辽东半岛东南部地区出露大面积南辽河群变质表壳岩系，其下部尤以广泛发育变质火山岩为特征。本文通过对黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩以及黑云母变粒岩等岩石系统的岩石学、全岩地球化学研究，并结合锆石U-Pb年代学以及Lu-Hf的研究结果来制约其物质组成、原岩形成和变质时代、岩石成因及形成环境，进而探讨胶-辽-吉活动带的大地构造属性。锆石显微结构、微区成分及LA-ICP-MS U-Pb年代学分析结果表明，研究区南辽河群变质火山岩原岩可能形成于2.19 Ga左右，并记录了1.90 Ga左右的变质事件。元素和同位素地球化学分析结果表明，其原岩以玄武安山岩-安山岩和英安岩及少量的流纹岩为主，主体属于亚碱性系列，具有钙碱性演化趋势。其中，基性端元以相对较低的SiO₂质量分数，富集MgO、TFe₂O₃和轻稀土元素（LREE）及Cr、Co和Ni为特征，强烈亏损重稀土元素（HREE）和高场强元素（HFSE，如Nb、Ta和Ti），岩浆应起源于受俯冲流体或熔体交代的亏损岩石圈地幔楔；而中-酸性端元则具有高的SiO₂质量分数和较低的MgO、TFe₂O₃质量分数，富碱，富集Ba、Th、U和K，以及亏损Nb、Ta、P和Ti等特征，应来自于新生地壳物质的部分熔融。结合区域地质资料表明，南辽河群变质火山岩应形成于一个典型的活动大陆边缘的构造环境，暗示胶-辽-吉活动带北段古元古代中期以前的形成演化机制应与弧-陆碰撞作用有关。

综合利用地震、测井和岩心等资料，对鄂尔多斯盆地东南部宜川黄龙地区奥陶系碳酸盐岩储层进行了分析，认为该区具岩溶储层标志特征。岩心分析测试表明：该区风化壳储层岩石类型为含膏白云岩及次生灰岩；储集空间为白云岩溶蚀孔洞、次生灰岩相对孤立溶孔和裂缝；储层整体较为致密，孔隙度为0.30%~11.54%，平均值为3.90%，渗透率为（0.002~15.450）×10^-3μm²，平均值为0.710×10^-3μm²。储层形成受顺层岩溶作用影响，综合古地貌、沉积相、裂缝等条件认为，宜川古潜台西侧区域为古地貌较高部位，顺层岩溶储层较为发育，是后期勘探开发的有利区。

为了指导部署四川盆地白云岩储层中钻井，在油气钻井岩心观察与描述、野外剖面实测和样品采集的基础上，结合镜下薄片鉴定、X衍射、物性和地球化学特征分析，对开江梁平台内海槽东段长兴组白云岩储层的沉积-成岩系统进行了深入研究。认为台地边缘生物礁和台地边缘浅滩为最重要的储集相带，颗粒白云岩、生物礁白云岩和晶粒白云岩为最主要的储集层岩性，晶间孔、晶间溶孔和超大溶孔为目的层最有效的储集空间，孔洞缝复合型储层为目的层最优质的储集类型。综合分析认为，长兴组沉积-成岩系统与白云岩储层在时空上具有良好的耦合关系，台地边缘生物礁和台地边缘浅滩相控制了白云岩储层的区域分布范围，而不同成岩系统对储层的贡献程度不同。其中：地层封存卤水与混合热卤水成岩系统是储层形成的基础与关键，地层封存卤水形成低孔低渗的孔隙型Ⅲ类储层，混合热卤水形成中孔中渗的孔洞型Ⅱ类储层；构造热液成岩系统对储层贡献最大，并形成高孔高渗的孔洞缝复合型Ⅰ类优质储层。

在渤海湾盆地南堡凹陷西斜坡中深层扇三角洲上发现一类特殊的"混合型河口坝"沉积体。通过对研究区中深层岩心的观察与分析，结合测井相、地震相对该种"混合型河口坝"的沉积特征、坝体形态、空间展布规律进行研究，并对其成因机制进行分析。结果表明：该类"混合型河口坝"岩性组合在垂向上表现为由多个小级别反、正复合旋回组成的整体向上变粗的反旋回沉积序列，其沉积物重力流成因特征较明显；在平面上该类坝体主要发育于扇三角洲水下分流河道的前端，呈舌状或朵叶状；在沿物源方向的剖面上主要呈"条带状" "琵琶状" "反琵琶状"及"纺锤状"4种形态；在横切物源的方向上主要呈相互独立的透镜状。该类特殊的"混合型河口坝"与常规意义上的河口坝有重要差别，根据其特征，把这种特殊型"混合型河口坝"称之为重力流混合坝。

致密砂岩储层评价方案是识别储层"甜点"的基础，也是致密油勘探的重点和难点，但目前国内对此尚无统一认识。为此，以松南中央坳陷区泉四段致密砂岩为例，综合常规压汞、恒速压汞、高压压汞等多种资料对致密储层微观孔喉结构进行了精细表征，并以此为基础建立了致密砂岩储层评价方案。结果表明：研究区致密砂岩孔喉小、物性差，储集空间以次生溶孔为主；储层渗透性主要由占小部分体积的最大孔喉半径所控制，喉道半径越大、大喉道所占比例越高，致密储层的渗透率（K）就越高、品质就越好。在此基础上，由孔喉结构的差异性出发，将松南中央坳陷区泉四段致密砂岩储层分类4类，其中，石油能够充注至Ⅰ-Ⅲ类致密储层，且Ⅰ类致密储层（K为（0.1~1.0）×10^-3 μm²）品质最高，可视为储层"甜点"。

重油具有黏度大、大规模连续聚集、储层非均质性强、难于开采等特征，利用传统的体积法评价其资源潜力无法揭示重油资源在空间三维尺度上的富集差异性或预测"甜点区"的分布。空间网格插值法基于地理信息系统技术，以成藏组合为基本评价单元，划定各单元分布面积，统计和分析每个成藏组合储层的厚度、含油饱和度、孔隙度、采收率4个关键参数的空间分布规律，并根据实际情况选择反距离加权插值、克里金插值等方法进行插值，实现关键参数网格图的空间叠加计算，最终计算出每个成藏组合的重油资源丰度图，定量表征重油资源的空间分布，厘定重油"甜点区"。将该方法应用于中东扎格罗斯褶皱带重油资源潜力评价，揭示三叠系-侏罗系Butmah成藏组合、侏罗系成藏组合、白垩系成藏组合以及第三系成藏组合总可采资源潜力为140亿t。其中，未来有利勘探目标为白垩系成藏组合，可采资源量为85亿t。初步预测"甜点区"位于盆地西南部。

为了研究断裂在下生上储式油气成藏中的作用，在油源断裂优势通道输导油气能力影响研究的基础上，利用油源断裂优势通道本身的发育特征和源岩品质，构建了油源断裂优势通道输导油气能力综合评价参数指标，建立了一套油源断裂优势通道输导油气能力综合评价方法，并将其应用于渤海湾盆地冀中坳陷留楚地区东三段储层10条主要油源断裂优势通道输导油气能力的评价中。结果表明，留楚地区东三段储层10条主要油源断裂共34条优势通道，其中：有8条输导油气能力综合评价等级为强，主要分布在北部留楚背斜区；有15条输导油气能力综合评价等级为中等，主要分布在留楚南背斜区；有11条输导油气能力综合评价为弱，主要分布在南部和东部边部地区。这与目前留楚地区东三段储层只在北部留楚背斜核部找到大量油、中部留楚南背斜找到少量油相吻合，表明该方法用于油源断裂优势通道输导油气能力综合评价是可行的。

为了研究含油气盆地断裂发育区断裂对盖层的破坏及对油气分布的影响，在前人研究的基础上，通过定义断裂综合封闭能力和泥岩盖层综合封闭能力，并计算两者比值，得到断裂对泥岩盖层综合破坏程度的计算方法。通过此计算方法建立了一套新的断裂对泥岩盖层综合破坏程度的研究方法，并将此方法应用于海拉尔盆地贝尔凹陷贝西斜坡呼和诺仁构造F5断裂对大一段泥岩盖层综合破坏程度的研究。结果表明：F5断裂对大一段泥岩盖层综合破坏程度在测点4、6、9、10、11处为较强-强级别，其他测点处均为较弱级别；在盖层受破坏程度较强的测点4、6、9、10、11附近，钻井的含油性为油气显示和无显示，其原因是盖层所受断裂综合破坏程度较大，油气保存程度较低；在盖层受破坏程度较弱的测点1-3、5、7-8、12-15附近，盖层所受断裂综合破坏程度较小，油气保存程度较高，井的含油性为工业油流和低产油流。F5断裂对大一段泥岩盖层的综合破坏程度评价结果与南二段油气显示关系相符，证明此方法用于断裂对泥岩盖层综合破坏程度研究是可行的。

古牧地背斜位于博格达山前阜康断裂带的北缘。为探讨博格达山隆升在沉积盆地内的构造响应特征，作者结合野外地表露头观测、地震反射特征和磷灰石裂变径迹分析，认为古牧地背斜垂向上可划分为深浅两大构造层：深层侏罗系西山窑组（J₂x）以下地层具有双重构造的特征，活动时间为150~130和100~80 Ma；浅层侏罗系西山窑组及以上地层具有断层突破型断层传播褶皱的特征，活动时间约为30 Ma。以上研究成果一方面反映出博格达山晚侏罗世以来多期构造活动的特点，另一方面反映古牧地背斜深层双重构造具有形成时间早、埋深相对浅的特点，是准噶尔盆地南缘有利的油气勘探领域。

阿尔哈达铅锌矿床是内蒙古二连浩特-东乌珠穆沁旗多金属成矿带中的代表性矿床之一，矿体主要赋存于安格尔音乌拉组中，呈脉状、透镜状产出，受北西向断裂控制。成矿期断裂发生多次构造活动，形成不同的矿物组合，可划分为石英-毒砂-黄铁矿阶段（Ⅰ）、贫硫化物-石英阶段（Ⅱ）、多金属硫化物阶段（Ⅲ）及少量方铅矿-萤石-方解石阶段（Ⅳ）4个成矿阶段。控矿断裂以左行正断层的运动方式为主，剖面上断裂产状较陡部位、平面上断裂走向偏西部位是矿体产出的有利地段。蚀变带厚度、厚度×品位及矿体厚度高值中心与断裂面产状变化部位基本一致，表明断裂面产状变化地段是矿体赋存及矿化富集的有利位置。矿化富集规律显示矿体与蚀变带均具有向南西侧伏的趋势，表明矿区深部仍有一定成矿潜力。在详细地质调查基础上，结合矿化富集规律，利用数值模拟技术对阿尔哈达铅锌矿床I号矿脉两侧及深部进行成矿远景评价和矿体定位预测，共圈定了6处进一步找矿靶区。

姚家沟钼矿是辽宁青城子矿田中近年来发现的钼矿床，位于华北克拉通北缘，燕辽钼成矿带内。姚家沟花岗斑岩岩体中发现的脑状石英细脉（UST）和石英眼是岩浆出溶热液的直接证据。该矿床蚀变分带特征明显，辉钼矿化主要发育在钾化带及矽卡岩化带中。对姚家沟岩体和钾化钼矿带的5期流体活动进行流体包裹体显微观测表明，其流体包裹体类型丰富，包括单相水包裹体（PW）、两相水包裹体（W）、三相CO₂包裹体（C）、纯CO₂包裹体（PC）和含子矿物包裹体（S），S型流体包裹体中子矿物有赤铁矿、黄铜矿和其他未知矿物，但没有石盐子晶。该矿床流体演化为：1）早期石英眼（均一温度为211.4~515.4℃，盐度（w（NaCl））为0.8%~19.2%）的高中温中低盐度富CO₂体系；2）成矿期石英脉（均一温度为179.5~424.5℃，盐度为2.4%~21.5%）的高中温中低盐度NaCl-H₂O-CO₂体系；3）后期石英脉（均一温度为167.8~353.3℃，盐度为3.4%~15.8%）的中低温中低盐度NaCl-H₂O-CO₂体系；4）晚期方解石脉（均一温度为132.5~234.1℃，盐度为0.9%~11.2%）的中低温中低盐度NaCl-H₂O体系；5） UST （均一温度为158.6~381.7℃，盐度为1.6%~21.5%）为中低温中低盐度NaCl-H₂O-CO₂体系，该期可能与钼矿化关系不大，代表另一期侵位更浅的岩浆出溶热液。流体不混溶、围岩蚀变以及流体混合作用导致流体温度、压力降低，CO₂逸失，体系还原性增强，是成矿金属元素沉淀的主要机理。用等容线相交法对成矿期捕获压力进行估算，为124~180 MPa，对应深度为4.6~7.0 km，与同成矿带其他钼矿比较，相对较深。

鲁西金岭闪长岩位于华北克拉通东南部，主要由辉石闪长岩-黑云母闪长岩组成。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年测定闪长岩侵位年龄为（129.17±0.96）和（130.15±0.65） Ma，属于早白垩世岩浆活动的产物。闪长岩SiO₂和K₂O的质量分数较低，MgO、Na₂O、Fe₂O₃、MgO和Al₂O₃的质量分数较高，Mg^#为58.00~70.00。Na₂O/K₂O为1.08~2.96，相对富钠高铝，其里特曼指数为1.95~2.96，具有钙碱性系列的岩浆演化趋势。金岭闪长岩w（Ni）为99.00×10^-6~237.00×10^-6，w（Cr）为270.00×10^-6~600.00×10^-6，w（Co）为19.00×10^-6~44.00×10^-6，表明其具有幔源岩浆的属性。稀土元素球粒陨石标准化曲线表明样品具有富集轻稀土元素（LREE），亏损重稀土元素（HREE）以及弱Eu （δEu为0.91~1.12）异常的特征。所有样品富集大离子亲石元素（Ba、K、Sr）和高场强元素Nd，亏损高场强元素Rb、Nb、Ta、Zr。样品中约2.5 Ga古老锆石的存在证明岩浆源区受到古老下地壳物质的混染作用。鲁西金岭地区闪长岩应形成于太平洋板块俯冲后后撤引起的伸展环境，其岩浆源区是富集地幔起源的基性岩浆底侵华北古老下地壳并与下地壳熔融形成的壳源酸性岩浆混合过程的产物。

皖南绩溪县逍遥岩体侵位于新元古界南华系、震旦系和下古生界海相沉积盖层中，岩性为花岗闪长岩。测得该岩体LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素加权平均值年龄为（149.3±2.3）和（148.6±1.9） Ma，表明：岩体侵位于晚侏罗世。逍遥花岗闪长岩体的电子探针分析显示其黑云母为镁质黑云母。岩石地球化学研究表明：其为高钾钙碱性系列，准铝质-过铝质，属于I型花岗岩；微量元素特征显示其富集轻稀土而亏损重稀土元素，富集Ba、Sr等大离子亲石元素。综合地质、年代学、电子探针和岩石主微量元素分析，逍遥岩体形成于晚侏罗世，其岩浆来源于有幔源物质加入的下地壳，在形成过程中经历了较强的部分熔融作用，该岩体具有火山弧花岗岩特点。

滇东南老君山地区发育猛洞岩群前寒武系斜长角闪岩，呈港湾状分布在片岩、片麻岩中，并为后期变质-变形作用叠加改造。斜长角闪岩SiO₂质量分数为47.0%~50.4%，西蒙尼图解、DF及A-K图解均显示其原岩为正变质岩，因此推测为一套变质基性岩。斜长角闪岩地球化学特征显示，稀土总量w（ΣREE）=（214~267）×10^-6，高于洋岛玄武岩，其配分模式与洋岛玄武岩相似，为轻稀土富集的右倾曲线；蛛网图显示Ba、Zr、Hf、Y元素亏损，富集Rb、Th、Ta、Nb、Ce、Sm元素，与板内碱性玄武岩特征类似；Zr/TiO₂-Nb/Y、TiO₂-10MnO-10P₂O₅、La/10-Nb/8-Y/15、Th/Zr-Nb/Zr、Th/Hf-Ta/Hf等判别图解显示，原岩为一套亚碱性-碱性玄武岩岩浆系列，其形成可能与大陆裂谷环境有关。角闪石及斜长石内部指示的（亚）显微结构较为发育，主要有自由位错、位错列，偶见位错环或位错偶极，与角闪石-斜长石矿物对获得的平均温度和压力（646℃、0.88 GPa）一致，最高变质程度达低角闪岩相；同时，前人获得榍石U-Pb年代学及南温河片麻岩状花岗岩变质增生锆石均为230 Ma左右，代表印支期构造-热事件，此时老君山变质核杂岩雏形开始形成。

为了从宏观和微观角度探讨颗粒组成对淤堵层形成机理和加固效果的影响规律，依托天津某新近吹填造陆工程，先进行直排式真空预压法室内模型试验，然后基于颗粒流理论和PFC^2D程序，在解决模拟过程中颗粒级配和孔隙比的二维转换、排水边界的等效模拟、真空渗流场的施加等问题后，对模型进行有效的模拟计算，进而将结果推广，开展了不同颗粒组成吹填土真空预压试验的颗粒流模拟，总结了排水速率变化及颗粒运移规律。结果表明：对吹填土真空预压过程进行二维颗粒流数值模拟是有效可行的；真空预压过程中细颗粒沿渗透路径迁移，在沿途滞留，导致渗透路径变短变窄，从而形成淤堵层；对于高黏性新近吹填淤泥，在相同真空荷载作用下，黏粒质量分数越大，初期排水速率增长越快，并且随着土体不均匀系数的提高，淤堵层变得易于形成且致密，排水速率衰减越快；粉粒质量分数越大，土体孔隙率变化越均匀，尤其当粉粒质量分数大于黏粒质量分数时，真空预压加固效果有明显改善。

为了研究温度作用下缺陷花岗岩的热损伤问题，以甘肃北山缺陷花岗岩为例，从损伤力学和热力学的角度出发，研究了缺陷花岗岩内部热应力的产生机理，推导出缺陷花岗岩裂纹热损伤的临界应力公式，分析了高温作用对花岗岩热弹性比能变化的影响规律，建立了温度作用下花岗岩热损伤演化方程，并对温度作用下花岗岩应力损伤面可能存在的形态进行了研究。对含缺陷的花岗岩在温度作用下结构内部结构晶体单元损伤、晶体单元损伤应力变化规律进行数值模拟，结果表明：当模拟温度升高到60℃时，花岗岩缺陷裂纹附近出现明显的热损伤，远离缺陷处出现微弱的热损伤；当温度升高到120℃时，花岗岩缺陷处剪切破坏特征明显，裂纹处的热损伤点继续增大，远离缺陷处出现非常明显的不间断损伤点，损伤量、热应力、能量累计数出现了突变；此后，随着温度升高到200℃，损伤增量变化微弱。北山缺陷花岗岩的损伤量和温度之间存在直接的演化关系。

考虑到模型不确定性引起的地下水数值模拟不确定性对模拟过程的影响，在简要介绍含水层水文地质参数变异性研究进展和地质统计学的基础上，基于常用的确定性地下水流数值模拟软件MODFLOW开发了MODFLOW-Gslib软件，相较于传统的数值模拟方法，将地质统计学与数值模拟结合的方法能够模拟非均质含水层中的参数变异性问题。将MODFLOW-Gslib软件运用于模拟实例中，选择常见的不确定性因素进行模拟，并对其模拟产生的数据进行统计分析，结果表明，软件转化后的参数符合水文地质参数不确定性的相关特征；与原模拟结果进行对比，该软件能够更加真实地刻画含水层参数变异性特征。

为了研究人工回灌条件下地下水位抬升对悬浮颗粒在含水层中的迁移-沉积的影响机理，在室内模拟实验中，采用100 mg/L的金刚砂悬浊水回灌中粒石英砂介质，分别研究了不同抬升速率（0、2、4 cm/h）条件下人工回灌过程中的悬浮物堵塞规律。实验结果表明：地下水位抬升速率对堵塞位置和堵塞位置处悬浮物的级配影响不大，悬浮物主要淤积在0~2 cm深度处；在26 h前地下水位抬升引起的入渗量比地下水位固定的入渗量小，在26 h后二者相反；水位抬升使介质表层堵塞发展速度减慢，非堵塞层渗流状态出现非饱和时刻滞后；在堵塞层0~2 cm处地下水位抬升使堵塞速率小于地下水位固定的堵塞速率。

利用Landsat TM5遥感影像多光谱和热红外数据，对长白山玄武岩区地表温度场进行了反演。在此基础上，综合分析了研究区地表温度场、温泉和地热井分布特征、布格重力场及磁场4个因子，采用判别分析方法建立并验证了判别函数，对研究区地热异常区进行了识别。研究结果表明：研究区地表温度异常区主要分布在长白山天池火山口周围，此外，在区内3个中生代沉积盆地（抚松盆地、松江盆地和长白盆地）也有孤立状的高温区域分布，地表温度异常像素所占比例为2.993%；研究区潜在地热资源异常区可分为环长白山天池火山口区域、松江河-抚松县及二道白河-松江镇一带的抚松盆地和松江盆区、仙人桥地区以及长白县-十四道沟一带的长白盆地区，其中环长白山天池火山口区域地热潜在概率值均大于0.9，最大值达到1.0。该研究为地热异常区的识别提供了一条新的思路。

土壤中的氮素是植物生长发育的基础，由于城市湿地土壤受特殊水文条件影响，土壤全氮（TN）的分布规律和影响机制较为复杂，因此研究土壤TN的空间分布特征具有重大的生态意义。本文以再生水为主要补给水源的北京门城湖湿地公园为研究区，运用ArcGIS和地统计学对该区土壤TN的空间分布特征进行研究。结果表明：研究区土壤TN质量分数较高，差值明显，变异系数达47.35%；比较不同的植物群落区可知，香蒲群落区土壤TN质量分数最高。对影响研究区土壤TN分布的因素分析得出：土壤TN、全磷（TP）质量分数呈极显著正相关关系（r=0.81，P<0.01）；TN、土壤有机质（SOM）质量分数呈显著正相关关系（r=0.62，P<0.05）；气候因子中，湿度和温度对TN分布同样影响显著。水质参数中，再生水出水口处测得的土壤TN的指标数值更高，随出水口距离的增加，参数值总体呈下降趋势且逐步趋于稳定，说明植被对湿地土壤中氮素空间分布的调整具有重要作用。

磁电法作为一类特点明显的电磁勘探方法在外国（美国、加拿大、澳大利亚等）已经有了成熟的应用，但是该类方法在我国应用研究较少，甚至不为众人所知。本文从数据采集与分析、正反演技术以及应用现状3个方面详细介绍了国内外磁电法的技术原理和发展现状；总结了磁电法的优缺点及适用的条件，对于我国未来磁电法的发展提出了建议。综述表明：1）目前地面数据采集为中梯方式，可以借鉴其他应用成熟的电磁法观测方式；2）磁电法从静电场理论出发无法得到绝对电导率，可以尝试频率域理论；3）地面数据的深度分辨能力需要提高，可以通过多源多分量三维反演来提高反演的准确性；4）建议在国内将磁电法的应用范围扩展到井中、海洋以及环境和工程领域。

随机噪声是探地雷达（ground penetrating radar，GPR）数据处理存在的主要问题之一，直接影响到GPR数据后续处理及最终解释的准确性和可靠性。为了有效地去除随机噪声，同时更好地保留GPR信号的有效信息，本文提出基于Shearlet变换的GPR数据随机噪声去除方法。作为一种非自适应多尺度、多方向性的几何分析方法，Shearlet变换能够近乎最优地表示含奇异点的高维曲线。在Shearlet域，GPR数据能够得到更加稀疏的表示，通过阈值去噪的方法，有效地去除了随机噪声，使信噪比提高了4 dB，最大程度地保留了GPR有效信号。利用理论和实际数据进行验证，体现了Shearlet变换阈值去噪方法的有效性和准确性。

传统的自由表面多次波压制（SRME）方法研究是基于二维假设的，这种算法对多次波贡献考虑过于局限，难以应对复杂地质构造的情况。3D SRME算法过于笨拙，对数据要求过于苛刻，很难有效推广和应用。三维稀疏反演多次波预测方法利用柯西概率密度函数，将垂直测线方向上稀疏的多次波能量贡献道集转换到模型空间，有效重构同相轴能量顶点——菲涅尔带，从而有效拾取多次波能量，准确预测多次波。采用曲波域匹配相减技术对多次波进行去除，相较于传统的最小平方匹配相减方法，Curvelet域具有多方向、多尺度的特性，能够更有效地压制多次波。建立三维倾斜层状速度模型，对模拟三维地震数据进行试算，并与常规2D SRME的处理结果进行对比，验证了本文所述方法的有效性。

在地震波数值模拟中，需要采用吸收边界条件以吸收人为边界反射。本文针对曲线坐标系下的二阶弹性波方程提出了一种完全匹配层（PML）吸收边界条件。与直角坐标系下的PML吸收边界条件类似，曲线坐标系下的PML吸收边界条件是一种在频率域中给出的人工边界条件，由相应的复坐标变换得到。在变换到时间域后，完全匹配层中将出现复杂的卷积运算。为了避免这些卷积运算，引入了4个中间变量。为了简化自由边界条件，采用正交贴体网格对起伏地表模型进行网格剖分。数值算例表明，该方法可以有效消除人为边界反射。

球状或块状花岗岩不均匀风化残留的风化核（俗称"孤石"）在我国南方沿海城市普遍发育。"孤石"经常导致盾构刀盘卡住及损坏，且可能引起地表的隆起等问题，因此在盾构施工前对"孤石"进行探测便于提前处理，是地铁工程勘察的难题。孤石与周围土层波阻抗不同的特点为地震映像法在孤石勘探中的应用提供了理论依据。本文首先介绍三维地震映像法的基本工作原理及方法；其次，建立含有孤石的三维地层模型，模拟三维地层中的地震映像法试验，研究不同位置测线的波形剖面图规律，结果表明：当测线在孤石投影区域内的时候，会产生明显的反射波和绕射波，可清晰观察到孤石的存在，经过数据处理后可确定孤石平面性状及埋深；最后，利用该方法对厦门地铁盾构区间的孤石进行勘探，当发现波形异常，揭示反射频率明显变低、振幅增强、有震荡现象和类似于短弧形的同相轴时，可判断为地下孤石。通过对比勘探结果与钻孔资料，验证了该方法的可靠性。本文提出了地铁孤石的探测及三维成像方法，供类似地区进行地质勘探借鉴。

为了更好地研究吉林前郭地区的地震活动性，本文利用2013年10月至2015年2月吉林前郭5.8级震群周围17个地震台站记录到的405个地震事件资料，共获得2 218条P波走时数据和2 166条S波走时数据，采用地震双差层析成像技术，获取吉林前郭震区上地壳三维P波、S波速度精细结构。结果显示，震区上地壳速度分层明显，P波速度变化范围为5.8~7.2 km/s，S波速度变化范围为3.4~4.0 km/s，波速比（v_P/v_S）变化较小。震区有低速带穿过，低速带走向为北东向，倾角较大（近直立），纵向延伸至15 km深度；震群主要位于低P波和S波速度区，对应较低的波速比。吉林前郭震区构造强度较低，受西太平洋板块俯冲产生应力场的影响，易于发生地震。

针对单一分辨率的数字岩心模型无法完整描述岩心不同尺度结构信息的问题，以砂岩样品为例，通过对岩心多分辨率CT成像，采用基于特征的图像配准方法实现了不同分辨率岩心图像的精确匹配。通过融合不同分辨率岩心扫描图像进行孔隙分割和矿物分割，构建多尺度、多组分的数字岩心模型。结果表明：多尺度多组分数字岩心模型可以表征跨尺度的岩心孔隙结构，孔隙分布与核磁测量结果有较好的一致性；与Qemscan相比，数字岩心矿物体积分数同X衍射测定结果更吻合，真实地还原了岩心不同组分的结构信息。