自新元古代罗迪尼亚超大陆裂解以来，早古生代是板块构造运动活跃时期，具有板块运动速度较快、构造格局不稳定、块体之间相互作用复杂多变等特征，造山带演化极其复杂，导致全球早古生代古大陆重建现今仍较模糊。特别是，早古生代末450~400 Ma存在全球性准同时的造山运动，已经出现俯冲增生、碰撞、陆内3种类型的全球尺度造山带。本文侧重论述全球早古生代碰撞类型造山带的特征，总结典型碰撞造山带最新的年代学、变质、变形和岩浆作用特征及其时空分布。早古生代全球碰撞型造山带主要分布在南半球的泛非造山带和北半球的加里东期造山带，分别与南方冈瓦纳大陆和北方劳俄古陆的初步集结密切相关，早古生代碰撞造山主要体现在大陆块之间的碰撞作用为特征。这些早古生代碰撞造山带具有近似的碰撞年龄，大致相同的演化过程。其中，南方大陆主体碰撞完成于540 Ma，而北方大陆主体集结完成于420 Ma，从全球构造意义上可能意味着全球一个420~400 Ma的超大陆初步形成。

全球早古生代增生造山带极其发育，主要分布在古亚洲洋南北两侧、Iaeptus洋南侧、Rheic洋北侧和环冈瓦纳大陆地带，其中原特提斯洋封闭的产物主要发育在中国境内，大量微陆块在早古生代可能都是冈瓦纳北缘的俯冲-增生带中的重要组成。增生造山带中组成复杂，具有沟-弧-盆体系、海山、洋壳等残存记录，尤以榴辉岩发育为特征，增生造山成为早古生代古亚洲洋和特提斯洋构造体系的显著独特特征。早古生代末中亚早古生代造山带多为微陆块增生造山阶段，沟-弧-盆体系发育，具有增生-软碰撞造山的特点，发生时限较晚，为早古生代末； 原特提斯洋中的西昆仑、东昆仑、柴达木北缘、南阿尔金、北阿尔金与北祁连、北秦岭等围限或夹杂的微陆块在早古生代具有相同的增生造山过程，整体是向南俯冲线性增生到冈瓦纳大陆北缘，现今多次重复是早古生代弯山构造所致。400 Ma左右，南部古特提斯洋和北部勉略带的打开，导致其北漂，经复杂变形改造，它们现今为一巨型弯山构造横亘在中国中部，对中国构造格局影响最为重要。

华南早古生代加里东期变形、岩浆、沉积等特征表现为陆内造山带特征。通过对加里东期角度不整合分布、褶皱、断裂逆冲极性等特征的分析，发现大明山、大瑶山地区EW轴向的寒武系褶皱不对称性和角度不整合空间上向北的拓展变新规律，指示晚寒武世早奥陶世的由南向北推覆挤压可能是云开、滇桂北越地块依次向北推挤的结果；从全球背景看，可能和华南陆块南部一些地块与冈瓦纳大陆北缘依次碰撞接触导致的远程陆内效应有关。然而，湘赣边境、桂北元宝山及越城岭地区的早古生代NE向褶皱不对称性指示向西拓展，这可能是由于华夏地块与扬子地块在晚奥陶世早志留世沿郴州临武断裂陆内收缩挤压的结果，其全球背景可能和华南陆块顺时针旋转与冈瓦纳全面碰撞相关。总之，加里东期构造运动总体由南向北、由东向西渐新，变形强度由强到弱的特征，反映华南陆内碰撞造山事件的根本原因是其与冈瓦纳北缘碰撞的远程效应。450~420 Ma华南已经属于冈瓦纳北缘一部分。

古元古代与显生宙的板块构造特征和旋回演化过程具有明显区别，反映出地质记录为两种不同的板块构造体制。早古生代为这两个时期的过渡阶段，其构造过程研究与板块重建是地球板块构造旋回机制和周期分析的关键。本文采用综合集成的方法，在总结对比罗迪尼亚超大陆裂解以来全球早古生代主要碰撞造山带的地质事件基础上，分析早古生代碰撞造山带的演化特征，总结出与冈瓦纳大陆拼合、劳俄大陆拼合、古中华陆块群增生相关的7期碰撞-增生造山事件群:Brasiliano、东非、Kuunga、东亚与原特提斯洋和古亚洲洋演化相关的加里东期造山事件、经典加里东造山、中欧加里东造山、Appalachian造山。再在这7期造山事件群基础上，结合古地磁、古生物、古地理等资料，重建了新元古代-早古生代末全球板块的拼合过程:罗迪尼亚超大陆从新元古代的~950 Ma开始经历了3个阶段裂解，此时存在泛大洋、莫桑比克洋和古太平洋3个大洋，随后615~560 Ma Iapetus洋打开，~560 Ma 波罗的陆块与西冈瓦纳裂离导致狭窄的Ran洋打开；~540 Ma南半球Brasiliano、东非和Kuunga造山运动导致冈瓦纳大陆分阶段最终完成拼贴；~500 Ma冈瓦纳大陆北缘西段的微陆块群局部向北裂离，导致Rheic洋和Tornquist洋打开，并于~420 Ma随经典加里东造山带和中欧缝合带形成导致Iapetus洋闭合，此时斯瓦尔巴特和英国可能位于格陵兰地盾东南缘，同时冈瓦纳大陆北缘东段华北为代表的微陆块基本拼合在冈瓦纳大陆北缘；此外，虽然425 Ma西伯利亚板块有远离聚合了的劳俄大陆的趋势，但晚奥陶世-早泥盆世南美和北美板块靠近，北美板块与环冈瓦纳北缘西段的地体拼合碰撞。在大约400 Ma时，南、北美洲的混合生物群和古地理重建显示两者非常接近，因此，推测此时存在一个初始的逐步稳定的超大陆的可能，本文称为Carolina超大陆，因为Carolina造山带是这个超大陆最终拼合的地带。并据此判断超大陆旋回为7亿年。

东北地区位于西伯利亚板块、华北板块和太平洋板块之间，为"中亚造山带"的东段和太平洋构造域的叠加部位，因此东北地块群构造属性和背景的研究对深入探讨二大构造域的叠加与转化背景具有重要的理论意义。东北地块群从东到西可细分佳木斯兴凯、松辽、兴安和额尔古纳四大地块，这些地块具有相同的新元古代泛非期变质基底，而古生代沉积岩也存在一定的可比性，表明这些地块存在相同或者相似的构造演化背景。分割这些地块的构造边界特征为:1）额尔古纳与兴安地块的缝合带为早古生代头道桥—新林缝合带，而非中生代德尔布干断裂；2）兴安地块与松辽地块之间的贺根山黑河缝合带形成时代为晚石炭世（330~300 Ma），而非最近报道的中生代；3）古亚洲洋分布在东北陆块群与华北板块之间，沿西拉木伦—长春缝合带闭合，时代为三叠纪；4）佳木斯兴凯地块与松辽地块之间的吉黑高压带形成于古亚洲构造域与环太平洋构造域转换的关键时期（210~180 Ma）；5）那丹哈达增生杂岩为中国境内古太平洋板块俯冲增生的唯一直接证据，并记录了晚三叠早白垩世古太平洋板块向欧亚大陆俯冲增生的过程。在此基础上，分析了东北地块群发育的典型古生物和年代学标志，重建了东北地块群从Gondwana 大陆到Pangea大陆的位置与模型。

岩石分类一直是人们长期探索的课题。由于油气勘探的需要，针对储层研究的盆地火山岩分类已经成为火成岩研究的重要新方向。在综合分析国内外火山岩分类研究的基础上，根据3条野外剖面和21口钻井岩心岩屑的观察描述、岩石薄片鉴定和化学成分分析等资料，依照结构-成分-成因分类原则，建立了适于储层评价的准噶尔盆地石炭系火山岩及其他岩类的岩性分类体系和识别标准。将本区火山岩划分为火山熔岩、火山碎屑熔岩、火山碎屑岩、沉火山碎屑岩等4大类；同时将盆地内与火山岩共生的其他岩类也进行分类和识别，共划分出8大类45种基本类型。与我国东部的中新生代盆地火山岩不同，本区古生代火山岩普遍遭受较长期风化改造和蚀变作用，常见有绿泥石化、碳酸盐化和黏土矿化。这些蚀变会影响到TAS图解岩性判别的结果，因此笔者探讨了蚀变条件下的岩石识别和定名方法。本文分类体系针对火山岩储层研究，结果显示，基于该分类体系岩性与储集空间的类型及其变化规律呈现明显相关性，不同岩性的储集空间类型、组合方式和发育程度存在差异，由此可指导火山岩油气勘探。

洪水型季节性河流砂岩以碎屑黏土含量高为特征。按照组构，碎屑黏土可划分为泥质内碎屑、机械渗滤黏土和成壤泥质凝聚体。泥质内碎屑主要分布于河道砂岩的底部。机械渗滤黏土包括脊状和桥状、示底组构、松散聚集、胶膜和块状聚集体5种类型，其空间分布受控于潜水面波动和河道下切或迁移。成壤泥质凝聚体往往分布于具有纹理或交错层理的砂岩或粉砂岩、滞留沉积、大型槽状层理砂岩与河道充填序列的顶部。机械渗滤黏土是导致河流相砂岩储层非均质性的重要因素之一，砒砂岩的侵蚀脆弱性可能与高含碎屑蒙皂石有关。

泥页岩的可压裂性是决定页岩油气能否有效开发的关键之一。由于沉积和成岩过程中的差异，常造成泥页岩在成分、结构、构造、成岩作用等方面存在明显的非均质性。可压裂性在本质上是泥页岩岩性特征的综合反映，所以泥页岩这些不同方面的岩性特征也就成了影响可压裂性的关键因素。本文通过分析岩石力学和工程力学的相关研究成果，结合实验数据，分析总结了泥页岩岩性因素对可压裂性的影响机理。认为尽管脆性矿物的含量是定性判断泥页岩可压裂性的重要依据，但长英质矿物作为脆性指标应该建立在中强成岩作用基础上；长英质颗粒或自生矿物晶粒大、形态复杂、分布密集、有序度高，有利于提高泥页岩的可压裂性；层理发育，纹层连续性强则会降低泥页岩的可压裂性；成岩作用强，矿物之间固结紧密，泥页岩的可压裂性也会增强。在泥页岩油气勘探开发过程中，必须注意岩性差异对泥页岩可压裂性的影响。

古近纪敦密断裂带上分布一系列的含油页岩盆地群。根据盆地间构造-沉积充填、岩石组合和油页岩赋存特征，初步确认盆地群中油页岩沉积于湖盆鼎盛阶段，均形成于古近系始新统路特阶。盆地群间油页岩矿床特征存在明显的差别，由西南向东北，油页岩厚度逐渐变小，其沉积环境由深湖到半深湖，再到湖沼，而有机质来源则由湖泊生物为主，到湖泊生物和陆源有机质双向来源，过渡为以陆源高等植物为主。结合含油页岩层系形成于同一时期和相似的古气候背景下，盆地沉降和沉积充填作用是影响油页岩矿床差异的关键因素。长期处于欠补偿环境，可容纳空间大的湖盆利于巨厚油页岩的形成，随着可容纳空间的减少、陆源碎屑供给的增多，油页岩厚度减薄，分布也变得相对局限。深湖和湖沼成因油页岩品质较好，半深湖油页岩品质较差。

大兴安岭南段多金属成矿带位于中亚造山带东部贺根山断裂与西拉沐伦河断裂之间，处于古亚洲洋构造与古太平洋构造的叠加部位。具有双层结构特征（基底以二叠纪地层为主，盖层为侏罗纪-早白垩世地层），发育了多期的构造、岩浆活动，以及众多的多金属矿床。区内矿床以多成矿元素共生、伴生为特点，按成矿作用特征划分为4个成矿系统（斑岩、矽卡岩、热液脉状、碱性花岗岩成矿系统）。斑岩成矿系统包括斑岩钼多金属、锡多金属2个亚成矿系统，矽卡岩成矿系统包括矽卡岩型铁锡、铅锌银2个亚成矿系统，热液脉状成矿系统包括银多金属、铜多金属、锡多金属3个亚成矿系统，碱性花岗岩成矿系统为稀有稀土成矿系统。大兴安岭南段多金属矿床形成于2个主要时期:晚二叠世-三叠纪、晚侏罗世-早白垩世。两期成矿作用均与花岗质岩浆活动密切相关，成矿物质来源既包括深部岩浆带来的物质，也包括区内地层，具有多来源特点。晚二叠世-三叠纪多金属矿床形成于古亚洲洋构造体系，晚侏罗世-早白垩世多金属矿床形成于古太平洋构造体系。优越的成矿地质条件及良好的地球物理与地球化学异常表明大兴安岭南段仍具有巨大的找矿潜力。

岛弧-弧后盆地是海底热液硫化物发育的重要环境。本文总结了近几十年对西太平洋地区岛弧-弧后盆地热液活动调查及研究的成果，阐述了岛弧-弧后盆地热液活动的分布规律、构造环境、热液喷口水深和流体温度变化关系、相分离过程以及热液硫化物的金属元素组成特征，分析了成矿元素富集规律和控矿因素。研究认为，随着岛弧-弧后盆地热液喷口所处水深的增加，其最高喷口流体温度也相应增加，这与相分离过程有关；岛弧-弧后盆地热液硫化物与洋中脊硫化物不同，以Fe-Zn-Pb型硫化物为主，显著富集Zn、Pb、Au、Ag等金属元素；热液成矿作用主要受到岛弧及弧后扩张处的岩浆作用、相分离、基岩、弧后扩张速率、沉积物盖层等5类因素的制约。

干热岩（HDR）是一种没有水或含有少量水的高温岩体，保守估计地壳中3~10 km深处干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。增强型地热系统（EGS）是指通过水力压裂等工程手段在地下深部低渗透性干热岩体中形成人工地热储层，采出相当数量热能的人工地热系统。EGS的研究与开发已有40年的历史，但早期只局限在美国、英国、法国、日本、澳大利亚等国家，我国这方面的研究于近几年起步。目前干热岩的开发面临诸多挑战，如大体积人工裂隙热储的建造、实现EGS商业化需要进一步研究和技术开发等。本文回顾分析了国际上重要EGS示范场地建设和研究过程中所取得的经验和积累的教训，讨论了我国近几年的研究进展，希望为我国今后EGS研究和工程化示范提供参考和借鉴。

横断山脉北麓金沙江上游河段沟壑纵横，水能资源丰富。中、晚更新世以来，快速隆升的新构造活动导致该河段复杂结构岩体在重力场的持续作用下灾变频繁。笔者阐述了该河段高地应力的基础地质背景与金沙江板块构造结合带蛇绿岩套的复杂结构岩体基本特征，提出了快速隆升河段的基本认知，建议将≥5 mm/a作为快速隆升河段的界限值；列举了21.4 km河段内不同时期、不同类型4处大规模堵江事件的证据和基本特征，阐述了其与快速隆升之间的关系；运用地质过程机制法分析了4个堵江体的致灾机理，指出早期堵江残体为未来人类工程活动的潜灾体。

泥石流是一种能够造成灾难性后果的严重自然灾害，准确可靠的泥石流危险性评价对于其预警及防治工作来说至关重要。泥石流的危险性评价方法有很多，模糊c均值聚类（FCM）方法是其中一种应用广泛的分类方法；相比其他方法而言，其无需主观确定边界，并且能以各级隶属度矩阵为输出结果，方便应用。支持向量机（SVM）是基于结构风险最小化为目标的机器学习理论，以支持向量为算法支撑，具有一定的鲁棒性，并且适合在小样本条件下进行分类。本文选用FCM和SVM联合的方法，开展泥石流危险性的评价；对北京房山区南窖沟泥石流危险性进行分析，并对比其他评价方法所得结果，证明本文提出的评价方法具有较好的效果。

环境内分泌干扰物已成为引起全球关注的环境问题；地下水和包气带土壤中雌激素的富集、运移和归宿关系到人类和生态健康。本文通过对环境雌激素的性质、分类、检测方法等方面进行综述，揭示其对生物体乃至环境的多种危害和风险，针对地下水和土壤环境特征分析其迁移转化过程、理解其控制和治理技术方法，进而为降低雌激素的生态和环境风险提供指导。通过论述研究环境雌激素的重要意义，提出对雌激素对地下水系统污染防控可能研究领域进行系统展望。

本研究采用臭氧-超声（O₃/US）联用技术处理聚乙烯醇（PVA）废水，分别考察了PVA初始质量浓度、初始pH、臭氧通入速率、超声功率、超声频率及反应时间对PVA和COD去除效率的影响，并在此基础上通过正交实验确定了降解PVA和COD的最佳实验条件。研究结果表明，超声频率对去除率有显著影响，PVA初始质量浓度对去除效率的影响较大，反应时间、超声功率、臭氧通入速率和初始pH的影响相对较小。通过影响实验和正交实验确定的最佳降解条件为:PVA初始质量浓度100 mg/L、初始pH=9、臭氧通入速率4 g/h、超声功率320 W、超声频率40 kHz、反应时间20 min，此时COD和PVA的去除效率分别为86.4%和99.3%。超声对臭氧降解聚乙烯醇废水具有明显的协同作用，在最佳条件下，臭氧-超声联用技术比单独臭氧技术对PVA的去除率增加了5.1%，对COD去除率增加了19.4%。

将农业废弃物大豆秆在450 ℃缺氧条件下热裂解制备生物质炭。采用元素分析仪、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、光电子能谱分析（XPS）等手段对生物质炭进行理化性质分析；应用响应曲面法（RSM）下的中心合成设计（CCD）功能研究4个因素（初始pH、吸附剂质量浓度、阿特拉津质量浓度、温度）对阿特拉津去除率的影响；建立二阶模型，并通过方差分析验证二阶方程的有效性。结果表明:生物质炭表面充满孔状结构，且富含C=C、C-C、CHx、-C-OR、-COOR等官能团；吸附阿特拉津后生物质炭在羟基（-OH）的位置产生了新的吸收峰，推测羟基官能团在吸附过程中发挥了重要作用。RSM法优化最佳吸附去除阿特拉津条件为:初始阿特拉津质量浓度为5 mg/L、pH=6.67，吸附剂质量浓度为7.75 g/L、温度为32 ℃；在该条件下阿特拉津的吸附去除率达到92.18%。该研究可为评价施加生物质炭土壤中阿特拉津的迁移规律及阿特拉津污染水体修复提供参考。

油气资源勘探的常规方案大致是普查-详查-细测、物探-地质钻井等。本研究团队在前人研究与应用基础上，经过多年的资源勘探实践，逐步形成了油气资源的多元勘探理论。该理论体系是由受控区域构造不同地质时代构造运动叠合作用下的多构造属性单元、不同油气属性特征的目标单元、不同物源属性的多学科多尺度地球物理勘探单元，以及不同作用的地球物理方法技术单元等所组构。本文以松辽盆地滨北地区、佳伊断裂上的汤-伊地堑带为例论述了该勘探理论。松辽盆地自古生代至中新生代受控于古亚洲洋、蒙古-鄂霍茨克洋、西太平洋构造域的顺时针以挤压应力场为主的作用，同时该应力场作用具有一定的叠合表现。由区域地球物理、精细地球物理、石油地质、岩石物理、计算地球物理等不同学科的联合研究，对深层、探查程度低的油气新层系新领域目标进行了多尺度方法技术探查，最终提出目标区的油气性新认识。上述勘探新理论的建立延展了油气勘探思路，补充了已有的勘探方案，同时这一勘探理论也有益于固体矿产资源的探查。

磁共振地下水探测方法因具有高分辨力、高效率、信息量丰富和解唯一等优点而备受地球物理工作者关注。近几年，该方法在正演模型和反演解释方面取得了显著的进展，在水文地质勘查方面的应用也进一步拓展。然而，磁共振信号极其微弱、对周围环境中的电磁干扰反映敏感，成为其应用的主要瓶颈。吉林大学地下水磁共振技术课题组针对噪声的产生机理及特性，对影响信号质量最严重的两类噪声——工频谐波噪声和尖峰脉冲噪声进行研究。本文综述了强电磁干扰下磁共振地下水探测噪声压制方法的研究现状及近期研究进展，包括磁共振信号的工频谐波噪声压制方法和尖峰脉冲噪声压制方法，简要介绍了实时参考消噪技术、独立分量分析技术、基于能量运算的尖峰噪声抑制技术以及基于同步压缩小波变换和自寻优非线性阈值补偿技术抑制电磁干扰的研究示例，展望了地下水磁共振探测噪声压制技术的未来发展趋势。

为了对高频渐近散射理论及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用有一个提纲挈领的了解，对与之有关的研究历史和研究现状进行了概述，并对近5年内笔者在这个领域中所取得的一些进展做了介绍。针对目前文献中所存在的一些问题，首先，对散射理论中的一些基本概念和基本公式进行了回顾，并对这些概念和公式的数学物理内涵进行了重申和强调；其次，对高频渐近散射理论的研究历史和研究现状及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用成效进行了概述；再次，对近5年内笔者所取得的一些研究进展进行了介绍，其中包括对面积分方程的拟解析近似、广义Beam-Born（Beam-Rytov）型近似以及弱散射近似所引入的误差等等；最后，对高频渐进散射理论的自身发展及其在地球物理场数值模拟与反演成像中的应用前景进行了展望。无论是在历史上还是在现阶段，高频渐近散射理论在地球物理场数值模拟与反演成像中一直占有不可替代的地位，尤其是在反射地震偏移成像和全波形反演研究中更是如此。高频渐近散射理论的进一步发展依赖于对高频渐近Green函数的研究。随着相应研究的不断深入，高频渐近散射理论今后将会在地球物理场数值模拟与反演成像领域中发挥更大的作用。

The analytic solution of the magnetotelluric fields for an idealized 2-D model which is composed of two segments with diagonal anisotropy underlain by a perfect insulator basement is considered using a quasi-static analytic approach. The analytic magnetotelluric responses for a particular model are presented. The resulting analytic solution could be used to check the numerical solutions given by numerical algorithms before more complex situations are investigated.