烃源岩发育较差；平面上围绕四川盆地东部发育4个由裂陷槽和台内凹陷控制的烃源岩厚度中心及其对应的生烃中心，能够为震旦系—下寒武统提供充足的油气；四川盆地东部天然气勘探前景较好，川中古隆起及其围斜区是有利油气聚集区。

水下就位熔岩流是盆地充填的重要类型，但相结构模式、储层分布规律和潜力特征还不清晰。为了阐明这些关键要素，本研究选取义县地区出露的义县组水下就位熔岩流作为研究对象，利用地质调查、岩矿鉴定和图像分析等方法开展岩石类型、岩相和储层特征研究。结果表明：①水下就位熔岩流岩性主要由熔岩和玻质碎屑岩组成，为喷溢相水上喷发水下就位熔岩流亚相，具体包括复合熔岩流和原地碎屑堆积两种微相，微相叠置关系呈现以复合熔岩流微相为主体、以原地碎屑堆积微相为主体和两种微相比例相当三种；②垂向上相序有原地碎屑堆积微相--复合熔岩流微相和只有原地碎屑堆积微相两种，横向上相序为复合熔岩流微相--原地碎屑堆积微相；③在研究区共识别出4类8型孔隙，复合熔岩流微相储层以气孔和淬火缝为主，原地碎屑堆积微相储层以次生溶蚀孔为主，面孔率分析结果显示原地碎屑堆积微相的储层好于复合熔岩流微相的储层，推测水下熔岩流前缘部分可能好于其根部。

通过岩心热物性测试、地热井生产数据分析，结合数值模拟技术对松南中央隆起带青山口组聚热机制、地热井温度恢复规律等方面开展研究，对比不同构造部位、不同埋深的地热储层及生产井的共性与差异，笔者总结了盆地型地热资源聚热机制及其对生产井的影响规律。结果表明：青山口组中部温度在45～165 ℃之间，凸起部位温度明显高于凹陷部位，温度最大相差达100 ℃；同时地热井开采模拟显示，持续开采30 a凸起部位较凹陷部位井的流体温度降低更为缓慢，降幅相差约7 ℃。综合地质结构、断裂系统、构造格局分析，认为凹凸相间的构造格局是松南中央隆起带青山口组储层主要聚热机制，并且在相似条件下，构造凸起部位在地热井开采过程中，温度降低幅度较构造凹陷部位缓慢，可持续开采的时间更久。

重力及其梯度数据可有效反映地下密度变化。为获得高分辨率的密度结果，笔者基于重力及其梯度数据的物性一致性特征，提出一种重力及其梯度数据协同反演方法，该方法将单分量数据的反演结果作为重力及其梯度数据联合反演的约束项，能够更好地结合不同分量数据的分辨率特征。模型实验表明，与单分量反演和交叉梯度反演方法相比，所提出的方法可以得到更高分辨率的反演结果，并且具有较强的抗噪能力。证明了基于物性一致性的重力及其计算梯度数据协同反演仍然可以得到高分辨率的结果。将该方法应用于长白山卫星重力及其计算梯度数据，获得的密度反演结果揭示了该地区的岩浆系统。

地表植被生物量是表征土壤碳储量的重要指标，为明确吉林省地表植被生物量时空分布变化及主要驱动因素，笔者基于多源遥感数据计算了吉林省地表植被生物量，以归一化植被指数、地表温度、土壤湿度、土地覆被数据、数字高程模型、坡度和坡向为驱动因素，通过2010—2015年及2015—2020年的地表植被生物量变化利用随机森林与元胞自动机耦合的模型分别模拟了2020年和2025年吉林省地表植被生物量的空间分布，随机森林的重要性排名表明归一化植被指数、地表温度、土壤湿度及土地覆被是影响吉林省地表植被生物量分布的关键驱动因素。

活动断裂是地震、滑坡等地质灾害的直接诱因。为进一步查明活动断层的空间分布对浅地表活动的影响，评估地质灾害危险性以及城市建设区域选址，本文以银川平原1 ∶20万重力数据为基础，采用小波分析手段在研究区内截取6条重力剖面，选取的剖面穿过区内主要断裂构造，运用边界识别、欧拉反演、人机交互反演等多种方法对重力异常数据进行处理。根据处理结果对研究区内断裂构造进行解释，明确了区内银川断裂和芦花台断裂的顶面埋深、倾角和位置等具体参数，进一步补充、完善了对银川平原断裂体系的认识。

为解决反循环气动潜孔锤在钻进过程中岩石重复破碎及排渣效率低下的问题，笔者基于NGQ--320反循环气动潜孔锤设计了进气端分流引射接头。该接头可实现潜孔锤供气量的动态调节，其引射结构可以将部分压缩气体引入中心通道，对井底流场产生泵吸作用的同时改善冲击机构的动力供给；同时采用CFD技术研究了分流引射接头局部流场，分析了喷射孔夹角、喷射孔开口深度、喷射孔直径和喷射孔偏转角度等参数对中心通道抽吸性能的影响，确定了各项结构参数的较优取值。结果表明，分流引射接头在喷射孔开口深度320～330 mm、喷射孔夹角30°～35°、喷射孔直径12 mm、喷射孔偏转角11°～13°的情况下具有较好的抽吸性能。

南海北部陆坡神狐海域是中国天然气水合物首次试采区，90%以上的水合物储存在泥质粉砂地层中。为实现天然气水合物的高效开发，必须提高泥质粉砂中天然气水合物的平均产气速率和能量效率比。笔者以泥质粉砂作为水合物合成基底，对合成的甲烷水合物开展了微波加热分解实验，研究了加入不同种类铁磁性颗粒对甲烷水合物分解的影响规律。试验结果表明，在平均产气速率和能量效率比方面，加入铁钴合金粉末的实验组表现最佳，相较空白组提高22.66%。加入纳米钡铁氧体颗粒对反应前期分解效率具有显著促进作用，纳米颗粒的小粒径和大比表面积有助于其均匀分布，优化了润湿性和表面张力，降低了“贾敏效应”。经Avrami模型分析表明，铁磁性颗粒对微波分解水合物具有良好的促进作用，其中纳米钡铁氧体效果最显著。

大兴安岭阿尔山地区宝力高庙组为一套以沉积碎屑岩、安山岩为主的陆相沉积-火山岩系，经历了区域变质作用后转变为低绿片岩相。笔者对宝力高庙组浅变质岩开展了锆石U-Pb定年、地球化学的研究，结合岩性岩相学和变质变形特征，试图恢复其原岩建造，并在此基础上，探讨了沉积背景。结果表明，阿尔山地区变质安山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(312.1±1.2)Ma，地质时代属晚石炭世—早二叠世，将其厘定为宝力高庙组，原岩组合属典型的滨湖相陆源中酸性火山-沉积建造，沉积构造环境为活动大陆边缘的弧内盆地，与区域上二连—贺根山蛇绿—增生杂岩带晚石炭世—早二叠世时期的构造环境一致。

为厘清渤海湾盆地莱州湾凹陷近源砂质辫状河三角洲沉积特征和储层发育规律，应用地震、钻测井资料、岩心观察及粒度分析等资料分析，总结K油田沙三上段的沉积特征。研究结果表明K油田沙三上段可识别出辫状河三角洲平原、辫状河三角洲前缘及辫状河前三角洲等3种亚相，进一步划分出辫状河道、冲积平原、水下分流河道、河口坝、席状砂及水下分流河道间等6种沉积微相，不同沉积微相的粒度分布特征明显不同；沙三上段发育一套完整的升降旋回，初期主要发育水下分流河道沉积，砂体储层厚度4～9 m，河道末端发育河口坝，砂体储层厚度3～8 m，分流河道平面分布范围最大，是该地区重要的储集层；之后湖平面逐渐上升，河口坝平面发育范围达到最大，至最大湖泛面后湖平面缓慢下降，并在沙三上段顶部发育辫状河三角洲平原亚相，砂岩厚度减薄至2～5 m。

为系统认识珠江口盆地白云凹陷超深水区层序界面识别和沉积环境演变, 笔者采用白云凹陷已 钻 A1 井晚渐新统珠海组—早中新统珠江组碳酸盐岩层段微量元素和常量元素数据开展综合分析, 研究 表明: ①通过 Pb､ Zn､ Rb､ Al 2O3 ､ Fe2O3 ､ Th / U 比值等参数的变化特征识别了 SB24. 80､ SB23. 03 和 SB21. 00 共 3 个三级层序界面; ②利用 Sr/ Ba､ V/ Ni､ Sr/ Cu､ Al 2O3 / MgO､ MgO/ CaO 比值的变化证实 样品段以干热气候､ 海平面相对上升的沉积环境为主; ③通过 V/ Cr､ Ni / Co､ V/ (V + Ni) 等比值表 明, A1 井碳酸盐岩主要发育在氧化环境的古海洋水体中, 水体较浅, 晚期水位上升趋向于贫氧环境, 直至 “淹死” 终止碳酸盐岩发育｡ 

油气沉积盆地拥有丰富的地热资源。由于我国能源供需紧张，油田地热资源开发日益受到重视。为满足吉林油田A1站原油加热和输运能耗需求，笔者以吉林油田A1区块青三段低孔、低渗碎屑砂岩地热储层为研究对象，采用场地试验和数值模拟相结合的方法，识别了地层物性参数，优化了开采速率等关键工程参数，分析了研究区地热资源可持续开发潜力。结果表明吉林油田A1站需要设计两眼注入井和两眼生产井可满足现场用热需求。地热水开采速率可达1 400 m3/d，且10年周期内地热开采温度保持在67 ℃以上。

为解决廊固凹陷万庄地区沙三段地层勘探开发程度低以及油藏单元各要素认识不成熟的问题，从而推进油气藏评价与建产工作，笔者采用了一种综合测井解释结论资料、试油和生产动态等资料相结合的方法，对沙三段地层的油藏单元进行了详细的研究。通过梳理砂体展布与构造特征，对各油藏单体的连通关系进行了分析，重新厘定了单元边界，并明确了油气藏有利发育单元。研究结果表明：研究区纵向上可以分成12套单元层系，其中Es32底各层系油藏单元主要发育于T12、Q56、T47和Q87区块。Es33上各层系油藏单元较多，Es33下各层系油藏单元数量有所减少，主要集中于T12区块。总体上看，各区块主要油藏单元仍然以构造控制为主，断层发挥着重要遮挡作用。此外，河道化砂体上倾尖灭与断层配合也可形成众多构造-岩性圈闭，是油气藏发育有利位置。

针对传统绕射波与反射波分离方法易造成有效信号丢失的问题，本文利用二维变分模态分解(2D-VMD)进行探地雷达(GPR)数据的绕射波与反射波分离。对二维GPR数据进行2D-VMD分解后，可得到包含从低频低波数到高频高波数的各阶模态分量及各阶模态分量的F-K谱。通过分析绕射波与反射波在频率-波数域的差异，分别重构绕射波与反射波对应的模态分量，得到分离后的绕射波与反射波数据。数值模拟与实测数据处理结果表明，相比于传统方法，该方法可以有效分离绕射波与反射波，并且不损失任何有效信号。

为解决城市物探工作中由于勘探场地的监管限制导致无法进行长时间数据采集工作的问题，笔者使用超短时长被动源噪声数据，通过相位加权叠加互相关函数法提取出频散曲线，并对基阶频散曲线反演得到一维横波速度剖面，以一维横波速度剖面为初始模型反演得到第二阶段反演结果，指示出地下空洞的存在。研究结果表明超短时长被动源面波成像方法在空洞识别方向应用的可行性。

火山喷发往往是由地壳内部岩浆活动引起的，通过监测火山区地表形变可以有效反演出地下岩浆的状态。为监测火山区地表形变，笔者选取日本樱岛火山为研究区域，采用SBAS-InSAR技术对2019—2021年间共计75景Sentinel-1A影像进行处理。结果表明，樱岛火山处于比较活跃的阶段，监测期间樱岛火山总体处于沉降状态，平均形变速率为-10.05 mm/a。最大沉降区域为火山中心地带，累积形变量为-62.72 mm，并且在时间上具有明显的季节变化特征；抬升主要发生在火山外围区域，其中最大抬升发生于樱岛东南侧，监测期间累积抬升108.71 mm。

为解决矿山隐蔽采空区安全隐患问题，笔者采用地质雷达法、高密度电阻率法、瞬变电磁法、地震法、可控源音频大地电磁法和音频大地电磁法等探测手段，对内蒙古自治区苏尼特右旗巴彦敖包萤石矿进行了采空区探测方法优选研究。综合该萤石矿床的地质-物性特征与物探结果，采用地质雷达和高密度电阻率法联合探测的技术组合可以有效探测其中隐蔽采空区的分布，并成功查明了研究区90 m深度范围内隐蔽采空区的空间分布情况，钻孔验证和3D激光扫描也充分证明该探测方法组合准确可行。

当含水岩溶构造体存在时，浅部地层温度场会产生变化。浅层测温法可以简单快速地获得浅层地温数据，通过温度差异反演出岩溶构造的分布。为了研究以贵州省盘州市某场地及其周围场地为对象时，浅层测温技术探测岩溶管道构造体的可行性，笔者采用数值模拟方法。结果表明：构造体不同的埋深会显著改变浅部地层的温度，对于单个岩溶构造体(等效直径为0.5 m，水温12 ℃)，可探测深度极限约为66 m；在管道内流体的温度为12 ℃时，岩溶管道构造体有效流动截面积的增大会降低浅部地层温度，等效直径在0.1～1.0 m区间内改变时，2.0 m处地层温度的变化在0.02 ℃以内，这使得利用浅层测温法识别岩溶构造体的有效流动截面积变得困难；流体温度在一定范围内(12～18 ℃)的变化会改变浅部地层温度，尤其是低温流体的影响更为明显。

近年随着地热能和增强型地热系统(EGS)的不断普及，越来越多的诱发微震事件也由此产生。为探讨地震活动的机制及查明实际工程中潜在的诱发微地震风险，笔者将位于海南省海口市的水力压裂场地作为研究区，通过收集相关地质和重磁勘探资料，建立二维地质模型，并模拟分析了断层面孔隙压力和孔隙弹性效应的时空演化过程，进行了诱发地震风险性评估和震级预测。结果表明：在研究区的流体注入会导致附近断层的应力发生改变，致使可能引起微小的断层活化现象，但由此产生的地震震级较小，工程风险较低。

以某抽水蓄能电站大坝工程混凝土面板为例，采用新型单组分喷涂聚氨酯防水涂料对改进大坝工程止水性进行试验研究，分析涂料本身性能、涂层抗渗能力、涂层附着力以及耐候性能。结果表明，该新型单组分喷涂聚氨酯防水涂料具有优异的拉伸性能、良好的耐久性能和优异的黏结性能，可有效改进蓄水大坝工程的止水性。

为了探究地下水饮用水源地水质现状，运用数理统计、piper图、Gibbs 图、环境背景值统计等方法研究中山市地下水饮用水源地及其周边水化学特征及形成机制。结果表明，研究区内地下水呈现弱酸性和低矿化度，Na+ 和width=35,height=17,dpi=110是地下水中主要离子，水化学类型以HCO3-Na·Ca型为主。水化学组成受大气降雨-岩石风化联合作用，阳离子交换作用较为强烈。长期大量的酸雨、包气带土壤及含水层对酸沉降的缓冲能力较差和碱土金属、CO2以及碳酸盐的水解是造成地下水pH值降低的主要原因。

以四川盆地西南部出露的中二叠世栖霞组张村剖面为例, 基于岩相学基础, 首先利用 X 射线衍 射法 (XRD) 确定白云岩的副矿物含量, 再利用电感耦合等离子体质谱法 (ICP⁃⁃MS) 分析白云岩的 稀土元素, 研究白云岩储层地球化学特征和流体来源｡ 结果表明: 白云岩副矿物为石英和长石类矿 物, 含量均较低, 范围为 0 ~ 4. 5% ｡ 白云岩稀土元素含量偏低, 范围为 1. 64 ~ 3. 24 μg / g, 呈现轻稀 土亏损, 重稀土富集的分馏特征｡ 分别用后太古代以来澳大利亚平均页岩和海水标准化方式, 鞍形白 云岩均呈明显的铕正异常, 显示热液流体的参与｡