火山岩储层评价是油气藏开发的重要基础，需要根据储层特征和资料特征来优选参数形成针对性的评价方法。渤海湾盆地莱州湾凹陷南斜坡带中生界火山岩的已有钻井获取了丰富的岩心、特殊测井和常规测井资料，为开展多参数的储层定量评价提供了资料基础。本文以此为例开展莱州湾凹陷K油田中生界火山岩储层定量评价方法研究。结果表明：研究区火山岩储层主要为孔隙-裂缝型储层，裂缝是影响储层品质的重要因素；据此选取测井孔隙度、核磁T2谱、裂缝密度和裂缝开度等参数进行相关性分析，优选出评价参数。采用主成分分析进行各参数权重赋值，利用K-均值聚类方法进行储层评价，研究区火山岩储层划分为3类时，聚类质量较高。储层类型与岩性岩相关系密切，Ⅰ类储层岩性主要为火山碎屑岩，具有孔隙度高、裂缝开度大等特点。

阿南凹陷是二连盆地主要的生烃凹陷，围绕富生烃洼槽开展构造-岩性勘探是未来该区的重要战略之一。本文基于研究区的地震、岩心、钻井以及分析化验资料，系统梳理了阿南凹陷腾格尔组构造-岩性油气藏的形成条件，总结了油气富集成藏模式。结果表明：阿四段及腾一段黑色泥岩为优质烃源岩，有机质丰度较高，处于生油窗内，是研究区主要的供烃层系；腾二段水下分流河道中心相带储层物性好，且上部发育大套厚层泥岩，形成了良好的储-盖组合；纵向上断层以及横向上砂体与区域不整合为良好的运聚通道。针对哈南潜山带与蒙古林背斜带分别建立了源上断控“花状”富集与源边断-面双控“阶梯”富集模式。两类模式油气富集均受构造与岩性的共同控制，油气优势运聚指向区内的水下分流河道，中心相带储层物性优、厚度大，是研究区构造-岩性圈闭油气的甜点富集区。

陆相页岩源储结构的强烈非均质性尚未被现有划分体系充分刻画，制约了对页岩油富集机制的系统认知。尽管已有多种源储结构划分方案，但其适配我国陆相页岩强非均质性的能力有限，使得源储关系对页岩油富集的控制作用尚未得到系统揭示。本文以鄂尔多斯盆地陇东地区长71-2亚段夹层型页岩油为研究对象，根据砂岩、泥岩的叠置关系和厚度，结合X射线衍射测试划分出3类源储组合，并根据高压压汞测试、氮气吸附测试、普通薄片、铸体薄片、扫描电镜图像和二维核磁T1-T2图谱综合探究页岩油储层特征、孔隙结构差异和赋存状态。结果表明：Ⅰ类源储组合为厚层砂岩与厚层泥岩叠置，以介孔和宏孔为主，微孔有少量分布，孔隙连通性好，孔隙分布均匀；粒间孔为主体，发育少量粒内溶孔，微裂缝发育；介、宏孔隙中广泛分布可动油，是页岩油富集的有利组合。Ⅱ类源储组合为薄层砂岩与厚层泥岩叠置，微、介孔较为发育；发育少量粒间孔、粒内溶孔和微裂缝；微孔中广泛分布重组分残余油，可动性一般，页岩油富集能力适中。Ⅲ类源储组合为薄层砂岩与薄层泥岩叠置，以黏土矿物胶结孔和碳酸盐胶结孔为主，孔隙致密，孔隙连通差；孔隙中广泛分布毛细管束缚水，限制了可动油的流动，不利于页岩油富集。长英质矿物显著促进介孔和宏孔的可动油赋存与运移，黏土矿物则促使油以吸附态或残余态赋存，两者为页岩油富集的主控因素。平均孔隙半径、最大汞饱和度、孔隙度、渗透率和比表面积为页岩油富集的次要因素。

四川盆地陆相页岩油是目前非常规油气勘探的重要新领域。涪陵地区凉高山组是该区陆相页岩油的高产层位，明确其甜点特征可为川东南页岩油勘探开发提供思路。为查明四川盆地涪陵地区凉高山组陆相页岩油甜点特征，本文对其进行有机、无机地球化学测试分析和显微观察分析研究，综合沉积、成储、成藏建立凉高山组陆相页岩甜点评价方法。结果表明：涪陵地区凉高山组甜点具有高有机质丰度、高孔隙度、高渗透率、高含油气性的“四高”特征。甜点段主要发育富有机质混合质泥岩、富有机质黏土质泥岩；孔隙类型以无机孔为主，有机质孔次之，孔隙主要发育在固体沥青、黏土矿物、固体沥青-黏土矿物复合体中；甜点小层③沉积环境为弱氧化弱还原环境，甜点小层④早期沉积环境为还原环境，晚期为弱氧化弱还原环境。凉高山组页岩甜点的形成与富集受沉积环境、岩相-矿物组成、纹层发育三大因素控制。综上建立涪陵地区凉高山组陆相页岩发育的成因模式，揭示涪陵地区凉高山组甜点段主要发育在半深湖—深湖相。

为进一步认识高磨地区震旦系灯影组四段台内储层储集空间类型及其孔喉结构特征，本文通过物性测试、岩心与铸体薄片观察、离心核磁测试、不同尺度CT扫描等技术手段，刻画了不同类型储层孔喉结构特征。结果表明：台内储层以晶间（溶）孔、小型溶洞为主要储集空间， 以喉道、裂缝作为主要渗流通道；缝洞发育处岩石密度低且溶缝、溶洞具有集群分布的特性；离心核磁中缝洞型岩心内部裂缝的存在可降低近缝区域的渗流阻力，增大小孔的排液率。结合铸体薄片与离心核磁实验结果将孔洞型岩心进一步划分为溶洞储气型与溶孔储气型两类，明确溶孔储气型储层具有一定的开发难度，但开发潜力较大。在合理储层改造及地面作业措施下孔洞型岩心可作为台内储层开发中后期稳产的重要支撑。

松辽盆地南部下白垩统火石岭组火山岩分布广泛。为揭示松辽盆地南部中酸性火山岩成因，充分认识盆地及其内部断陷的形成和演化，本研究针对研究区火石岭组中酸性火山岩开展了岩石学、主量元素、微量元素及 Sr-Nd-Pb 同位素等测试分析。结果显示：钻井岩心观察及镜下薄片鉴定发现，火山岩以中性岩和中酸性岩为主，包括安山岩、粗面岩、流纹岩、安山质凝灰岩、英安质凝灰岩和流纹质凝灰岩等，中基性岩相对较少。火山岩富硅、富碱，为钙碱性系列；钙碱性酸性火山岩与中性火山岩的主量元素和微量元素特征具有一致性，与造山带火山岩相似，富集LREE、Rb、K 和大离子亲石元素，具有较低的(87Sr/86Sr)i值和εNd(t)，以及相似的Pb同位素组成，具有同源性，并且经历了明显的分离结晶作用。松南断陷火石岭组钙碱性火山岩来源于交代岩石圈地幔，包括俯冲相关成分，钙碱性基性岩经历了分离结晶作用，受地壳混染并上升到地表，形成了松南地区的钙碱性中酸性火山岩，对应岩石圈伸展的初始阶段。

上伙房地段位于沽源—红山子铀及多金属成矿带广兴—芝瑞盆地中部火山口位置，已发现众多铀-钼工业孔，钼资源潜力已达中型矿床级别，成矿条件良好，铀钼矿化的主要赋矿围岩为流纹斑岩。为进一步研究流纹斑岩的地球化学特征及其形成的大地构造背景，本文以研究区上伙房地段流纹斑岩为研究对象，采用LA-ICP-MS对其中的锆石进行U-Pb测年，并对其全岩进行主微量元素测试分析。结果显示：流纹斑岩锆石U-Pb年龄为157 Ma，形成于中生代晚侏罗世；岩体高SiO2（w（SiO2）＞70%）、高全碱（w（K2O+Na2O）＞8%）及低MgO（w（MgO）＜0.5%），同时具有富集大离子亲石元素（Rb、K、Ba、Th）及Zr元素、相对亏损高场强元素（P、Ta、Ti）的特征。微量元素特征指示广兴—芝瑞盆地上伙房地段流纹斑岩为典型的造山后A型花岗岩，结合区域构造背景，认为其形成与蒙古—鄂霍茨克洋闭合的后碰撞伸展作用有关。

白音沙那盆地是大兴安岭南部重要的中生代产铀火山盆地，目前已发现多个火山岩型铀矿点，但对火山岩的成因及产出构造背景缺乏研究。本文对白音沙那火山盆地中生代满克头鄂博组、白音高老组火山岩及侵入其中的花岗斑岩进行了锆石U-Pb年代学、岩石地球化学及锆石Hf同位素等研究。研究显示：满克头鄂博组流纹岩年龄为154.3~152.3 Ma,白音高老组流纹岩年龄为137.7~129.8 Ma，花岗斑岩年龄为129.6~129.3 Ma。岩石总体呈富硅、碱含量中等和贫钙镁的特点，属强过铝质岩；岩石富集轻稀土元素和大离子亲石元素，亏损重稀土元素和高场强元素，结合较低的P2O5质量分数(0.01%~0.04%)、10 000Ga/Al值(1.90~2.79)及锆饱和温度(平均值为785.2 ℃)，认为其具有I型花岗岩的特征。锆石εHf(t)值分别为6.1~7.9、5.5~9.8和6.4~9.5，二阶段模式年龄TDM2分别为812~700、834~562和774~579 Ma，指示岩浆来源于新元古代亏损地幔增生的地壳物质。根据已有的区域构造演化成果，并结合相关构造环境判别图解，确定研究区在晚侏罗世—早白垩世期间整体处于伸展构造环境，晚侏罗世可能与蒙古—鄂霍茨克洋闭合后岩石圈伸展作用有关，早白垩世受到蒙古—鄂霍茨克洋和古太平洋两大构造域叠加的影响。

原特提斯洋北向俯冲、大洋闭合和陆陆碰撞是东昆仑古生代的重要构造事件。为探讨东昆仑沟里地区花岗质岩石的成岩年代和构造环境，追索东南昆仑造山带东段晚古生代早期的地质演化脉络，对沟里地区瓦勒尕南金矿区的花岗闪长岩脉进行了详细的岩相学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学和同位素地球化学研究。结果表明:花岗闪长岩富硅（w(SiO2)为74.90%～79.07%），富铝（w(Al2O3)为13.66%～16.21%），富碱（全碱质量分数为5.83%～7.08%）；全岩稀土元素总量较低（32.05×10-6～54.18×10-6），(La/Yb)N平均值为15.99，轻重稀土元素分馏程度不高，Eu和Ce均呈微弱正异常和微弱负异常；富集大离子亲石元素（LILE、Rb、Ba、Pb）而亏损高场强元素（HFSE、Nb、Ce），属于中钾钙碱性弱过铝质I型花岗岩。LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为（403±6） Ma，属早泥盆世。花岗闪长岩为壳源型花岗岩，新生玄武质下地壳的部分熔融占主导，有古老长英质地壳物质混入，微量元素组成特征指示花岗闪长岩体形成于板内环境。

为了明确张广才岭地体南部早侏罗世两类I型花岗岩的形成时代、源区性质与构造背景，本文以张广才岭南部5个黑云母二长花岗岩和花岗闪长岩岩体为研究对象，开展锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和锆石Hf同位素研究。研究表明：区域内4个花岗岩样品的锆石均发育窄而清晰的振荡环带，具典型岩浆锆石特征，其谐和年龄介于196~181 Ma之间，厘定花岗岩的形成时代为早侏罗世。该套花岗岩属高钾钙碱性系列，富硅、高全碱，富集K、Rb等大离子亲石元素，强烈亏损Ba、Sr、Nb等元素，A/CNK值为1.01~1.05，具I型花岗岩特征，可进一步划分为弱分异的典型I型花岗岩（CJM、SYB、SHC岩体）和高分异I型花岗岩(TG、NSJ岩体)；后者以极高的w(SiO2)(73.52%~76.07%)、高碱度(w(Na2O+K2O)>8%)、较高的Ga/Al值（2.56~2.80）和强烈Ba-Sr-Eu-P-Ti负异常为特征。两类I型花岗岩的锆石Hf同位素组成一致，εHf(t)值为6.2~9.5，指示二者均源于新生下地壳物质的部分熔融。结合区域地质背景，认为该早侏罗世 I 型花岗岩的形成受控于古太平洋板块向欧亚大陆板块的俯冲作用。

诺木洪文化是青藏高原上重要的古人类文化，其形成和衰落过程引起了研究者广泛关注。本研究通过野外地质调查、光释光年代学等手段，从柴达木盆地塔里他里哈遗址的地质背景与演化的角度对诺木洪文化进行探索。结果显示：塔里他里哈遗址位于诺木洪冲积扇的风成沉积条带中；该区域的风成沉积相较于诺木洪冲积扇主体部分的冰水沉积和现代河道沉积，其土壤肥力较高且更易于耕种，成为该地区青铜时代古人类聚落的优选位置，地质环境对古人类聚落选择有巨大影响；诺木洪冲积扇上最新覆盖的风成沉积年龄在2.30~1.79 ka之间，与诺木洪文化结束的时间相一致。最晚期的风成沉积可能代表了柴达木盆地的一次干旱化事件，从而可能对诺木洪文化的衰落产生重要的影响。

为研究不同施工参数对深层页岩储层水力压裂的影响，基于四川盆地龙马溪组3 500 m埋深页岩储层施工现场测井数据，根据油气储层赋存条件和地质特征，采用细观统计损伤有限单元方法，建立了深层页岩储层多簇水力压裂三维数值模型，并分别进行了不同射孔簇间距、压裂液黏度、射孔簇数的水力压裂数值模拟研究，分析了不同施工参数下起裂压力、声发射能量及裂缝扩展形态的变化。结果表明：在射孔簇数为7、压裂液黏度为1 mPa·s条件下，簇间距从6 m增至12 m时，起裂压力由16.47 MPa线性增至22.14 MPa，声发射能量由10.27 kJ增至13.98 kJ，水平/竖直面裂缝扩展面积显著增大；在簇间距为10 m、压裂液黏度为1 mPa·s条件下，射孔簇数从3增至9时，起裂压力由 10.65 MPa 增至 25.36 MPa，声发射能量由6.43 kJ增至16.09 kJ，裂缝扩展面积同步提升；在簇间距为10 m、射孔簇数为7条件下，压裂液黏度从1 mPa·s增至6 mPa·s时，起裂压力由20.08 MPa降至12.14 MPa，声发射能量由13.06 kJ降至7.18 kJ，裂缝扩展区域减小且形态在水平面和竖直面趋于似圆形。

针对标准BP（back propagation）神经网络易陷入局部最优解、对初始权重敏感等缺陷，引入小龙虾优化算法（COA）对其进行优化，构建COA-BP滑坡易发性评价模型，以浙江省武义县为研究区，开展滑坡易发性评价。首先，采用四种单峰测试函数和一种多峰测试函数对COA进行性能测试，并与多元宇宙优化算法（MVO）、麻雀优化算法（SSA）、海洋捕食者算法（MPA）进行对比；然后，提取研究区高程、坡度、坡向、降水量等13个环境因子数据，利用本文提出的COA-BP模型对研究区进行滑坡易发性评价，与BP、MVO-BP、MPA-BP、SSA-BP模型进行对比，并通过混淆矩阵及二级指标雷达图进行精度检验。结果表明：COA比其他三种算法更具优势；COA-BP模型的预测性能较强，滑坡易发性区域划分更为清晰；同时，该模型对滑坡点和非滑坡点识别精度较高，AUC（曲线下面积）值在0.9以上，满足该地区滑坡易发性评价精度要求。

为探讨在冻结施工条件下偏高岭土基地聚合物改良土体的力学特性，以福州地区粉质黏土为研究对象，研究试验温度、激发剂模数、水玻璃与偏高岭土质量比（S-MK比）、地聚合物掺量及养护龄期对改良土单轴抗压强度的影响，结合土体应力-应变曲线及破坏形态分析强度发展规律，并通过扫描电子显微镜（SEM）对比分析不同激发剂模数的地聚合物改良土和水泥改良土的外观形貌，揭示其在微观层面的强度发展机理。结果表明：冻结条件下，偏高岭土基地聚合物改良土的单轴抗压强度显著高于常温条件；抗压强度随碱激发剂模数增加而降低（低模数时呈脆性破坏），随 S-MK 比增加先升后降，随地聚合物掺量增加而增强，但掺量超过 25% 后增幅趋缓。确定改良土的最优配比为激发剂模数1.3、S-MK比1.4、地聚合物掺量25%。

冻土孔隙水压力是揭示寒区冻胀融沉产生机制的关键物理量。为系统分析动荷载作用下冻土孔压的发展模式及其影响机制，基于室内动三轴试验，测量了高温饱和冻土在动荷载作用下的孔压，探究了温度、动应力幅值、初始干密度对孔压的影响。在此基础上，归纳建立了考虑上述因素的三参数孔压-振次经验模型，并验证了模型的适用性。结果表明：动荷载作用下高温饱和冻土孔压的发展模式类似于融土，可分为剧烈上升、缓慢上升、动态稳定三个主要阶段；温度对孔压的影响最为显著，尤其是试验温度为-0.5 ℃时，孔压变化速率最快，峰值高达265.24 kPa；冻土孔压峰值随温度和动应力幅值的增大而增大，随干密度的增大而减小；荷载作用前期，冻土孔压和应变近似呈线性关系。所建模型拟合效果较好（R2≥0.98），能够准确预测冻土孔压在不同试验条件下的变化模式。

为充分利用已揭露的水文地质信息生成深部水文地质剖面，提出一种基于条件生成对抗网络的深部水文地质剖面生成方法。首先，对浅部地质剖面图进行分割处理，提取已揭露的地质剖面数据作为训练样本，并生成相应虚拟钻孔作为条件数据，构建出条件生成对抗网络的样本库；随后，搭建并训练条件生成对抗网络，其中生成网络使用U-Net网络结构，判别网络使用多尺度卷积网络，并设计出多尺度的判别损失函数；接着，输入深部钻孔数据到训练完成的生成网络，成功生成目标区块的深部水文地质剖面；最后，与基于迭代卷积的XGBoost模型进行对比，验证本文方法的精度与应用效果。结果表明：条件生成对抗网络在剖面的细节和结构表现上具有明显优势，生成的剖面更完整且准确度更高；输入相同的6条钻孔时，相比于XGBoost方法，评价指标中的峰值信噪比(PSNR)值平均提升了1.165 2 dB，结构相似性(SSIM)值平均提升了0.051 0，图像块感知相似度(LPIPS)指标平均降低了0.023 8；当输入6条深部钻孔时，模型生成的剖面与矿区结合多种数据绘制出的剖面图高度接近。

西宁盆地地热资源丰富，地热水呈现出高矿化度特性。为揭示该区地热水高矿化度的成因机制与循环演化规律，本研究选择西宁盆地东北部青海省互助县典型地热田为研究对象，通过地热水采样测试、同位素技术、传统水文地球化学方法和水文地球化学模拟等多方法协同分析，对区内地热水水化学特征、成因机制进行系统研究，在确定互助县地热田水化学特征的基础上，探讨了地热水补给来源和循环深度，定量评价了水循环过程中引起高矿化度特性的矿物反应机制，并构建了地热田成因模式。结果表明：区内地热水中水化学组分以Na+、Cl-、SO42-为主，水化学类型为Cl·SO4-Na型。区内地热水为弱碱性的高矿化度（TDS）、高氟热水，其中TDS质量浓度为9 530～43 056 mg/L，F-质量浓度为1.26～2.31 mg/L。区内地热水接受大气降水入渗补给，循环深度为2 274.9～2 635.7 m，径流路径先后经过灰岩、片麻岩、砂岩及砂砾岩地层。区内地热系统为中低温传导型，热源主要来自下部地壳和上地幔的大地热流，盖层为古近系泥岩、石膏岩、砂质泥岩，热储层为白垩系砂岩-砂砾岩，热储温度为63.50～72.70 ℃，区内地热水高矿化度的来源主要受石膏、岩盐溶解和正向阳离子交换作用的影响；其中岩盐溶解和正向离子交换使Na+和Cl-质量浓度增大，蒸发盐岩中石膏的溶解使Ca2+和SO42-质量浓度增大，H2SiO3和F-分别来自石英和萤石溶解。

咖啡因（CAF）作为一种新污染物在各类环境介质中被广泛检出，其环境持久性和潜在生态风险对水环境安全构成了威胁，开发一种高效的CAF去除技术以确保水环境安全至关重要。本研究采用新型无溶剂法制备了三维多孔结构催化剂CuFe2O4-P，开展了CuFe2O4-P催化过一硫酸盐（PMS）降解CAF的实验，并利用电子自旋共振分析、自由基淬灭实验、X射线光电子能谱表征和水质因素影响实验，系统考察了此体系对CAF降解效率、作用机制和水质因素的影响。结果表明：CuFe2O4-P/PMS工艺表现出较好的催化性能，在优化条件（pH=7、PMS质量浓度为18 mg/L和催化剂投加量为0.3 g/L）下可实现对CAF的完全降解（180 s内降解效率为100%）；CuFe2O4-P/PMS工艺中羟基自由基（·OH）和硫酸根自由基（SO4·-）对CAF降解过程的贡献率分别为66%和34%；催化剂表面Fe(Ⅲ)/Fe(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)氧化还原循环的存在可促进降解体系中SO4·-的生成，有效强化了CAF的降解过程；碳酸根（CO32-）和腐殖酸（HA）分别使CAF降解效率降至8%和20%，对降解过程有显著抑制作用，而硝酸根（NO3-）的影响可以忽略不计。该体系对实际污水厂出水中的CAF仍表现出40%的降解效率，显示出良好的实际应用潜力。

为提高高密度电法在水库堤坝探测中的精度并消除水库堤坝梯形结构的影响，采用有限元-无限元非结构网格方法，对典型堤坝模型进行三维正演模拟。通过堤坝几何结构、不同装置及测线位置的数值模拟，分析了堤坝梯形结构对视电阻率的影响规律。结果表明：水库堤坝梯形结构对高密度电法存在显著影响，尤其对堤坝深部的视电阻率影响较大，一般导致深部视电阻率偏高；不同装置均会受到梯形结构的影响，表现出深部视电阻率偏高；测线越靠近坝顶，受梯形影响作用越大。在此基础上，提出了比值法校正技术，消除水库堤坝梯形结构带来的影响。理论模型数值模拟结果和野外数据实验结果均表明，校正后的正反演结果成功消除了梯形结构引起的深部视电阻率偏高的现象，并且没有出现类似于梯形结构的分层现象，有效地避免了梯形结构对正反演结果的影响。

地下管线的精准定位对于预防施工事故和确保城市发展至关重要。探地雷达（ground penetrating radar, GPR）方法作为一种高效且无损的探测手段，能快速获取地下结构信息。现有的GPR地下管线数据处理多依赖于B-Scan图像的人工解析，存在复杂性、主观性及精度的局限。针对这一问题，本文提出一种基于卷积神经网络的反演方法，自动从GPR数据中识别管线特征，实现精确定位。首先构建不同材质、尺寸和埋深的地下管线模型，以模拟现实中管线的多样性与复杂性；接着运用gprMax模块对模型进行正演模拟，形成训练数据集；然后建立端到端深度学习网络，其输入为归一化的GPR正演响应，输出为目标介电常数模型，获得正演响应与介电常数模型之间的网络模型；最后利用训练好的网络模型对输入的观测GPR数据进行反演，得出地下管线的介电常数模型。实验结果表明，在信噪比从0 dB降至-15 dB的测试中，反演结果的结构相似性均保持在0.86以上，均方误差维持在0.1以下，证实了该方法不仅能高精度反演管线位置与尺寸，且具备良好的抗噪性。实测数据验证进一步表明，所提方法在实际GPR数据中具有可靠的应用效果。

在海洋可控源电磁法（marine controlled-source electromagnetic method, MCSEM）勘探中，接收电极在海水及其他因素作用下进行无规则振荡，导致数据受到偶极子振荡噪声干扰，影响后续反演与解释的准确性。偶极子振荡噪声具有幅值大、频带宽、周期短的特征，往往表现为不规则的类脉冲噪声，使海洋可控源电磁数据的波形、相位以及振幅-偏移距（magnitude versus offset, MVO）曲线发生畸变，常规噪声压制方法对该类型噪声的处理效果有限。本文引入基于局部平滑约束的局部时频变换，对频率域海洋可控源电磁数据进行时频分析。通过该方法具有的有限离散频点信号分解和重构能力，对具有较强时变性的海洋可控源电磁数据进行低存储、高精度的时频信息表征；利用海洋可控源电磁数据中信号和偶极子振荡噪声的时频域稀疏特征差异，通过时频域软阈值方法进一步从数据中分离偶极子振荡噪声，最终实现对有效信号的准确重建。模型数据与实测数据的处理结果表明，本文方法能够有效压制偶极子振荡噪声，恢复海洋可控源有效信号的幅值和相位信息，保证MVO曲线衰减特征的合理性，提升后续反演结果的精度。

裂缝作为地下介质中主要的储存空间和运移通道，在油气储层勘探及二氧化碳封存运移过程中具有重要作用。此外，地下裂缝间的运动和摩擦也与地震和滑坡等地质灾害息息相关。因此，对裂缝的识别及对裂缝运动情况的持续监测具有重要研究意义。相比于岩石受力过程中经典的应力-应变关系，岩石非线性弹性的相关研究体现了岩石作为复杂结构的固体材料，即使在较小的应力作用下，应力-应变关系依然表现出明显的非线性特征。裂缝对岩石的非线性弹性特征产生重要的影响。本实验使用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及砂岩开展裂缝对非线性弹性特征影响的研究。PMMA内部几乎不含有任何微小构造且材质密度分布均匀，展现出近似线性弹性的特征，排除了岩石内部复杂结构对实验结果的干扰；砂岩作为油气储层中常见的岩石类型，在油气勘探及测井勘探研究领域具有重要研究意义，内部带有大量的孔隙裂缝，非线性弹性特征明显。两种不同裂缝数量实验材料的实验结果均证明，裂缝提高了固体材料的非线性弹性特征。本研究对裂缝受正应力模型进行了改良，改良后的模型通过体现裂缝在拉伸与压缩应变下裂缝空间的增减，解释了周期性应变导致材料非线性弹性增强和减弱的现象。

总有机碳质量分数（w(TOC)）作为评价页岩储层地球化学特征的重要参数，是衡量页岩储层有机质质量分数和生烃潜力的重要指标。测井数据具有高纵向分辨率的特点，可以弥补取样数量不足、测试成本高等缺陷。因此，在页岩油勘探中利用测井数据预测w(TOC)已成为一项重要技术。本文提出一种结合高斯混合模型（GMM）和轻量级梯度提升机（LightGBM）算法的组合模型，实现w(TOC)的测井预测。以松辽盆地南部长岭凹陷青山口组一段页岩为研究对象，收集了声波时差、密度、补偿中子、自然伽马和电阻率测井数据，通过箱型图方法进行异常点检测和处理，利用交叉验证和网格搜索方法调节最优参数，建立w(TOC)预测模型。将提出方法与改进 Δlg R、K-近邻、决策树、极端梯度提升和LightGBM模型进行对比，结果表明，GMM-LightGBM模型的预测效果最佳，模型评价指标均方根误差（RMSE）、平均绝对误差（MAE）和决定系数（R2）分别为0.254、0.211、0.766。将该模型应用在另一口实例取心井中也取得了不错的效果，RMSE、MAE和R2分别为0.547、0.462、0.647。

针对深度学习变化检测方法对光照和配准误差敏感及样本数量不足的问题，本文从理论和实际应用的角度出发，提出并实现了一套基于Cesium的WebGIS和深度学习理论的煤矿区地表遥感影像变化图斑智能提取方法和技术流程。首先，利用改进的融合时空特征匹配一致性检测及大卷积核时空注意力构造多任务时空注意力变化检测网络（multi-task spatio-temporal attention change detection network, MSTACDN）的深度学习模型，实现遥感影像变化图斑的智能提取；继而，通过构建的WebGIS平台对提取的变化检测图斑进行可视化展示、管理和多用户人机协同编辑，提高检测成果的正确率和精度；最后，将人工编辑成果作为新样本存入样本库，并反馈给深度学习模型进行自主学习，进一步提高模型精度。三种典型地物（建筑物、水体及道路）变化检测的实际应用结果表明：与FC-SD（fully convolutional-siamese difference）、SNUNet（siamese nested UNet）、BITNet（bi-temporal image transformer network）、ChangeFormer算法相比，所提的深度学习算法获得了最优的检测精度，建筑物、水体、道路的精度指标IoU（intersection over union）和F1得分分别为82.26%和91.79%、81.68%和91.50%，以及72.13%和87.59%，显著优于其他模型；利用增强的样本库自主学习，有效弥补了样本数量不足的缺陷，经过一轮样本增强后，建筑物、水体、道路的IoU和F1得分分别提升至89.53%和91.86%、85.74%和91.78%，以及82.32%和89.77%。

海冰影响着大气、生态、海洋和人类生产生活等各个方面，因此开展海冰反演具有重要意义。目前，基于全球导航卫星系统反射测量（global navigation satellite system reflectometry, GNSS-R）技术的机器学习方法已应用于海冰遥感领域，取得了良好的效果。然而现有算法存在过度依赖标签、结构冗余，以及在样本失衡情况下无法有效反演海冰的问题。因此，本文提出了一种异常检测驱动的GNSS-R海冰半监督多任务反演算法，将半监督异常检测思想应用于遥感海冰反演领域，解决对标签的过度依赖和样本失衡情况下的反演问题。该算法包含数据预处理模块和基于GNSS-R的海冰多任务反演网络（sea ice multi-tasks retrieval network, SIMTRN）。SIMTRN包含海冰检测模块与海冰密集度反演模块，运用模块间数据特征共享机制实现基于单个网络的海冰检测与海冰密集度反演任务，解决结构冗余的问题。另外，针对海冰密集度反演任务，本文考虑了不同大气、气象特征与海冰密集度之间的关系，通过与海冰DDM（delay Doppler maps）特征的融合提高预测精度。实验结果表明，SIMTRN的海冰检测准确率达到了0.973 3，海冰密集度反演相关系数达到了0.969 9，优于现有4种机器学习算法——基于反向传播学习的多层感知器神经网络、基于单层卷积的卷积神经网络、基于特征选择的支持向量、基于双层卷积的卷积神经网络的性能。同时，本文还证明了所提算法的泛化能力优于现有机器学习算法。