松辽盆地南部青山口组一段页岩油资源丰富，多口井试油获得工业及高产油流，具有较大的勘探开发潜力。本文以青山口组一段下段为研究对象，以页岩油赋存状态为切入点，重点针对研究区页岩油富集优质岩相,即高有机质薄片状页岩和中有机质纹层状页岩中溶胀油、吸附油以及游离油量进行定量评价，揭示页岩油在地下页岩层系储层中的赋存特征。青山口组一段页岩油主要以干酪根溶胀态、干酪根吸附态、有机质孔隙游离态、无机矿物吸附态及无机孔隙游离态等5种赋存形式存在于页岩层系储层中。其中：高有机质薄片状页岩中页岩油赋存状态以干酪根溶胀油、干酪根吸附油和有机质孔隙游离油等有机赋存油为主，有机赋存油量可高达253.0 mg/g TOC，以TY1井页岩油赋存量最大，其次为CY8井，H238井页岩油量最低；中有机质纹层状页岩中页岩油赋存状态以无机矿物吸附油、无机孔隙游离油等无机赋存油为主，可达167.0 mg/g TOC，CY8井页岩油赋存量最大，H258井次之，H238井页岩油量最低。TY1井、CY8井位于半深湖—深湖区，发育大套泥页岩；H238井位于三角洲外前缘，离物源区较近，导致其页岩油赋存量明显低于半深湖—深湖区。因此，沉积环境是导致不同工区页岩油赋存量差异的主要原因。

准噶尔盆地南缘东段侏罗系—白垩系储层油气勘探潜力巨大，但关于其物源条件及沉积背景演化方面的认识较为有限，严重制约了后续油气勘探开发进程。为顺利开展后续油气勘探，笔者应用砂岩碎屑成分、砾岩砾石成分、重矿物类型及组合特征、古水流特征、地层岩性比例特征等物源分析方法，并结合区域构造演化背景，对准噶尔盆地南缘东段侏罗系—白垩系沉积物源特征进行厘定，并恢复其演化过程。研究结果表明：早侏罗世，博格达山尚未隆升，准南东段物源体系受控于北部克拉美丽山及南部天山山体，研究区南部原始沉积边界距现今盆地边界最远；自中侏罗世以来，由于受周缘山体隆升及燕山运动影响，博格达山开始隆升并逐渐出露水面，对准南东段物源体系产生一定影响；自晚侏罗世—早白垩世，博格达山的持续隆升作用使其隆起高度和规模不断增大，并最终成为准南东段优势物源区，克拉美丽山隆起幅度也不断增大，而使其供源能力增强。整体上，早侏罗世—中侏罗世，准南东段受南部天山物源体系和北部克拉美丽山物源体系共同影响；而在中侏罗世—早白垩世这一沉积期，南部天山物源体系、北部克拉美丽山物源体系和博格达山物源体系并存，但各物源体系对准南东段侏罗系—白垩系影响程度存在差异。

塔河地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩是塔里木盆地重要的勘探开发目标，分析其储层特征和成因对深层油气勘探具有显著的指导意义。本文基于塔河地区岩心、岩屑、测井和地震等资料，分析了鹰山组碳酸盐岩储层的岩石类型、储集空间类型和储层类型等，对影响鹰山组储层发育的地质因素进行了系统总结，并依此总结了其储层发育的规律和模式。研究认为：鹰山组碳酸盐岩主要以亮晶颗粒灰岩、颗粒泥晶灰岩和泥晶灰岩为主；储集空间以粒间孔隙、晶间孔隙、溶蚀孔隙、裂缝和溶洞为主；储层类型多样，包括裂缝型储层、孔洞型储层、裂缝-孔隙型储层和裂缝-溶洞型储层等。鹰山组储层是古地形、沉积作用和成岩作用等共同作用的结果。其中：古地形是储层发育的背景，沉积期和表生期的古地形具有不同的作用；沉积作用是储层形成的基础，不同沉积相带岩石孔渗差异明显；成岩作用控制了储层的形成，最关键的成岩作用是溶蚀作用和破裂作用，多期多次多类溶蚀作用是储层形成的关键，破裂作用促进了储层的形成。

为了解决金坛储气库的安全平稳运行及下一步开发建设等问题，在综合利用岩心、薄片、测井、地震以及分析化验等资料的基础上，对该区含盐层系沉积特征、控制因素及沉积模式进行了研究。结果表明：阜宁组四段含盐层系发育石盐岩、硫酸盐岩、碳酸盐岩、泥岩、粉砂岩5种岩石类型，具有6种层理构造和2种化学成因构造；沉积时气候干旱炎热，盐度较高。研究区含盐层系在测井上表现为箱形、钟形、齿形、漏斗形及平直形5种形态，地震上表现为平行状、杂乱丘状、舌形孤立状3种反射特征；含盐层系属于盐湖沉积，可识别出中心膏盐岩、过渡带碳酸盐岩、边缘带砂泥岩3种亚相及7种微相，含盐层系在不同层序内部沉积特征和分布规律各异，沉积中期高位体系域盐岩厚度最大；古地貌控制含盐层系沉积微相类型和分布特征，水体开放程度控制沉积序列演化和岩性组合，湖平面变化控制含盐层系岩石类型和发育规律。研究区存在局限型和广覆型两种成盐模式，湖盆中心的低洼区域为下一步开发建设的有利区域。

为了解不同岩性火山岩孔隙度的压力敏感性，笔者选取长岭断陷安山岩、角砾凝灰岩和凝灰岩的代表性岩样，分别进行3.4、8.3、13.1、17.9、22.8、27.6、32.4、37.2 MPa多个覆压条件下的气体法孔隙度测量。结果表明，随着压力的增大，3种岩性岩样的孔隙度呈不同幅度的减小，幅度减小程度由大到小的岩性依次为凝灰岩、角砾凝灰岩、安山岩；说明凝灰岩的孔隙压力敏感性较强、角砾凝灰岩的孔隙压力敏感性居中、安山岩的孔隙压力敏感性最弱。经X射线衍射全岩分析、偏光显微镜下岩石薄片鉴定、高压压汞仪实验和基于CPMG脉冲序列的核磁共振实验分析显示，岩石组份、颗粒分选、孔径分布是影响孔隙压力敏感性的关键因素；塑性矿物体积分数越大、颗粒越小、孔径越小，相应孔隙度的压力敏感性越强。

琼东南盆地深水区是21世纪南海北部大陆架地区天然气勘探的重点区带之一。为了划分该盆地WN-A井的地层时代及探明其沉积物所记录的古气候条件，笔者对该井分布于3 261.25~5 079.00 m井段共计108份岩屑样品进行了孢粉分析。研究结果显示，该井孢粉化石种类较丰富且分布连续，由下至上可划分为4个孢粉组合: Pinuspollenites-Polypodiaceoisporites-Juglanspollenites-Quercoidites E-Quercoidites D组合、Pinuspollenites-Juglanspollenites-Polypodiaceoisporites-Dicolpopollis kockelii组合、Quercoidites E-Polypodiaceoisporites-Pinuspollenites-Polypodiisporites组合和Pinuspollenites-Polypodiaceoisporites-Randiapollis reticulatus-Quercoidites E组合。其中：4 425.00~5 079.00 m井段孢粉组合的优势组分是Pinuspollenites、Juglanspollenites和Quercoidites D，指示热带、亚热带针叶、常绿、落叶阔叶混交林，气候较温凉；3 261.25~4 425.00 m井段孢粉组合中Quercoidites E占优势，指示热带、亚热带常绿、落叶阔叶混交林，气候温暖湿润。WN-A井孢粉组合记录了一次明显的由温凉转为温暖的气候变化，与全球渐新世—中新世的气候变化可以对比，其发生位置，即4 425.00 m可以作为WN-A井渐新统和中新统的界线。

赣南九龙脑矿田位于南岭构造-岩浆成矿带东段诸广山崇（义）—（大）余—（上）犹钨锡多金属矿集区，其最大特色以九龙脑成矿岩体为中心，产出一系列钨锡银铅锌铌钽多金属矿床（化），矿化类型包括内带-外带热液石英脉型、矽卡岩型、破碎蚀变带型、云英岩型和蚀变花岗岩型，成矿时代始于印支期，燕山早期大爆发，成矿母岩为富含W、Sn等成矿元素的重熔“S”型花岗岩。本文在系统研究以往地质、地化和物探等资料的基础上，阐述了九龙脑矿田成矿地质特征和地层、构造、岩浆岩控矿作用，以及围绕九龙脑成矿岩体内外接触带由内到外发育高温钨锡矿床—中高温钨铅锌银矿床—中低温金银铅锌矿床的成矿与地球化学分带，总结了该区钨锡多金属矿床受构造-岩浆岩联合控制呈现出“东西成行、北北东—北东成列”的等距性空间分布规律，建立了九龙脑矿田具成因联系的“多位一体”成矿模式。根据上述研究进行了成矿预测，优选九龙脑地区钨锡矿A类预测区4个，钨铅锌银矿、锡矿B类预测区各1个，金银铅锌矿C类预测区1个。

智能找矿预测是数字地质科学的前沿领域。本文基于一种二维卷积神经网络的智能找矿预测方法，以25种元素的水系沉积物数据和航磁数据为找矿预测数据，将已知的矿点作为监督样本，利用步长平移数据增强方法获取了训练数据集，对卷积神经网络进行训练后，将其应用于未知区域的找矿预测。应用该方法对甘肃省龙首山西段高台县臭泥墩—西小口子地区进行了铜矿智能找矿预测，根据已知的3个铜矿点，获取了22 934个训练数据，经过200轮训练之后，预测精度能够达到98.1%，最终圈定了5个预测区，5个预测区均具有良好的铜矿找矿远景。

以广西大厂镇鲁塘铅锌矿尾砂为研究对象，通过淋滤实验研究了不同氧化还原条件下尾砂中Cu、Cd、Zn、Pb和As等元素的活化和迁移规律。结果表明：经高浓度氧化、高浓度还原条件处理的尾矿表现为pH<7的酸性环境，经低浓度氧化环境条件处理的尾砂呈现pH>7的弱酸性至弱碱性环境；尾砂中Cu、Cd元素活化迁移受pH值的影响明显，即高浓度还原和高浓度氧化条件可以促进Cu和Cd元素的迁移，酸性条件对Cu和Cd元素的迁移起到促进作用；Zn与Cd元素存在竞争吸附关系，但二者仍有明显差别；Pb和As元素受到还原条件的影响，能有效促进Pb和As元素的释放迁移。在淋滤实验前期，铅锌矿的表面阻力较小，由于环境酸碱性的改变，初始尾砂对重金属元素的吸附位能发生变化，重金属元素初期迁移能力得到加强；淋滤后期，矿物颗粒表面由于发生氧化还原反应，促使颗粒表面的阻力增加，重金属元素的溶出量减少，迁移能力受到抑制。

大兴安岭中段扎赉特旗西北部分布大面积的晚二叠世林西组沉积地层，该沉积地层主要为长石砂岩、粉砂岩、长石岩屑砂岩夹不同规模的含砾砂岩及灰岩，中部含有较为丰富的双壳类、植物化石。本次研究针对林西组下部的长石岩屑砂岩进行LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb测年工作，共获得98个有效年龄，年龄分布范围为（2 552.3±22.5）~（227.6±5.4）Ma，大部分年龄位于谐和曲线上，部分结果偏离曲线，根据测试数据按年龄值和频率分布特征大致分为以下几组：上泥盆世—晚二叠世（380.0~246.1 Ma）、志留纪—寒武纪晚期（489.0~413.8 Ma）、中元古代—新元古代（1 239.5～808.1 Ma）、古元古代（2 554.0～1 784.3 Ma）。上述年龄与区域上的岩浆事件基本吻合。综合研究表明研究区内林西组沉积下限为（253.4±1.5） Ma，林西组的物源主体应来自于西拉木伦河—延吉一线，其余锆石来源主要为兴蒙造山带内部、华北板块北缘和东北各地块，1.8和2.5 Ga的碎屑锆石更有可能来自华北板块北缘，华北板块和西伯利亚板块在（253.4±1.5） Ma之前已经完成碰撞、拼合，古亚洲洋已经闭合，兴蒙海槽形成。林西组海相核形石的发现表明晚二叠世大兴安岭中段地区应以海相环境为主，直到三叠纪早期才逐渐转变为陆相沉积环境。

鲁西地区是全球完整保存新太古代早期TTG（英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩）和绿岩带的区域，是研究太古宙岩浆演化类型和太古宙时期壳幔作用以及构造模式的典型区域。本文在野外地质调查的基础上，通过年代学、Hf同位素和岩石地球化学等手段，探讨了鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩的地球化学特征和形成背景。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩U-Pb年龄主要为2 537和2 566 Ma。花岗岩（TA1802）εHf (t)值为-1.4～2.9，平均值为0.65，二阶段模式年龄约为2.9 Ga；二长花岗岩（TA1812）εHf (t) 值为-0.4～2.7，平均值为1.31，二阶段模式年龄为 3 073～2 886 Ma，平均值约为2.9 Ga；二长花岗岩（TA1817）εHf (t) 值为0.3～4.7，平均值为3.35，二阶段模式年龄为3 032～2 762 Ma，平均值约为2.8 Ga。在εHf (t)-t 图解上，鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩年龄演化线均落在2.9～2.8 Ga地壳演化线上，且与二阶段模式年龄大致相同，即表明鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩源于2.9～2.8 Ga的古老地壳重融。鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩均表现为高w(SiO2)、w(Al2O3)和富Na2O特征，大部分属于准铝质岩石。稀土元素球粒陨石标准化分布型式上，均表现为轻稀土元素（LREE）富集和重稀土元素（HREE）亏损，且中重稀土元素出现分馏。花岗岩样品中，有两个样品（TA1801-1与TA1824）表现出Ta富集，其余样品均表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集，Nb、Ta、Ti亏损。二长花岗岩也同样表现为K、Rb、Ba和Th等大离子亲石元素富集，Nb、Ta、Ti亏损，部分熔融残余矿物存在石榴石、金红石以及少量斜长石、角闪石。根据上述地球化学特征， 并结合区域地质特征，鲁西地区新太古代花岗岩和二长花岗岩构造背景为同碰撞背景，该构造模式是大陆地壳有效增生。

高温高压实验作为地球科学研究的重要方向之一，通过模拟地球深部的温度和压力条件，了解地球深部物质的物理化学性质、地球内部结构和动力学演化。角闪石属于双链硅酸盐矿物，为地幔岩石圈的重要组成，广泛分布在海洋地壳、俯冲板块、变质岩和火成岩中。作为俯冲带的重要含水矿物，角闪石的广泛分布和高温高压下的脱水对于理解俯冲带水含量以及水迁移具有重要作用，同时在俯冲带的地震活动、高电导率异常、地震波速异常和岩浆活动中扮演重要角色。在过去的近百年时间里，国内外学者对角闪石高温高压物理化学性质进行了大量的研究。角闪石具有非常复杂的元素组成和结构特征，由此也导致了不同角闪石物理化学性质存在显著不同，包括脱水与脱羟基反应中元素迁移的差异、角闪石形成与分解过程中碱性元素(K+Na)和H2O含量对热稳定的影响、不同空间群结构下的高压结构相变、原位条件下不同结晶方向的电导率异常、不同结晶学优选方位(CPO)下的波速异常等。已有的研究对于角闪石的物理化学性质以及其在俯冲带中发挥的作用有了比较清楚的认识，但仍然有许多问题需要进一步研究，如角闪石的高压脱水动力学、热物性和变形机制等。

为了对滑坡堆积体的变形机制进行研究，更有效地开展滑坡治理工作，以贵州剑河县东岭信滑坡堆积体为例，根据现场地质勘查、室内试验和排水隧洞施工揭露情况，探明了东岭信滑坡堆积体的地质条件；基于丰富的监测数据，综合分析了地表位移、地表裂缝、洞内裂缝和深部位移，探讨了滑坡堆积体的变形特征；采用数值方法，分析和评价了堆积体的边坡稳定性。研究结果表明：水库初期蓄水开启了东岭信滑坡堆积体的变形失稳进程，边坡进入蠕滑变形阶段；河水位上升与持续强降雨导致边坡地下水位抬升，激发边坡变形曲线呈阶跃式发展；边坡安全系数在汛前枯水期达到最高（1.14），在汛期末处于最低值（1.01）。治理工作重点在于做好边坡的截排水措施，降低地下水位。

溃屈型破坏是一种常见的顺层岩质边坡破坏模式，溃屈变形发展机制及失稳破坏的定量研究对滑坡工程勘查和防治指导十分重要。本文根据边坡的地质环境和力学作用机制，建立了三维受压板简化模型，其能够考虑岩层自身重力、地震力、静水压力的共同作用和岩体材料塑性变形的影响。基于弹塑性受压板稳定理论，利用能量法推导得到了边坡溃屈变形破坏的临界方程。对于溃屈型边坡的结构失稳和滑动失稳分别提出了相应的稳定性判定方法，并针对不同状态的边坡提出了相应的防治措施建议。以四川省甘孜藏族自治州巴塘县下归哇边坡为例，对所提判定方法的正确性进行了验证。计算结果表明，边坡的临界溃屈长度（a1）为483.8 m，说明下归哇边坡能够发生溃屈变形；现场勘查得知边坡实际溃屈长度（a′）为530.0 m，a′＞a1，可知边坡是稳定的。这与实际情况相吻合，由此证明本文所提出的判定方法可行。

张力计的反应时间可用于估算非饱和土的渗透系数，并可作为张力计选型的评判依据。为了更加合理且便捷地确定张力计的反应时间，先通过不同含水量条件下的泾阳黄土、定边黄土以及毛乌素砂土的土柱试验测定张力计的响应曲线，再利用半经验图解法与结合通用全局优化(UGO)算法的数值优化方法来确定反应时间，并探讨了数值优化方法的实用价值及其局限性。研究结果表明，张力计的响应曲线可分为张力计安装扰动段、压力反应滞后段以及稳定平衡段，其中，压力反应滞后段建议采用4次多项式函数拟合，而稳定平衡段则采用线性函数拟合。数值优化计算结果表明，在一般情况下，Levenberg-Marquardt优化法(LM+UGO)、BFGS准牛顿优化法(BFGS+UGO)与共轭梯度优化法(CGM+UGO)的拟合程度高，用时短，但对于数据抖动幅度较大或存在突变型曲线特征等复杂形式的张力计响应曲线，数值优化算法不易获得较理想的结果，此时仍需借由经验判断才能确定合宜的反应时间。

为了有效提升大清河流域平原区地下水水位，亟需在此区域开展地下水人工补给工程，并确定合理的建设位置及有效的补给方式。首先基于研究区可利用补给水源、地下水位、地表高程、地表坡度及与河道距离5个指标的分布特征，构建地下水补给潜力评价体系，采用ArcGIS空间分析功能对研究区进行了地下水人工补给潜力区划；然后在此评价体系基础上，在典型人工补给高潜力区进一步开展系列野外现场试验，探讨适宜可行的地下水人工补给方式。结果表明：研究区西北部及南部河道附近区域开展人工补给工程潜力较高，而中部、北部及西南部远离河道的区域潜力较低。高潜力区——白沟引河地段包气带及含水层渗透性良好，整体渗透系数均在5 m/d左右或更高，适宜地表补给，但河床渗透性较差，渗透系数基本在0.01~0.09 m/d间，若通过河道补给需配合清淤等措施。其中，在上游及中游沿岸适宜将河道水通过生态水渠引至修建的地表入渗池或借助天然渗坑内入渗补给，在中下游沿岸区域适宜将补给水进行严格的水处理后采用井灌方式补给，在白沟引河中下游河道适宜修建拦水坝，利用河道进行入渗补给。

在基于MODFLOW-SUB建立的地下水流-地面沉降模型中，设定黏性土夹层内垂向渗透系数为常数，但黏性土夹层在压缩过程中，其垂向渗透系数会随之变化，因而运用该模型预测长期地面沉降可能与实际情况有较大差距。本次研究通过结合沉降过程中黏性土夹层内垂向渗透系数与水头的变化规律对SUB源代码进行改进，建立变渗透系数模型，并以美国地质调查局建立的加州羚羊谷典型结构为基础设计算例，分别对常渗透系数模型和变渗透系数模型进行模拟。结果显示：在开采初期的前20 a，两模型具有较好的一致性；随着开采的持续进行，变渗透系模型计算的累计沉降量逐渐小于常渗透系数模型，80 a内沉降量减少了约15.6%；随着开采量的增大，两模型产生差异的时间逐步提前且最终沉降差值增大；随着夹层厚度的增大，两模型产生差异的时间逐步滞后但最终沉降差值增大。由此表明，常渗透系数模型和变渗透系数模型在开采初期都具有很好的适用性，可以满足模型精度，但随着开采时间的延续，变渗透系数模型可以更好地反映实际压缩沉降过程。

为了了解U型井式闭循环地热系统的可持续利用能力，探究场地内利用U型井式闭循环地热系统开发地热能用于供暖的可行性，以及地热井长期运行下的产能状态和不同影响因素的作用规律，设计合理的地热能开采方案。采用数值模拟方法，以邯郸东部平原地区试验井的短期实测数据为基础，以多相多组分井筒-储层耦合流动模拟程序T2WELL为工具，开展场地尺度U型井长期换热数值模拟。研究结果显示：U型井式闭循环地热系统水平井段长度为400～500 m，循环流速和注入温度分别设置为80 m3/h和20 ℃左右时，可以实现地热能的可持续开采，20 a平均提热功率能满足供暖需求，采用该种方式进行供暖具备较高的可行性。 

海岸带盐沼植被可以减缓流速，具有重要的缓流固滩功能。本文以长江口崇明东滩盐沼区植被海三棱藨草（Scirpus Mariqueter）为研究对象，设置“光滩—植被带边缘—植被带”的观测样带，研究生长中期、生长后期和枯萎期不同物候期海三棱藨草缓流能力的差异。结果表明：海三棱藨草植被带具有显著的缓流能力，平均流速小于相邻光滩，缓流能力强于相邻光滩，单位距离流速衰减率是光滩的1.47～3.48倍；不同物候期缓流能力存在差异，呈现生长中期>生长后期>枯萎期的规律，生长中期、生长后期和枯萎期的单位距离流速衰减率分别为1.15%，1.06%和0.50% m-1。海三棱藨草植被带的单位距离流速衰减率与植被带边缘流速呈正相关，3个物候期的相关性系数（R）均大于0.80；除枯萎期为正相关外，生长中期、生长后期植被单位距离流速衰减率与边缘水深为负相关，R的绝对值均超过0.90。

为了解决暴雨导致的城市内涝，为应急管理提供技术支撑，考虑城市暴雨过程及海绵地表特性，结合城市水文学及水力学原理和芝加哥雨型，建立了SWMM-CCHE2D耦合模型。结合高精度地形数据和降雨、径流实时监测数据，采用SWMM雨洪模型模拟暴雨条件下海绵城市的产流，耦合高精度的二维水动力模型CCHE2D模拟相应的内涝情况。结果表明：暴雨条件下通州海绵区的产汇流具有缓慢下渗和汇流的特性，主要海绵措施的加入对径流削减率会有9.0%~40.6%不同程度的提高，从而减缓内涝，其中，对5年一遇暴雨的效果最显著；在100年一遇暴雨下设计的各种海绵措施中，生物滞留带对径流削减率的提高程度最明显，高达28.4%，透水铺装和绿地也具有较好的效果。

正演数值模拟是反演成像的基础。为了实现磁法勘探精细化反演成像与定量解释，本文利用把一个大问题分解为多个小问题的思路，提出一种基于泊松方程的高效、高精度空间波数混合域二度体磁异常数值模拟方法。该方法利用傅里叶变换把二度体磁位偏微分方程转换为一维常微分方程，并采用基于二次插值的一维有限单元法求解该方程，进而通过反傅里叶变换得到空间域磁异常。在模型算例中，分别设计截面为矩形的常磁化率和变磁化率二度体模型，针对本文算法的计算精度和计算效率进行了验证。模型算例结果表明：该算法计算精度高，相对误差绝对值均小于1%；计算速度快，网格节点剖分2 501×2 501的模型模拟时间为4.18 s；适用于任意复杂地形模型。

面波频散能量谱成像精度是近地表横波速度计算的重要影响因素，有效提取面波频散曲线是后续反演地层结构及介质物性参数的重要环节。文中论述了τ-p变换法（τ为垂直波慢度，p为水平波慢度）、高分辨率线性Radon变换法、频率分解法、相移法、f-k变换法（f为频率，k为波数）、SFK变换法和矢量波数变换法等7种不同面波频散能量谱计算方法的基本原理；通过上述方法，对三层速度递增水平层状介质模型正演模拟合成Rayleigh波记录进行频散能量谱计算，并与理论频散曲线进行比较；根据所得频散能量谱，分析不同方法在数据处理过程中的特点与应用差异。结果表明：在提取频散曲线过程中，高分辨率线性Radon变换法和矢量波数变换法提取精度较高，f-k变换法提取精度最低，低频信息与高频信息无法有效识别；SFK变换法、矢量波数变换法、高分辨率线性Radon变换法抗噪性能强；τ-p变换法、f-k变换法、相移法计算速度优于其他方法。

复杂的浅层气云使地下波场严重扭曲，地震剖面呈现模糊带，影响工区的构造认识和储层描述。品质因子Q是地震波在地层中的衰减属性，Q深度偏移是考虑了地层吸收衰减的偏移成像技术，是提高气云区成像质量的有效方法；但是当浅层气云和深层底辟构造复杂发育时，常规Q场建模的精度往往不能满足Q偏移精细建模的需求。为解决以上难题，本文创新性地提出了全波形反演（full wave inversion, FWI）约束Q场建模技术思路：基于常规网格层析建立初始速度模型，利用FWI技术精细刻画速度异常进而约束Q模型的建立。这一“常规层析-FWI-Q反演”迭代的技术思路在白云凹陷Q深度偏移成像中得到成功应用，不仅提高了气云模糊区的成像质量，而且避免了油气勘探认识的多解性，证明了FWI约束Q场建模和Q深度偏移技术方法对改善复杂气云发育区的成像有效性。

随着石油勘探类型的转变和发展，如何高效且准确地识别地层中的裂缝变得十分重要。本文构建了斯通利波在裂缝地层中传播的理论模型，得到了斯通利波在经过裂缝带时会形成反射斯通利波，以及地层中裂缝的条数越多、斯通利波反射系数越大的理论结果。在此基础上，对辽河盆地火成岩地层的声波测井数据进行了斯通利波波场分离（中值滤波），得到反射斯通利波，并计算了裂缝地层的反射系数。同时对该地层的电成像测井数据进行了孔隙度分布谱和区间孔隙度分析。研究表明：在裂缝发育的地层，反射斯通利波能量增强，反射系数变大；裂缝发育地层电成像孔隙度分布谱明显变宽，电成像区间孔隙度中大孔隙占比增大，显示次生孔隙（裂缝）发育。

煤层煤质测井响应研究对煤炭精准开采、煤层气勘探开发具有重要意义。以宁夏任家庄煤矿太原组煤层为例，借助实验测试、统计分析和数据检验的方法，分析了煤质测井响应的相关性。结果表明：煤中水分、挥发分与侧向电阻率呈负相关关系，与自然电位、自然伽马值和短源距伽马-伽马值呈正相关关系；灰分与短源距伽马-伽马值、侧向电阻率呈负相关关系，与自然伽马值、自然电位呈正相关关系；固定碳与短源距伽马-伽马值、侧向电阻率呈正相关关系，与自然伽马值、自然电位呈负相关关系。建立了煤层煤质测井参数多元预测模型，F函数检验和实验样本预测表明该模型可以较好地服务于煤矿开采。

准确预测碳酸盐岩储层孔隙度和渗透率对于碳酸盐岩油气藏储层评价具有重要意义。碳酸盐岩储层裂缝与溶孔广泛发育，基于经验公式从测井曲线预测储层孔隙度和渗透率具有较大误差。以中东某碳酸盐岩油藏为研究对象，选取914块取心井岩心，测定孔隙度与渗透率，利用随机森林（RF）、K-近邻（KNN）、支持向量机（SVM）和长短期记忆网络（LSTM）4种不同机器学习方法，通过测井数据进行孔隙度与渗透率预测，优化机器学习参数，筛选出适用于碳酸盐岩油藏的测井孔隙度与渗透率预测方法。研究结果表明：4种机器学习方法预测储层孔隙度结果差异不大，通过调整输入参数种类，可进一步提高孔隙度与渗透率预测效果，当以补偿中子（NPHI）、岩性密度（RHOB）和声波时差（DT）3种测井参数数据作为输入时，基于LSTM的储层孔隙度预测精度最高，孔隙度预测结果均方根误差（RMSE）为4.536 2；由于碳酸盐岩储层的强非均质性，基于机器学习的测井储层渗透率预测效果较差，相对而言，仅以NPHI作为机器学习输入参数时，基于RF的储层渗透率预测精度最高，渗透率预测结果的RMSE为45.882 3。

三水模型参数较多，包括3种水（自由水、微毛细水和黏土束缚水）的胶结指数、岩性参数，自由水孔隙的饱和度指数等，这些参数确定困难，一直困扰着三水模型的实际应用。为了解决某盆地某区块某地层泥质砂岩储层低孔低渗、油水界面分布不均匀导致测井储层参数精度较低的问题，本文提出当研究区域仅有岩电参数、压汞数据、阳离子交换量实验数据时，利用实验统计方法确定新三水模型方程中的胶结指数和岩性系数，采用新三水模型计算其含水饱和度。为了验证本文实验统计法确定参数的可行性，对研究区XX井的1 880~1 895 m井段进行了储层解释评价，将参数带入到新三水模型中计算含水饱和度，并与井中密闭取心含水饱和度进行对比。结果表明，新三水模型计算的含水饱和度与密闭取心含水饱和度基本一致，证明了本文确定参数的准确性。

航摄影像因含有丰富的地理信息而成为实用的可视化产品和决策工具。通常需要将多幅航摄影像沿镶嵌线拼接才能覆盖研究区域，因此如何选取最优航摄影像镶嵌线具有研究意义。本文提出了一种新颖的航摄影像镶嵌线选取方法。首先构造一种指数化互相关方法，高质量地表达航摄影像重叠对应区域的错位程度；其次优化Dijkstra算法，在重叠区找出错位差异最小的路径作为航摄影像镶嵌线；最后使用两组来自城市和城镇区域的航摄影像将本文方法与相关方法进行对比，结果表明使用本文方法获取的镶嵌线穿越更少的独立地物且用时更短。