火山地层具有如下显著特征：建造短暂和剥蚀长久的时间属性，受喷发方式和古地形控制的空间属性，地层产状变化规律与喷出口相关。尝试以地层界面反映时间属性、岩石组合和几何外形反映空间属性，结合产状变化规律对火山地层单位进行了厘定，从常用的地层单位中选用术语，从小到大依次是层、堆积单元、火山机构、段、组和群。本文详细介绍前三类单位的分类和识别标志：层是根据颜色、化学成分和岩石组构的差异划分；堆积单元依据喷发方式和就位环境划分为熔岩流/火山碎屑流/再搬运火山碎屑流3类，单元内地层产状变化连续，单元之间常以喷发不整合/整合界面分隔；火山机构是堆积单元有序叠置的产物，火山地层沿喷发口向四周倾斜、向边缘过渡时地层倾角逐渐变缓，火山机构间常以喷发间断不整合界面分隔。指出盆地火山地层格架的建立需要突出地层的空间属性、火山地层埋藏史应该基于火山机构的中心和远源两个区域来分析，基于重新厘定的火山地层单位建立的地层格架更有利于对储层分布规律的认识。

前寒武—寒武系油气作为我国中西部含油气盆地未来油气勘探的重要接替领域，近年来受到广泛关注。本文以阿曼和东西伯利亚盆地为例，阐述全球典型前寒武—寒武系古老含油气盆地石油地质特征及成藏主控因素，为国内前寒武—寒武系油气勘探取得进一步突破提供参考。阿曼和东西伯利亚盆地烃源岩主要发育在盆地初始裂陷作用区，受埋深及地温梯度控制，在志留纪或泥盆纪之前就已大量生油；储集层岩性以砂岩为主，分布面积广，受表生风化淋滤、胶结物溶蚀及构造裂缝改造等后期作用影响，可形成优质区域性储层；优质的区域性盖层是前寒武—寒武系古老油气藏得以保存的关键性因素，盆地膏盐岩累计厚度都超过1 000 m。塔里木盆地寒武系盐下深层含油气层系，同国外古老含油气盆地相比，同样具有多套高丰度优质烃源岩生烃、厚层区域性膏盐岩封堵及长距离运移、多层系成藏特征，具有良好的油气勘探潜力。

为了明确准噶尔盆地腹部莫索湾地区清水河组储层特征及其成因，综合利用铸体薄片、扫描电镜、物性、X衍射等多种分析测试手段，并结合钻测井、地层测试资料及区域埋藏史、古地温、沉积体系等相关研究成果，详细分析了清水河组储层成岩作用特征及其物性控制因素，并在此基础上总结成岩模式。研究结果表明：清水河组储层具有低成分成熟度、高塑性岩屑含量及高结构成熟度的"一低两高"特征；尽管储层主体埋深在3 500 m以下，但储集空间仍以原生粒间孔为主，平均孔隙度为15.47%，平均渗透率可达226.6 mD，为典型的深层优质储层；储层成岩作用总体表现为"中压实中强压实、强溶蚀、弱胶结"的特征，尽管储层埋深较大，但成岩阶段整体仍处于中成岩A₁亚期；区域连片的厚层辫状河三角洲前缘水下分流河道及河口坝中细砂岩及中粗砂岩是形成深层优质储层的基础，而成岩过程中储层物性保存主要受控于早期碳酸盐胶结抗压实、绿泥石包壳及后期酸性成岩流体条件下的溶蚀增孔作用；除上述沉积、成岩控制因素外，地层超压的存在使得储层在深埋条件下压实强度显著降低，是储层物性保存的关键，同时在储层成岩演化过程中及现今盆地不断降低的地温梯度也有效延缓了储层的成岩进程。

伊拉克哈勒法耶油田Mishrif组滩相储层发育，是研究区内最主要的产油层位。利用岩心、薄片、测井资料对Mishrif组沉积相进行了研究，结果表明该组发育局限台地、开阔台地、台内洼地和台地边缘4种沉积相，滩相储层主要发育在开阔台地和台地边缘相带。并综合利用铸体薄片、物性实验数据及压汞曲线等资料对滩相储层特征和成因进行了分析。滩相储层岩石类型多样，发育生屑灰岩、生屑泥粒/粒泥灰岩、砂屑灰岩等多种岩石类型，岩石颗粒较粗。孔隙类型多样，主要以铸模孔、粒间孔、溶孔和体腔孔为主，其中以粒间孔和铸模孔发育最为广泛。各类滩相储层孔隙度较高，渗透率差异明显，平均渗透率为（2.35~139.17）×10^-3μm²。整体孔隙结构较好，排驱压力较低，大喉道较为发育。滩相储层发育受沉积环境控制和成岩作用改造程度影响，有利的沉积条件是滩相储层原生孔隙发育的基础，同生期溶蚀作用的改造形成大量次生孔隙，从而提高了储层的储集性能。

渤海湾盆地A油田新近系明下段Ⅱ—Ⅴ油组是其主力含油层位。通过观察分析岩心资料的沉积构造特征、岩矿特征和粒度特征、测井形态、地球物理属性等特征，综合判定其主要发育曲流河和浅水三角洲两种沉积相类型，油田范围内曲流河主要发育河道、决口扇、天然堤和泛滥平原4种沉积微相，浅水三角洲主要发育水下分支河道、水下天然堤、河口坝和分流间湾4种沉积微相。通过分析沉积相特征，结合高分辨率层序地层学观点，对A油田明下Ⅱ—Ⅴ油组的垂向演化特征进行了探讨，结果表明：处于长周期上升半旋回的Ⅴ油组曲流河呈条带状分布；处于长周期下降半旋回初期的Ⅳ油组浅水三角洲平面呈坨状，内部砂体连通性差；处于长周期下降半旋回中期的Ⅲ油组浅水三角洲平面呈朵叶状，砂体以侧向叠置为主；处于长周期下降半旋回晚期的Ⅱ油组浅水三角洲平面呈鸟足状，砂体以垂向叠置为主。最终提出该油田沉积演化模式。

依托CSDP-2全取心井岩心及38块烃源岩样品的实测w（TOC）、w（氯仿沥青"A"）、镜质体反射率、生烃潜量等一系列地化测试数据，在精确识别南黄海盆地中部隆起中—古生界沉积相类型的基础上，分析多组段、多岩相烃源岩的有机质丰度、类型和成熟度特征，并结合前人研究成果，对比该区与下扬子苏皖地区主要烃源岩的差异性，探讨南黄海盆地中—古生界油气勘探前景。结果表明：南黄海盆地在中—古生代共经历了6次较大规模的海侵-海退，由海向陆方向发育完整的浅海陆棚-障壁海岸-三角洲沉积体系且充填了浅水内陆棚、镶边碳酸盐岩台地及潮坪-泻湖和三角洲前缘等连续的沉积演化序列；海盆内栖霞组、龙潭组、大隆组和青龙组4套烃源岩品质与陆区相当，同属中等最好烃源岩级别；垂向上则以龙潭组、大隆组源岩品质最高且不乏优质烃源岩的存在，青龙组源岩品质稍低但同样有效；丰富的烃类物质基础、7套全烃、荧光高幅上升段及累计40余处油浸、油斑等直接油气显示彰显了南黄海中—古生界海相地层存在着巨大的油气勘探潜力。

查干凹陷中央构造带被巴润断裂系分隔成多个断阶，东侧第一断阶和第二断阶含油范围小而西侧第三断阶和第四断阶含油范围大。东部断阶原油成熟度高而西侧断阶原油成熟度低，表现为：第一断阶和第二断阶CPI大多数大于1.20，OEP多数大于1.30，Pr/Ph多数在0.60以下，Ph/nC₁₈普遍高于1.00；第三断阶和第四断阶CPI和OEP小于1.20，Pr/Ph多数在0.60以上，Ph/nC₁₈普遍小于1.00。通过规则甾烷分布特征和原油成熟度特征的分析，确定靠近洼陷的第三和第四断阶的原油更多来自于洼陷中心的烃源岩供烃，而第一断阶和第二断阶则主要是构造带本地烃源岩供烃。钻井、测井资料表明，断层发育诱导裂缝带和滑动破碎带，其中滑动破碎带物性较差，具有良好的封堵性能。非线性随机反演结果表明，巴润3号断层南段致密滑动破碎带稳定发育。断层生长指数研究表明，断层主要在苏二晚期活动，并且巴润3号断层活动性较弱。研究区断层SGR普遍在25%以上，在断层静止期具有良好的封闭性。烃源岩生排烃史模拟和流体包裹体均一温度分析表明，中央构造带主要成藏时间为苏二末期—银根早期，成藏期巴润3号断层由于活动强度较弱，同时沿着断层致密滑动破碎带发育，导致洼陷中形成的原油不易穿过3号断层继续向构造带东侧运移；因此第一断阶和第二断阶主要依赖本地烃源岩供烃，而第三第四断阶为洼陷中心供烃，烃源岩的差异最终导致了不同断阶带原油成熟度的差异。

从柴达木盆地涩北二号气田砂泥薄互层滩坝相高孔-中低渗细粒储层特征出发，以气层产能为评价目标，在分析其内涵的基础上，选取孔隙度、渗透率、含气饱和度、有效厚度和泥质体积分数5个地质参数，厘清各参数的影响方式，并建立层次结构模型；以单砂体为基本单元，将消除生产压差影响的"视无阻流量"作为比较参数，采用相关分析结合层次分析法确定参数权重；结合现场生产实际从产能角度将气层分为3类。结果表明：气层分布特征与实际气井产能趋势吻合较好，气层产能分布不但受控于含气丰度、储层条件及原始地层压力，同时也受隔层质量及构造位置的影响。纵向上，由深至浅各气层组的气层数量逐渐增多，但高产能级别气层比例逐渐降低；气层组内部普遍具有气层下少上多，气层产能级别下高上低的特征。平面上，高产能级别气层较多分布在构造高部位即含气面中央部位，向构造边部逐渐过渡为低产能级别气层。通过评价气层产能潜力，可全面了解气层产能分布状况，便于优化调整部署方案。

为弥补鄂尔多斯盆地东南部盖层的研究空白，借鉴已有研究成果与盖层基本特征，选取泥岩孔隙度、渗透率、厚度以及排替压力4个参数，结合灰色理论分析方法，对鄂尔多斯盆地东南部山西组泥岩盖层封盖性能进行了综合定量评价。结果表明：盆地东南部泥岩北东部较厚，整体呈从北向南减薄的趋势，南部孔隙度及渗透率均偏高；泥岩盖层排替压力较大，大于8 MPa的平面面积占70％以上；由灰色理论打分评价可知，山西组整体盖层封盖性能较好，封盖能力特强（I类盖层）、封盖能力强（II类盖层）的盖层分布区域广泛，Ⅰ类和II类盖层主要发育于盆地北部、北东部，中部延长、延安、志丹等周边地区，盖层封盖性好，III类盖层（封盖能力中等）、IV类盖层（封盖能力差）主要发育于南部。盖层发育较好的地区，经勘探开发与试气，单井日产量可达上万方，证明评价结果与勘探实践匹配。

非洲中南部地区的铜资源主要分布在赞比亚、刚果（金） 和南非等12个国家，笔者根据非洲陆壳的形成、后期新元古代泛非运动及古生代—新生代的沉积作用等影响，将除非洲大陆西北缘，从摩洛哥到突尼斯的阿特拉斯山脉以外的非洲大陆划分为Ⅰ级构造单元；以新元古代泛非运动作为标志将非洲陆块划分为西非克拉通、东北非克拉通、中非克拉通、南非克拉通和泛非构造带5个Ⅱ级构造单元；将中南部非洲地区划分为28个Ⅲ级构造单元。在此基础上，笔者将非洲大陆划分为Ⅰ级成矿域，中南部非洲划分为南非克拉通金-铁-锰-铬-镍-铀-金刚石成矿省、中非克拉通金-铜-铁-钨-锡-铌-钽-金刚石成矿省和泛非构造带成矿省3个Ⅱ级成矿省及32个Ⅲ级成矿区（带），其中12个成矿区（带）与铜矿床有关。从地质特征及矿床成因方面对主要成矿区（带）中代表性的沉积变质-改造型铜钴矿床、与镁铁—超镁铁岩侵入体有关的铜镍矿床、与绿岩带有关的铜矿床、与碳酸岩体有关的铜矿床和与灰岩有关的铜多金属矿床进行了系统的总结。在缺乏重点地区物化探资料的条件下，笔者根据非洲中南部铜资源分布的国家、构造单元的划分、成矿区（带）的划分及代表性矿床特征，将非洲中南部地区初步划分为5个铜多金属矿找矿潜力区，并进行了初步的找矿潜力分析。

治岭头金矿位于浙江省遂昌县，是我国东南沿海的一座大型金矿床。该矿床围岩蚀变发育，类型有硅化、绢云母化、绿泥石化、黄铁矿化、方解石化和菱锰矿化。从矿体到围岩可以划分为4个蚀变带：强硅化带、弱硅化-黄铁绢英岩化带、绢云母化带和绿泥石化带。沿矿体走向，蚀变强度整体上呈波动性变化，与矿体呈透镜状产出特征一致。硅化、黄铁矿化、菱锰矿化与金矿化关系最密切，而且这些蚀变具有相似的变化趋势。绢云母化和绿泥石化与硅化的变化趋势不同，且与矿化关系不密切。另外，矿区还发育方解石化，且强度较弱。金矿化及围岩蚀变均发育在古元古界八都群变质岩中，未进入上覆中生代火山岩盖层，证明治岭头金矿成矿作用与中生代火山活动无关。定量计算结果显示：蚀变过程中Al₂O₃、TiO₂、P₂O₅为惰性组分；SiO₂、CaO、MnO、Au、Ag、Cu、Pb、Zn等为明显带入组分；Fe₂O₃、FeO、MgO、K₂O、Na₂O、Ba、Sr等为明显带出组分。根据围岩蚀变和稳定同位素分析，推断治岭头金矿原始成矿热液流体应是富含Si、Ca、Mn、Au、Ag、Cu、Pb、Zn等组分的岩浆热液，后期有大气降水的加入。

通过对出露于小兴安岭西北部白石砬子地区中生代花岗岩的研究，查明该地区存在一套由英云闪长岩-花岗闪长岩-石英闪长岩和少量闪长岩为组合的花岗岩，锆石U-Pb LA-ICP-MS测年分别获得（171.1±1.3）、（173.9±3.9）、（178.3±1.5）和（169.1±6.2） Ma的岩体侵位年龄，证明其形成于早—中侏罗世。通过岩石地球化学方法判别该花岗岩组合具有高Al₂O₃型T₁T₂G₁花岗岩特征，整体具有富硅、富铝，钠质，贫铁、镁、钛，属于偏铝质-弱过铝质钙碱性系列，富集轻稀土，相对亏损重稀土，富集Rb、Ba、Th、U、Sr等大离子亲石元素，相对亏损Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素，Eu具有轻微负异常的特点，与安第斯I型花岗岩具有相似性。其低Sr/Y值、（La/Yb）_N值，弱或无负δEu异常等特征反映源区残留相矿物以角闪石、辉石为主，有少量斜长石，石榴石可能有少量残留。岩体露头有闪长质岩浆与英云（花岗）闪长质岩浆两种不完全机械混合的现象，反映可能存在两个以上的不同源区。另外，岩体不规则侵入元古宙地层（兴华渡口群和落马湖群）和岩浆中残留有大量早期捕获锆石，说明在岩浆上升侵位过程中与围岩发生同化混染作用。综合研究认为，该早—中侏罗世TTG岩浆形成与蒙古—鄂霍茨克洋的闭合作用密切相关，反映侏罗纪蒙古—鄂霍茨克洋存在向南侧微陆块的俯冲作用。

大兴安岭是中国东北部陆相火山岩发育的地区之一，其不仅分布广泛，而且空间岩相组合变化较大、 成因复杂。笔者对大杨树火山盆地西缘喷发就位在花岗岩带的小莫尔可地区中生代火山岩的地质、岩相学、年代学、元素和Hf同位素地球化学进行了研究。结果表明，该区出露火山岩可划分3个阶段，第一阶段主要为英安质火山碎屑岩夹英安岩组合，呈爆发式火山喷发特征；第二阶段为玄武质粗面安山岩、粗面安山岩组合，呈溢流式火山喷发特征；第三阶段是玄武粗面安山质熔结火山碎屑岩（部分含角砾）。各阶段代表性火山熔岩以及熔结火山碎屑岩的元素地球化学特征揭示：均为富碱（w（Na₂O+K₂O）=4.88%~7.12%），属高钾钙碱性系列；具有相似的痕量元素地球化学分馏特征，即明显富集Ba、K、LRRE等大离子亲石元素，亏损Nb、Ta、Ti、HREE等高场强元素；稀土元素分馏程度中等（LREE/HREE=8.4~8.5）、Eu负异常不明显（δEu为0.91~1.02）。这些特征表明它们是同源岩浆房结晶分异演化的产物，岩浆源区性质呈现地幔与壳幔混合过渡类型的属性，或呈现E-MORB性质的源区或交代洋壳性质的源区。鉴于获得的英安质岩屑晶屑凝灰岩（HSY-1）和玄武粗面安山质岩屑晶屑熔结凝灰岩（P2121）单颗粒锆石U-Pb同位素定年分别为（124.8±1.0）、（123.3±1.3）Ma，ε_Hf（t）为1.7~9.7、T_DM =705~407 Ma、T_DM^C=1 464~748 Ma，并结合区域地球动力学研究进展，可进一步得出：火山作用背景应属于中生代古太平洋板块向中国东部大陆俯冲的大陆边缘岩浆弧环境，适值东北地区大规模岩浆底侵、岩石圈拆沉作用的峰期（约120 Ma），初始岩浆应是古太平洋板块深俯冲作用过程形成的埃达克质岩浆，而呈现埃达克质岩浆与岛弧性质的过渡岩石学、地球化学特征，可能是在岩浆底侵、岩石圈拆沉过程与地壳物质发生一定程度的混染作用；并从成矿元素的相容性角度确认该期岩浆作用具有提供Mo、Cu和Ag成矿流体的可能。

五道岭钼矿床是伊春—延寿成矿带上最南部的矽卡岩型矿床。本次工作通过调研矿床寄主岩石边缘的花岗斑岩发现，花岗斑岩与赋矿正长花岗岩不仅形成时代一致，还存在岩石地球化学的相似性：花岗斑岩的锆石U-Pb年代学显示其形成时代为（194.1±2.0）Ma，寄主岩石正长花岗岩形成时代为（193. 9±1.3）Ma；花岗斑岩为I型向A型花岗岩过渡的岩石类型，更趋近于A型花岗岩，正长花岗岩属于典型的A型花岗岩，且两者均为高Si、富K-Na、富Al的高钾钙碱性-弱碱性、准铝-过铝质的岩石，具有富集大离子亲石元素Rb、K和轻稀土元素，亏损高场强元素Nb、Ta、P、Ti等特点，两者微量和稀土元素分布趋势一致，显示它们可能是同源岩浆的产物。花岗斑岩的初始Sr比值⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr 为 0.723 123，结合区域地质演化特征认为，五道岭花岗质岩体可能形成于古太平洋板块俯冲挤压后期的伸展环境，矽卡岩型钼矿床的成矿作用或许与花岗斑岩的侵入密切相关，暗示区域上存在这期花岗斑岩成矿的可能性。

内蒙古突泉县牤牛海地区发育超镁铁质岩，主要岩石类型为蛇纹石化橄榄岩、辉石橄榄岩、异剥辉石橄榄岩和蛇纹岩，局部蛇纹岩中可见显微鬣刺假象结构，包括蛇纹石呈假像的柱状中空骸晶结构、鱼骨状或羽状结构。岩石化学具有高镁（w（MgO）为33.63%~39.44%）、铬（2 200×10^-6~17 200×10^-6）、镍（1 900×10^-6~3 000×10^-6），高CaO/Al₂O₃（0.56~39.01，平均为7.05），低钛（w（TiO₂）为0.01%~0.02%）、低铝（w（Al₂O₃）为0.03%~0.36%）、低碱（w（K₂O+Na₂O）为0.03%~0.65%）特征，类似科马提岩；Mg^#值（平均为87）与纯橄榄岩（86）接近；稀土元素（w（∑REE）为0.32×10^-6~2.79×10^-6）明显低于大洋脊含量，轻稀土富集（LREE/HREE为2.80~16.68），Eu正异常明显（δEu为0.59~4.84）；微量元素富集大离子亲石元素（LILE）Rb、Ba、Sr，亏损高场强元素（HFSE）Nb、P等。说明超镁铁质岩石岩浆源自亏损软流圈地幔，并受到俯冲流体交代作用，形成于岛弧环境。牤牛海超镁铁质岩与西部包括突泉围场、好老鹿场、超日海乌拉、梅劳特乌拉、苏尼特左旗二道井一带超镁铁质岩共同构成一条近东西向展布的超镁铁质岩（蛇绿岩）带，通过地质建造分析，认为该构造带可能为华北板块与西伯利亚板块最终缝合带。

海南岛古生界主要分布于南部三亚地块，并在琼中地块零星出露。相对于三亚地块，琼中地块内的古生界由于缺乏古生物化石证据及精细年代学数据，其地层划分及时代归属问题一直广受争议，严重限制了对海南岛北部古生代构造属性的认识。目前，利用沉积岩碎屑锆石年龄限定地层的沉积时代已得到广泛应用。本文在野外地质调查基础上，对海南岛北部邦溪、儋州、琼海等地区原划属为古生界的相关样品进行了锆石激光U-Pb年代学研究。锆石U-Pb年代学分析表明：于邦溪地区原划为奥陶系南碧沟组中采集的变质砂岩和儋州、琼海地区原划为志留系陀烈组中采集的变质砂岩的碎屑锆石给出的最年轻²⁰⁶Pb/²³⁸U表观年龄分别为373、352和369 Ma，其年龄谱系与屯昌地区二叠系砂岩相类似，总体上年龄峰值为370 Ma左右，另外在约447、980、1 969~1 520和2 681~2 328 Ma呈现次要峰值。结合其他资料，本文认为前人在海南岛北部划属的下古生界中至少有部分岩石应划属石炭系—下二叠统。上述研究丰富了海南岛古生界的年代学资料，也为海南岛构造演化等问题提供了新的约束。

借助于先进的多功能大型高速高压环剪试验机，针对陕西泾阳南塬滑坡中的饱和黄土、干燥黄土在快速大剪切位移条件下的力学响应特性进行了环剪试验研究。研究结果表明：1）在相同试验条件下，与干燥状态黄土相比，泾阳南塬黄土在饱和条件下抗剪强度指标降低。2）在连续快速剪切条件下，泾阳南塬滑坡饱和与干燥黄土均表现出应变软化特征，饱和黄土比干燥黄土的软化特征更加显著。3）在相同法向应力条件下，剪切速率对饱和和干燥黄土峰值强度均有显著影响，但两种状态下土体峰值强度随剪切速率变化特征不同。饱和黄土峰值强度随剪切速率的增大而增大，而干燥黄土峰值强度随剪切速率的增大而减小。4）在不同含水状态下，泾阳南塬滑坡黄土剪切力学特性变化规律具有不同的产生机理。其中，干燥黄土抗剪强度在连续剪切过程中主要受黏土颗粒间摩擦（阻）力、颗粒运移与定向排列以及剪切面形态的控制。与干燥黄土相比，饱和黄土峰值抗剪强度变化主要受土黏聚力的控制并受水的影响；土体内水的作用能够加剧其应变软化程度并可形成光滑平整的剪切面形态，进而对其峰后剪切应力变化产生影响。

为了研究岩溶管道中溶潭对溶质运移的影响，在实验室内构建水箱-管道系统，在不同管道结构和水流条件下进行定量示踪实验并得到相应的穿透曲线（BTCs）；采用Qtracer2软件分析溶质运移参数，采用滞后系数R分析实验结果与一维经典对流弥散方程解析解之间的差别。实验结果显示：随着水箱数量的增加，示踪剂（NaCl）峰值质量浓度逐渐降低，弥散系数和弥散度逐渐增加，穿透曲线拖尾逐渐增长，表明水箱的瞬态存储使溶质运移滞后；与不对称水箱相比，对称水箱BTC拖尾较长；峰现时间随着不对称水箱数量的增多明显滞后；出口流量增加时，弥散度减小，BTC拖尾变短。一维经典对流弥散方程解析解仅对单管道最大流量条件下的BTC拟合较好，对流量较小的单管道和水箱-管道系统的BTC拟合较差，需研究适用的模型解释其拖尾现象。

GMS和TOUGH2均是应用广泛的地下流动系统数值模拟软件，其中，GMS界面友好，功能强大；而TOUGH2虽具有强大的数值计算能力，但缺乏友好的可视化前后处理界面。本文借助GMS强大的前处理能力，基于概念模型建立了三维复杂模型，把GMS/MODFLOW三维数值模型（包括网格数据、岩性数据、初始和边界数据等）转化为TOUGH2数值模型进行数值计算。通过两个计算实例（含水层水平没有起伏和有起伏）对比分析了GMS/MODFLOW和TOUGH2计算结果的差异。结果显示，该方法可以快速地建立刻画复杂地质条件的TOUGH2模型，计算结果与GMS/MODFLOW差异很小，说明两个软件均有很高的可信度；同时，该方法发挥了两个软件各自的优势，为进行更为复杂的多相流动数值模拟提供了可行性。

长白山仙人桥温泉是我国著名的矿泉水疗养旅游胜地，阐明其成因模式对于温泉区的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。笔者采用地质学、水文地质学和地球物理学结合的方法对其进行了系统研究。结果表明，该区属中低温对流型地热系统，地热成因模式为断裂岩溶复合型。热储层主要为古生界寒武系和奥陶系灰岩，灰岩本身的孔渗条件较差，但后期发育的构造裂缝和溶蚀裂缝却极大地改善了热储层的储集性能；盖层主要为中生界侏罗系安山岩和安山质火山碎屑岩，封闭性较好。长白山一带的大气降水沿侧向断裂和溶蚀裂缝渗入热储层中成为地下水；然后经正常大地热流加热成为地热水，热储温度为89~118 ℃，循环深度为2 853~3 820 m；最终地热水在区内NE向与NW向断裂交汇处富集并沿导水断裂上涌形成温泉。因此，该区断裂交汇和岩溶发育的部位是地热勘探的有利部位。该结论为该区类似地热资源的勘探提供了理论依据。

降解有机质的电产甲烷（electromethanogenesis）技术在生物能（CH₄）的生产、废水处理、地下水和土壤（及沉积物）生物修复等领域有着巨大的发展潜力。寻找简捷的方法获取高活性的生物阴极是该技术当前发展面临的一个突出问题。以最有应用潜力的单室无膜微生物电解池（SCMMEC）为反应器，对以葡萄糖为可发酵物质代表的SCMMEC阴极上生物膜的评估表明，可利用SCMMEC处理含葡萄糖的废水来富集电活性生物阴极。当外压为0.8 V时，富集的2个生物阴极的电流密度可分别达到0.59 A/m²和0.62 A/m²。但该法获得的生物阴极活性仍然比较低，是阴阳极中的电流限制电极。进一步的介体影响评估表明，生物阴极的电活性不受溶液中可能存在的电子介体的影响。在低剂量缓冲盐（6 mmol/L的磷酸盐）下的长期运行显示，0.8 V外压下生物阴极的活性在62 d和153 d时持平，到275 d时已有明显下降。长期直流通电单向极化导致的离子浓缩，甚至盐沉积，可能是生物阴极活性下降的主要原因。

基于磁偶极子模型的频率域电磁法仪器在进行大地探测的过程中，由于收发线圈的安装误差、晃动以及材料的几何形变等因素影响，收发线圈的位置及姿态角发生变化，从而产生几何误差，而几何误差的定量分析对频率域电磁法仪器在制作、野外实验操作以及校正方面均具有很强的指导意义。本文根据误差来源的不同，将几何误差分为一次场误差和二次场误差两类；通过引入一次场张量矩阵和二次场张量矩阵，基于均匀大地模型正演得到9种线圈架构接收线圈接收到的一次场及二次场，并以微分的方式定量地分析了9种线圈架构收发线圈位置及姿态角变化引起几何误差的变化特征。对9种线圈架构的几何误差分析可知：在几何形变引入的一次场误差中，仅有PERyz、PERzy线圈架构不包含位置变化的一次项误差，仅有VCA、VCP及HCP线圈架构不包含姿态角变化的一次项误差；在几何形变引入的二次场误差中，PERzx、PERxz线圈架构最大，而VCA、VCP及HCP线圈架构受高度及收发距变化的影响很大，需要实时测量并进行校正，VCP线圈架构受收发距变化以及姿态角变化的影响最小。

应用于大规模三维数据反演的拟线性近似方法的计算精度和应用范围至今仍是一个比较模糊的概念。本文首先实现了基于拟线性近似方法（对角拟线性近似、标量拟线性近似、拟解析近似和局部拟线性近似）的三维电磁场数值模拟，然后通过正演计算，对这些方法的计算精度进行了系统的对比研究。理论研究结果表明：对角拟线性近似方法精度最高，适用范围最广，对电性变化在3~4个数量级内的地电模型都能给出精确的计算结果；拟解析近似方法计算精度只低于对角拟线性近似方法，它适用于异常电导率与背景电导率比值为2~3个数量级的地电模型；标量拟线性近似方法和局部拟线性近似方法的精度较低，只适用于异常电导率与背景电导率比值小于2个数量级的情况。

大地的感应激发极化效应有时会在瞬变电磁晚期响应上产生负值变号现象。常规实电阻率瞬变电磁反演由于没有考虑激发极化效应，对于观测数据负值部分的解释一直存在问题，这影响了反演解释的真实性和可信度。对此，本文首先将Cole-Cole复电阻率模型加入正演计算，并验证了计算的准确性。然后在阻尼最小二乘法的基础上加入Occam平滑约束来构建反演方程，能够同时反演出零频电阻率、充电率、时间常数以及频率相关系数，实现了一维瞬变电磁复电阻率反演算法。最后，建立具有不同程度激发极化效应的典型层状理论模型进行反演试算与结果分析，结果表明，在激发极化效果明显的低阻高极化地层中，复电阻率反演效果更好。与实电阻率反演结果的对比说明，瞬变电磁复电阻率反演既可以达到实电阻率的常规反演效果，也能解决实电阻率无法实现的负值拟合问题。

存在断层、角度不整合面等不连续结构的地质体的自动识别在地震构造解释中具有重要的意义，这些地质特征的地震响应为同相轴不连续。常规的地震数据不连续性识别方法应用范围有限，参数设置依赖于人为经验，易导致识别结果辨识度差。本文将一致性作为新的不连续性识别方法引入到地震数据处理中。首先利用定位精度高、易于扩展的Facet模型梯度算子计算一致性，其次对一致性数据作阈值化处理，最后利用数学形态学中的腐蚀、膨胀及细化算法作进一步处理，实现了对地震数据不连续性信息的自动识别。经过理论和实际资料测试，并与C₃相干算法和方差算法对比分析，证实了本文所提方法在地震数据不连续性识别方面具有更高的稳定性和辨识度，可以作为地层不连续性识别的有力工具。

为了更好地实现对缝洞型储层孔隙结构和孔隙度的精细评价，基于高覆盖率和高分辨率电成像测井的电导率数据，用多尺度形态学滤波方法分离了基质孔、裂缝和溶蚀孔洞，提取了缝洞孔隙度谱。首先分析了电成像测井对裂缝和溶蚀孔洞的响应模式；其次，在简单介绍数学形态学算子的基础上，给出了结构元素选择和滤波算子构造的方法，用于电成像测井数据的噪声压制和缝洞异常电导率信息的提取；再次，基于缝洞发育处电导率异常的边缘检测结果，用椭圆形及不规则多边形函数拟合溶蚀孔洞，用多项式插值函数拟合裂缝边界，继而提取缝洞分布多类属性参数，获得缝洞孔隙度谱；最后，用实测数据对文中算法进行了测试，验证了多尺度数学形态学滤波方法用于电成像测井资料缝洞孔隙度谱计算的有效性。

本文针对阵列式天线探地雷达系统的目标成像问题，理论模拟分析了最小二乘（LS）估计、Capon估计、幅度相位估计（APES）三种波束形成算法在目标回波到达角（direction of arrival，DOA）估计上的效果和精度，提出了基于DOA估计的阵列式探地雷达逆向投影目标成像方法。该方法综合利用多输入多输出（MIMO）阵列信号估计得到的目标回波信号DOA和阵列空间观测信息对目标体进行成像，通过成像点空间扫描对各测点估计DOA幅度值在成像点的加权积分进行目标定位及反射强度估计。该方法实现简单高效，可以广泛应用于地下简单目标体的快速成像。

为了进行地球化学异常的识别与提取，针对化探数据的特点，本文提出了一种将高维降维技术——投影寻踪分类（PPC）模型与实数编码遗传算法（RCGA）相结合的计算方法，分析了运用RCGA-PPC模型进行化探异常识别与提取的关键技术问题，并在MATLAB环境下开发了该方法的软件应用模块。以云南个旧地区水系沉积物地球化学数据为例，选取区域内Sn、Cu、Pb、Zn、As、Cd等主要成矿元素及与成矿关系密切的9种元素作为计算变量，利用RCGA-PPC模型对其进行处理和异常识别。研究表明：RCGA-PPC模型中最佳投影值较高的地区与该区域实际矿床（点）吻合情况较好。该模型对化探异常的识别能力较强，是一种有效的化探多元素综合异常识别与提取方法。