地震地电阻率观测在我国的地震监测、预报中发挥着重要的作用，由于城市化进程的加快，地表电阻率台站观测环境干扰严重。为了抑制环境干扰，地电工作者从20世纪80年代开始，陆续开展了井下地电阻率观测研究。本文回顾了我国地震井下地电阻率观测与研究的发展历程；并就井下观测对杂散电流和地表金属管线的抑制能力、季节性变化引起的地电阻率与观测装置的关系及映震效能等问题进行了评估分析；阐述了井下地电阻率的观测优势：井下地电阻率能够很好地抑制地表异常体、季节性变化等引起的干扰，明显弱化地表杂散电流的影响，有效减小地电阻率年变化幅度和解决地表环境干扰日趋严重的问题。随着地震监测、预报从经验预报向物理预报的发展，井下地电阻率观测系统的建立和应用将会受到越来越多的重视。

黑龙江省三合屯金矿床位于嫩江—黑河构造混杂岩带西南端，地表第四系覆盖层较厚且深部地球物理工作程度不足，制约了该地区深部找矿的突破和对成矿模式的认识。本文采用非线性共轭梯度法对横跨该矿床的音频大地电磁长剖面（约8.5 km）数据进行二维反演，获得了研究区二维精细电性结构。结果表明：三合屯金矿床地区100 m以浅呈现低阻异常特征，反映了该地区浅层为白垩系砂泥岩和第四系风化物；剖面西北侧连续分布的低阻层与下伏高阻异常区分别指示了白垩纪火山岩和石炭纪侵入岩；剖面下方的高低阻转换带揭示了韧性剪切带和断裂等导矿和储矿构造的深部展布特征。结合区域地质资料，本文建立了三合屯金矿床成矿模式：在早—中侏罗世伸展构造背景下，成矿流体沿着断裂、韧性剪切带向上运移，并将晚石炭世侵入岩中的金元素淋滤浸出，促成了研究区第一期成矿；早白垩世研究区再次处于伸展拉分背景下，深部岩浆喷发所携带的金元素随岩浆热液沿着新形成以及重新活化的韧性剪切带和盆缘断裂向三合屯火山盆地边缘运移，后期随着温度的下降逐渐沉淀富集，并叠加在早期形成的矿化之上。

受设备及环境等因素的主要影响，采集的探地雷达（GPR）信号中存在不同程度的噪声干扰。传统变分模态分解（VMD）通过搜寻变分模型最优解分离出不同中心频率的分量实现噪声压制，但最优模态数的选择具有一定主观性，致使重构数据存在不同程度的信号振荡。为优化模态数的选择，并改善信号振荡问题，本文提出基于自适应VMD和奇异谱分析（SSA）的GPR信号去噪方法。首先，引入能量损失比，实施最优模态数的自适应选择，并利用皮尔逊相关系数法提取有效信号；其次，针对变分模态分解后的中低频振荡现象，引入SSA进行二次滤波，进一步提高信噪比。合成Ricker子波实验、合成雷达剖面模拟实验和实测资料验证了变分模态分解-奇异谱分析（VMD-SSA）方法的有效性。合成Ricker子波实验中，与集成经验模态分解（EEMD）和传统VMD方法相比，经VMD-SSA方法处理后的信噪比最大提升13.587 8 dB；合成雷达剖面模拟实验中，基于VMD-SSA方法处理后剖面的信噪比较EEMD和传统VMD方法分别提高3.765 9 dB和2.655 7 dB；实测资料处理中也较好地压制了背景噪声及随机噪声，使异常体的信号特征更加突出。

瞬变电磁法（TEM）属于时间域电磁探测方法，被广泛应用于矿产资源勘探、煤矿突水突泥调查以及岩溶调查等领域。传统的瞬变电磁数据处理方法采用“烟圈”快速成像或者线性迭代方法，存在精度低、易陷入局部极小值以及灵敏度矩阵计算量大等不足。本文提出将非线性优化算法应用到瞬变电磁数据反演中，采用粒子群优化（PSO）算法和萤火虫算法进行对比分析，建立典型的三层和四层地电模型，分析两种算法的收敛特性和抗噪特性。研究结果表明：虽然PSO算法具有较高的计算效率，但数据处理精度低，抗噪能力差；而萤火虫算法在抗噪性、数据处理精度等方面均优于PSO算法。最后，采用两种算法对实测数据进行处理，反演结果验证了上述结论。

地面核磁共振（surface nuclear magnetic resonance, SNMR）技术由于其直接、定量、高效探测等优势在水文环境调查、预警灾害水源等领域中有着广泛应用。但在实际应用中，纳伏级别的SNMR信号往往淹没在复杂的环境噪声中难以分离，导致反演出的结果准确度降低。针对这一问题，本文提出了一种基于局部均值分解（local mean decomposition, LMD）的SNMR信号包络提取方法。首先，对含噪SNMR信号的实部包络与虚部包络从高频到低频依次进行分解；进而去除信号中的噪声干扰，提取所需的信号成分；最后合成有效的实部分量与虚部分量获得目标SNMR信号包络。结果表明：LMD算法提取SNMR信号包络获得初始振幅的拟合误差在±4.17%之内，平均横向弛豫时间拟合误差在±5.63%以内，信噪比提高了30.3~37.2 dB。

针对我国深地资源勘查，研制出了深度3 000 m内矿产资源探测井中/井间激发极化法大功率激电系统。相比地面激发极化法，井中激电系统借助钻井进行勘探，收发装置更接近于目标体，对深部隐伏矿产、油气资源勘查更具优势。井中激电系统采集控制和数据处理是整个系统工作的中枢，在工作中需要解决高温高压条件下的数据采集、长距离遥传通讯、数据高速传输、接收和发射同步等技术难题。本文基于测井采集控制管理平台（acquisition control management expert,ACME）拓展性强的特点，研发了一套与井中激电系统配套的采集控制和处理软件。井中激电系统采集控制软件通过动态库挂接在ACME上，实现激电系统的数据采集、实时传输、显示、监测、保存和处理成图等功能，并成功应用于大冶市铜铁金属矿的井中探测实验，数据处理结果和已知资料高度一致，达到预期效果。

松辽盆地长岭断陷盆缘斜坡带岩性以中基性火山岩为主，目前对中性火山岩岩性、岩相分布模式和优质储层发育规律尚缺乏深入认识。以长岭断陷盆缘斜坡带龙凤山地区为例，综合利用钻井、测井和地震资料，刻画该区中性火山机构、火山岩相的空间分布特征，进而建立中性火山岩相模式和喷发模式，探讨优质储层发育规律。研究结果表明：该区火山喷发中心分布在盆缘斜坡带靠近盆地边缘高部位，沿盆地边缘断裂分布，火山机构中心相带以喷溢相和爆发相互层为典型特征；向盆方向，火山机构中源相带以厚层爆发相热碎屑流亚相堆积为主，火山碎屑喷发物进一步向盆地凹陷中心搬运，与盆地水体互相作用，过渡为火山沉积相。这种火山岩相模式由多期亚普林尼式喷发作用、火山喷发物的搬运和就位方式等因素共同控制。该区优质火山岩储层以溶蚀强烈的火山凝灰岩和气孔安山岩为主，位于斜坡中部的火山机构中源相带和发育辫状熔岩流的近火山口相带是该区火山岩储层发育的有利部位。

运用现代地球化学分析测试和生物标志化合物分析方法，研究了鄂尔多斯盆地枣园探区延长组长7、长9段烃源岩特征，并针对长4+5、长61和长8段的原油样品进行了地球化学分析和油源对比研究。结果表明：研究区长7段烃源岩有机质丰度较高，有机质类型主要为Ⅱ1-Ⅱ2型，规则甾烷C27-C28-C29构型为“V”字型或偏“V”字型，为湖相腐泥特征,长9段烃源岩有机质丰度较低，有机质类型为Ⅱ2型，规则甾烷C27-C28-C29构型为“L”型，与陆相高等植物混入密切相关；长4+5、长61和长8段的原油Pr/Ph值介于0.78~0.85之间，说明其沉积环境属于淡水还原环境；长4+5段原油与长61段原油相似，且来自于同一套陆相淡水湖泊烃源岩，属于中等—偏低成熟原油，长8段原油比长4+5、长61段原油成熟度高；延长组长４＋５、长６１、长８油层原油主要来自于长７段暗色泥页岩，长９段暗色泥页岩也可提供少量烃源。

内蒙古正镶白旗都比地区石英斑岩脉和花岗斑岩脉位于华北板块北缘白乃庙岛弧带。本文采用LA-ICP-MS锆石U-Pb定年方法，厘定石英斑岩和花岗斑岩的成岩年龄分别为(127.8±2.1)和(128.8±0.7) Ma，均为早白垩世岩浆活动产物。岩石地球化学特征显示，石英斑岩富硅(w(SiO₂)为76.06%~77.20%)、富钾(w(K₂O)为4.66%~6.48%)、高TFeO/MgO值(10.42~12.55)、较高的10 000Ga/Al值(2.71~3.27)、低w(CaO)(0.58%~0.70%)、w(Al₂O₃)为11.63%~12.67%、铝饱和指数(A/CNK)为1.08~1.15；花岗斑岩富硅(w(SiO₂)为70.67%~71.88%)、富钾(w(K₂O)为5.83%~6.45%)、高TFeO/MgO值(10.91~12.10)、较高的10 000Ga/Al值(2.64~3.03)、低w(CaO)(0.33%~0.44%)、w(Al₂O₃)为14.47%~15.14%、铝饱和指数为1.14~1.16；两者稀土元素配分曲线具有明显负铕异常和“海鸥型”右倾模式；两者相对富集Rb、Th、K、Zr、Hf等元素，相对亏损Sr、Ba、Ti、P等元素，显示铝质A型花岗岩特征。石英斑岩、花岗斑岩锆石εHf (t)值分别为-1.56~1.85、-0.87~2.14，二阶段模式年龄(TDM2)分别为1 281~1 067、1 240~1 046 Ma，显示两者为壳幔物质混合作用的产物。结合区域构造演化，认为都比地区石英斑岩、花岗斑岩形成于板内伸展环境，是华北板块北缘早白垩世岩石圈减薄的产物。

物理模型试验是研究地质灾害变形破裂特征、动力学过程和成因机制的有效手段，受制于模型箱尺寸，试验过程中边界效应问题显著，如何减弱边界效应影响一直是研究者所关注的焦点问题。本文以隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验为研究对象，通过物理模型试验现象分析以及数值模拟验证等手段，对物理模型箱体边界效应进行了系统分析。结果表明，模型箱体边界效应的主要控制因素为箱体边壁阻尼与箱体尺寸比，其中：边壁阻尼与边界效应幅值呈正相关，边壁摩擦角小于土体内摩擦角时，黏聚力是边界效应影响的主要因素,边壁摩擦角大于土体内摩擦角时，摩擦力是边界效应影响的主要因素；箱体尺寸比影响边界效应幅值，长宽比与边界效应幅值呈正相关，并确定试验模型箱设计最优尺寸比为5∶3∶2.2。箱体边界效应对隐伏地裂缝破裂扩展物理模型试验结果存在显著影响。

长春市双阳齐家水源地临近油田，原有的水源地一级保护区不足以调和油田开采与水源地水质安全之间日益突出的矛盾。为了保护地下水饮用水水源地不受油田开发活动的影响，为饮用水水源地所在地区的油田开发布局提出规划建议，首先查明研究区内水文地质条件，然后在原有的一级水源地保护区基础上利用数值法软件GMS（groundwater model system）中的MODFLOW和MT3DMS模块对水源地建立地下水流模型和溶质运移模型，并以此对长春市双阳齐家水源地进行二级保护区划分研究，明确油田开发活动对地下水环境和水源地可能产生的污染程度和范围。模拟结果表明，污染物在地下水中运移1 000 d时距离污染源400~800 m，以此为据共划定二级保护区33.5 km2，并将原规划在划定的二级保护区内和边缘的油井给出取消建设或适当迁建的建议。

溶潭常导致岩溶管道穿透曲线的拖尾现象，研究溶潭对穿透曲线的影响对地下水污染预测与控制具有重要意义。在实验室内设计具有不同尺寸和个数的水箱管道系统，通过示踪试验研究溶潭容积对穿透曲线的影响。实验结果表明：随着水箱容积（水箱尺寸或水箱个数）增加，穿透曲线拖尾逐渐变长，峰值质量浓度逐渐减小；随着流速增大，曲线拖尾逐渐变短，对称水箱和不对称水箱的峰值质量浓度大致为先升高后降低。对称水箱中，主体溶质穿透时间随着尺寸增大基本不变，与水箱个数呈指数增长关系，其余时间特征参数基本与水箱容积呈线性关系，校正峰值质量浓度与水箱容积呈幂函数关系。容积相同时，对称和不对称水箱形态中集中分布（不同尺寸）的时间方差、后段溶质羽穿透时间、溶质羽穿透时间大于离散分布（不同个数），而两种分布的平均运移时间基本一致。不对称水箱的主体溶质穿透时间、校正峰值质量浓度在两种分布条件下基本一致。对称和不对称水箱平均运移时间与水箱容积呈良好的线性关系，不对称水箱中主体溶质穿透时间、校正峰值质量浓度与水箱容积分别呈良好的线性、幂函数关系，这3个参数对野外利用穿透曲线特征参数预测岩溶管道中溶潭的容积具有指示意义。

铊（Tl）对哺乳动物具有高毒性，Tl(Ⅰ)是其在水中常见稳定易迁移形态，难于处理。本研究采用共沉淀法将Fe、Mn氧化物负载于活性铝硅酸盐矿物（AAM）制得Fe-Mn二元氧化物复合活性铝硅酸盐（FMAAM），并将其应用于水中Tl(Ⅰ)的去除。通过批量试验，研究了FMAAM吸附剂用量、初始pH、离子浓度等因素对Tl(Ⅰ)去除的影响，并阐述了去除机制。结果表明：在120 min时，FMAAM对Tl(Ⅰ)的吸附达到平衡，且在pH为3~9的条件下，FMAAM对Tl(Ⅰ)有较好的吸附效果，去除率都高于89.0%；FMAAM对Tl(Ⅰ)的吸附过程更符合Langmuir模型，其在293 K（pH=7, 1.00 g/L）条件下，对Tl(Ⅰ)的最大吸附量为61.50 mg/g。同时测定了FMAAM的比表面积(SBET)、平均孔径和总孔体积，其中，FMAAM的SBET（36.830 m2/g）高于AAM的SBET（0.165 m2/g），且相差200倍以上。根据X射线能谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析，FMAAM对Tl(Ⅰ)的吸附机理为离子交换、络合反应和氧化沉淀。

人员运动轨迹监测目前主要依靠摄像头网络、热成像和雷达系统等方式实现,但这些方法的监测范围有限，且易受到光线、热源、遮挡物和距离的影响。针对上述问题，我们开发了一种利用分布式声学传感（distributed acoustic sensing, DAS）识取人员振动信号用于监测人员运动轨迹的新方法，能够不受光线、热源、遮挡物等环境改变的影响，实现长距离连续监测。首先，通过长短时窗比值（STA/LTA）法自动拾取DAS信号，再对拾取的信号进行分析，将其分为人员运动、重锤和噪声3类信号；然后，构建卷积神经网络（CNN），将拾取的3类信号作为CNN数据库输入到网络中学习和训练；最后，通过实际数据测试得到3类信号分类结果。结果表明，分类结果的识别准确率均达到80.00%以上。利用识别得到的信号，通过CNN分类结果可确定人员所在的光纤道，追踪人员位置，输入更新的DAS信号连续识别人员运动信号，监测人员运动轨迹；然后用单位时间内识别人员移动的通道数计算运动速率。

针对农牧交错区用地需求多样、土地覆被类型繁杂、功能多的特点，引入“三生空间”土地分类体系和用地功能评分标准，旨在科学合理地简化和概括土地类型，实现生态脆弱的农牧交错区土地经济可持续发展。本文选择位于我国北方农牧交错带核心区的吉林西部作为示范区，基于1990—2020年土地利用解译数据，在“三生空间”用地分类体系及功能评分基础上，利用耦合协调模型探讨了近31 a研究区“三生空间”时空分异特征及其耦合协调性。研究结果表明：1）1990—2020年，研究区生产与生活空间以扩张为主，生态空间呈缩减趋势，生活空间的增加以生态空间的减少换取；2）“三生空间”的分布格局与变化具有明显的差异性，生产空间扩张主要位于松嫩平原西部的边缘地带，生活空间分布较为零散，以地级市核心区扩张最为集中，而生态空间缩减范围与生活空间扩张范围基本重合；3）“三生空间”的耦合与协调发展整体处于磨合阶段与中度协调，且占比逐年提升，各县域发展程度不尽相同，整体上呈现“东高西低”特征，比例失调较严重的地区为通榆县和大安市，其协调性较差。据研究结果，本文提出应在现有“三生空间”分布格局及演变的基础上，制定相关政策与法规，为区域“三生空间”协调发展提供决策性参考，以推进生态文明建设，倡导区域经济与生态保护协调发展。