低渗透砂岩孔隙结构复杂，微纳米尺度渗流特征的三维定量表征和赋存机理分析对于精细油藏描述和提高采收率具有重要意义。为了研究相对低速和相对高速水驱条件下的油水两相驱替实验，选取G油田沙四上亚段两块微观孔隙结构特征相似的亲水型砂岩样品，通过图像处理技术获取了不同驱替阶段油相和水相在三维孔隙空间的分布，探讨了水驱过程中油相在三维孔隙空间和单个孔隙中的赋存特征和变化情况；此外，结合有限体积法，研究还明确了水驱开发过程中微观孔隙结构非均质性、驱替模式及水驱速率等多因素控制下的渗流特征及渗流规律。研究结果表明：水驱过程中，大而连续的油滴被打散，逐渐分离成小的油滴并呈离散状态分布在三维孔隙空间；水驱过后油滴的连通性变差，几何形态变得更加平滑和规则；微观非均质性强且连通性较好的砂岩在水驱开发过程中普遍发育优势水流通道，水相的绕流和窜流行为导致其在孔隙空间中的波及效率较低；水驱速率也是影响驱油效率和油水运移路径的一个重要因素，提高水驱速率可以显著增大注水毛管数，从而提高采收率。研究还发现，低渗透砂岩油藏在合适的界面张力条件下，采用提高油水黏度比和增加注水毛管数的驱替模式能够有效提高驱油效率。

油页岩原位开采技术具有多种优点，能够有效提高开采效率。然而，油页岩原位开采工况条件苛刻，管材在此工况下长时间服役会发生严重的高温腐蚀。因此，油页岩原位开采工况下的选材对于油页岩安全、高效开采至关重要。本文选取常见油井管材J55、P110和3Cr为研究对象，采用微观表征、截面观察和氧化动力学曲线等方法，研究其在600 ℃环境下的耐高温腐蚀性能。研究结果表明:随着腐蚀时间的延长，3种样品表面氧化膜厚度增加，其中J55表面氧化膜厚度最大，3Cr最小；3种样品的氧化增重随腐蚀时间延长而增加，其中J55氧化增重最大，3Cr最小；3种样品表面产物均含有Fe₂O₃，3Cr表面还有Cr的氧化物。以上结果表明，3种材料3Cr的耐高温腐蚀性能最好。在油页岩原位开采高温井下环境中，Cr质量分数是选材的重要参考。

内蒙古乌兰哈达—楚鲁达板地区位于扎兰屯火山岩型铀成矿远景带中段，是我国北方热液型铀多金属矿集区之一。区内中生代火山喷发强烈且频繁，成矿地质条件优越，具有较好的找矿前景。通过整理前人资料、综合编图、铀矿地质调查评价，初步总结了乌兰哈达—楚鲁达板地区火山岩型铀矿地质特征、控矿因素，并进行钻探查证，研究表明：研究区火山岩型铀矿分为次火山岩和蚀变裂隙带2种类型；研究区铀成矿高峰期为晚侏罗世晚期－晚白垩世早期，相对集中在149~99 Ma之间，具有时间跨度大、多期多阶段的特征；铀矿化异常主要沿NE向F_W2切壳断裂分布，多产于NE、NW向次级断裂和构造裂隙带内；铀矿化富集于上侏罗统满克头鄂博组酸性熔岩、燕山晚期侵入岩内外接触带附近；铀矿化主要受铀源、地层、构造、次火山岩及热液蚀变复合控制。赤铁矿化、萤石化及硅化可做为直接的找矿标志，下一步找矿工作重点应在NE向F_W2导矿断裂带两侧寻找蚀变裂隙带型铀矿化，其次加强火山机构、次火山岩周围铀矿化的探索。

辽西地区小孤山金矿床赋矿岩体是一套火山碎屑岩组合，原被划分为中生界白垩系下统义县组。为了精确厘定该岩体成岩时代，探讨辽西地区岩石成因及构造意义，对小孤山金矿床赋矿凝灰岩开展了岩石岩相学、LA-ICP-MS锆石U-Pb定年和岩石地球化学分析。结果表明：凝灰岩加权平均年龄为2 510.7~2 508.9 Ma，是新太古代晚期岩浆作用的产物；岩石具有富硅（w(SiO₂)为68.99%~71.82%）、富碱、富钾（w(Na₂O+K₂O)为7.13%~8.82%、w(K₂O)为6.94%~8.59%）、贫镁（w(MgO)为0.51%~0.66%）、贫钙（w(CaO)为0.43%~0.90%）特征，铝饱和指数（A/CNK）介于1.16~1.42之间，属于过铝质钙碱性钾玄岩系列岩石；岩石富集轻稀土元素和Rb、Th、U、K、Pb等大离子亲石元素，亏损重稀土元素和Nb、Ta、P等高场强元素；稀土配分模式呈右倾型平缓低“V”曲线，轻重稀土元素分馏明显，（La/Yb）_N介于15.19~38.23之间，具有弱的Eu异常（δEu为0.60~0.72）。岩石成因和岩浆源区判别显示，岩石具有S型花岗岩特征，岩浆起源于增生下地壳变质泥岩的部分熔融。结合区域构造演化、构造判别和年代学特征，认为小孤山金矿床赋矿凝灰岩形成于华北克拉通东部龙岗陆块和狼林陆块俯冲后同碰撞的构造环境，体现了太古宙时期华北克拉通固结基底的形成与演化过程，为太古宙华北克拉通板块构造机制提供了证据。

黑龙江省勃利双兴地区发育铜多金属矿床，成矿岩体花岗闪长岩、花岗闪长斑岩与铜矿床密切相关。为了确定其成矿时代和地球动力学背景，在野外工作基础上，研究了勃利双兴铜矿区侵入岩的岩相学、年代学及岩石地球化学特征，对研究区侵入岩的形成时代、岩石成因及构造背景进行探讨。结果表明：花岗闪长岩和花岗闪长斑岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为(120.94±0.70)、(120.88±0.61) Ma，为中生代早白垩世晚期岩浆作用的产物，指示勃利双兴铜矿床的形成时间略晚于120.9 Ma，与区域成矿高峰期相吻合；花岗闪长岩、花岗闪长斑岩的w(SiO₂)为61.04%~67.08%，w(Al₂O₃)为14.07%~15.86%，w(Na₂O＋K₂O)为6.40%~7.15%，w(TFeO)为4.52%~6.69%，w(CaO)为2.30%~4.43%，δEu为0.74~1.27，铕异常不明显，富集轻稀土和Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素，相对亏损重稀土和Nb、Ta、Zr等高场强元素；岩浆源区可能为新增生下地壳物质的部分熔融，显示出I型花岗岩特征。研究区花岗闪长岩与花岗闪长斑岩形成的动力学背景为古太平洋板块向欧亚板块俯冲碰撞后的岩石圈伸展减薄构造环境。

大兴安岭广泛分布的中生代花岗岩对揭示中国东北地区构造-岩浆演化至关重要。为了理清大兴安岭北段花岗岩成岩时代、岩石成因和构造背景，以库中地区花岗岩体为研究对象，采用岩相学、锆石U-Pb 年代学、锆石 Hf 同位素及全岩地球化学等方法进行了研究分析。结果表明：LA-ICP-MS锆石U-Pb 定年显示岩体结晶年龄为(136.5±1.7) Ma，属早白垩世岩浆活动产物；岩体为高分异钙碱性I型花岗岩，以高硅（w(SiO₂)=70.40%~73.54%）、富碱（w(Na₂O+K₂O)=8.77%~9.30%）、富集大离子亲石元素（Rb、Ba等）、亏损高场强元素（Nb、Ti、P等）为特征；稀土元素配分模式呈右倾型，具显著Eu负异常；锆石Hf同位素组成均一（εHf(t)= 5.1~8.8，平均值为6.7），指示岩浆源区物质以新增生下地壳部分熔融为主。结合区域构造背景，认为库中花岗岩形成于蒙古—鄂霍茨克洋闭合后的造山后伸展环境，叠加古太平洋板块俯冲后撤引发的岩石圈减薄与软流圈上涌，其热动力作用促进了新生下地壳熔融，最终形成高分异钙碱性I型花岗岩。

在河北省易县良岗镇五间房村附近的阜平岩群元坊岩组副变质片麻岩中发现了石榴角闪岩（榴闪岩），疑似为退变榴辉岩或基性高压麻粒岩。为深入了解该套榴闪岩的物质组成、变质作用演化过程及其地质意义，对该榴闪岩进行了岩相学、矿物化学、地球化学、变质作用演化和锆石U-Pb年代学等详细研究。结果显示：河北省易县良岗镇榴闪岩是基性高压麻粒岩退变质产物，经历了早期进变质阶段（M₁）、峰期高压麻粒岩相（依然是中压相系）变质阶段（M₂）和退变质阶段（M₃）三阶段变质作用演化。早期进变质阶段矿物组合为石榴石内部的角闪石+斜长石+石英（Am+Pl+Q）包体矿物，对应变质条件约为756.0 ℃、6.0×10⁸ Pa；峰期高压麻粒岩相变质阶段矿物组合为石榴石+单斜辉石+斜长石+石英+熔体（Grt+Cpx+Pl+Q+Melt），对应变质条件为884.1~987.5 ℃、（12.2~14.2）×10⁸ Pa；退变质阶段以石榴石周围的“白眼圈”结构和部分单斜辉石被普通角闪石取代残留钛铁矿现象为特征，此阶段的矿物组合为角闪石+斜长石+石英+钛铁矿±石榴石（Am+Pl+Q+Ilm ± Grt），变质条件为706.6~776.7 ℃、（3.7~4.2）×10⁸ Pa；该区榴闪岩变质作用演化总体呈现等温降压（isothermal decompression，ITD）型顺时针pT（p为压力，T为温度）轨迹特征，反映这套榴闪岩是基性高压麻粒岩经历了近等温减压退变质演化过程。LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果显示榴闪岩的退变质阶段变质年龄范围为1.86~1.84 Ga。榴闪岩的地球化学特征揭示其原岩为产生于汇聚板块边缘岛弧环境的拉斑玄武岩。综上所述，良岗地区出露的榴闪岩是高压麻粒岩退变质演化的产物，和华北克拉通中部造山带出露的恒山—怀安—宣化—承德高压麻粒岩带的形成过程相似，可能同样为华北克拉通东、西陆块于约1.85 Ga发生碰撞拼合事件的产物。上述认识使华北克拉通中部造山带中北段高压麻粒岩和退变榴辉岩带向东南延伸至河北易县—涞源县一线。

目前多数本构模型难以同时反映软岩和硬岩蠕变行为，适用范围有限。为构建适用范围更广的岩石蠕变模型，以广义Kelvin-Voigt模型为基础，引入分数阶微积分算子理论和损伤力学理论，构建新的考虑时效损伤的岩石分数阶蠕变模型，并拓展至三维应力空间。模型验证分析发现：1）分别以新建一维、三维模型对大理岩单轴、砂岩三轴压缩蠕变试验进行模拟，平均R²（拟合优度）分别为0.994 4和0.994 2，证明了新建模型的可行性；2）同时采用新建模型和相关文献中分数阶蠕变模型对砂岩三轴蠕变数据进行模拟，得到平均R²分别为0.994 2和0.992 7，新建模型平均R2高出0.001 5；3）对花岗岩、板岩、泥岩和全风化花岗岩这四种硬度的岩石三轴压缩蠕变试验数据进行模拟，平均R²达0.989 9，证明新建模型具有一定适用性。

为提高建设项目工程地质勘察的经济效益，准确揭示黏性土物理力学参数之间的相关关系，以长春市中心城区黏性土为研究对象，基于收集的1 092个黏性土样本的常规物理试验、压缩试验和直剪试验等数据，构建了两个多元回归模型，重点分析了模型前提假设的合理性及解释变量间的交互效应。结果表明：1）残差概率密度图和残差正态Q-Q（quantile-quantile）图证实模型误差项服从正态分布；方差齐性且误差相互独立，满足多元回归模型的基本假设。2）双因素交互效应图和Johnson-Neyman图显示含水量、密度、孔隙比、液性指数之间交互效应明显，考虑交互作用的回归模型能更准确地预测压缩系数。利用多元线性回归方法分析黏性土物理力学参数相关关系具有可行性。

地面沉降是一种缓慢发生且不可逆转的地质灾害，是城市化进程中普遍存在的环境地质问题。为了解决现有地面沉降监测网获取的沉降信息不完整、对城市地面沉降的监控不够精准等问题，需要对其进行优化。本文以南京市长江漫滩地面沉降监测网为例，利用地质统计学的区域化变量理论和变异函数理论，运用Kriging插值法对研究区地面沉降监测网分别建立变异函数模型，研究南京市长江漫滩区域各监测网标准差分布特征，并对其进行优化布设。结果表明：南京市长江漫滩区域地面沉降监测网存在分布不合理问题。进行优化布设后，淘汰冗余及边缘监测井34个，新增监测井16个；淘汰冗余及边缘水准点49个，新增水准点21个；分层沉降监测网缩减18组，新增13组。改进后的监测井网在满足精度要求的同时，能够最大程度地获取监测数据，实现了沉降监测网络的优化布置。

河西地区是湖南省湘潭市主要地下水应急水源地，保障着城区供水安全需求。识别供水水化学成分在气候变化和人类活动长期影响下的时空演变过程，对当地地下水资源开发利用、污染管控具有重要的现实指导意义。为了定量揭示岩溶水化学在降水条件和人类活动长期控制下的演变过程，以及我国南方岩溶区水文地球化学时空分布及演变规律，本文基于研究区在2002—2021年间国家地下水水质监测数据，运用多元统计分析、地质统计学分析及Piper图、Gibbs模型、主要离子比值等水化学分析方法，分析区内岩溶水化学时空变化规律及影响因素。结果表明：研究区岩溶水化学在空间上具有水平分带性，可分为Ⅰ和Ⅱ水化学区，沿岩溶水总体流向Ⅰ区至Ⅱ区水化学组分表现“正向增加”；岩溶水化学组分浓度在近20年时间尺度上变化具有阶段性，总体表现为“平稳—上升—下降—平稳”的演变过程，关键时间节点为2007、2011和2017年；岩溶水化学空间差异主要受人类活动影响，一方面农业面源污染和城区生活污水经地表入渗进入含水层，使部分组分浓度升高，另一方面人工开采地下水改变局部岩溶水流场，使区域水化学组分沿岩溶水总体流向呈“反向变化”特征；岩溶水化学在年度时间尺度上演变过程受年降水量变化的影响，影响时间可追溯至2—3年前。

科学确定土壤修复基准对土壤与地下水协同治理具有重要的指导意义，现有研究多假设污染源直接作用于饱和带，未能充分考虑污染物在包气带迁移产生的滞后、衰减及源强变化特征。本文将污染物在土壤中的一维垂向运移解析解和地下水中的三维运移解析解进行耦合，构建污染物在土壤-地下水系统中的迁移转化模型，系统分析污染物迁移转化影响因素对土壤与地下水协同修复阈值的影响机制。结果表明：不考虑土壤与地下水协同修复时，按现行标准中第一类用地的土壤筛选值，苯和氯苯修复阈值分别为1与68 mg/kg；考虑土壤与地下水协同修复时，以下游地下水合规点水质达标为目标，利用该方法计算出的土壤与地下水协同修复阈值分别为0.150和150.000 mg/kg。不考虑土壤与地下水协同修复，可能导致该场地土壤修复不足或过度修复问题。

本研究旨在利用粉末黑云母（PB）活化过硫酸盐（PS）并评估该工艺的氧化能力，为黑云母作为PS活化剂处理染料废水提供研究基础。首先比较了PB活化PS与纳米Fe₂O₃-PS、纳米Fe₃O₄-PS和Fe⁰-PS对活性绿19（RG19）的脱色效果，并考察了PB-PS体系中关键参数（PB用量、PS用量、初始pH值、温度）的影响；然后通过检测体系中的硫酸根自由基（SO₄^-·）和羟基自由基（OH·）确认其存在，评价了PB活化PS的可重复使用性，并分析了RG19的降解机制；最后采用酸性可溶性染料指数（ADMI）和总有机碳（TOC）去除率表征脱色效率。结果表明：PB能有效激活PS产生OH·和SO₄^-·降解RG19，在5.0×10^-3 mol/L PS、1.0 g/L PB、初始pH 6.0、55 ℃条件下，5.0×10^-5 mol/L RG19在15 min内脱色率达95%，偶氮键完全断裂，脱色过程符合伪二级动力学模型，ADMI和TOC去除率分别为98.2%和71.2%；反应活化能为34.96 kJ/mol，表明温度影响显著。PB可作为PS的高效活化剂用于降解染料废水。

由于观测场地障碍物的影响或探测对象的特殊性，当电阻率层析成像法无法按直线布设测线，甚至电极阵列也不能布设于目标体上方时，这种场地条件导致方法应用受限。本文研究了受限观测场地的三维电阻率层析成像技术。首先设计了三种受限观测场地的电极阵列观测系统：“□”形观测系统、“U”形观测系统和“L”形观测系统；然后研究了任意类型观测系统的电阻率三维反演成像方法；最后通过模型试验对比分析了不同观测系统的探测效果，并将“□”形观测系统应用于探测浙江某古塔的塔基结构。从地电模型和实际场地的探测效果来看，这三种特殊观测系统的三维电阻率层析成像技术均能获得受限观测场地下方的三维电性特征，为目标异常分析提供有利的参考依据。其中，“□”形观测系统的探测效果最优，“U”形观测系统次之,“L”形观测系统较弱。在实际应用中，需结合场地条件和勘探目标，合理选择电极阵列布设形态和电极数目，以优化探测效果。

地震数据重建方法是地震信号处理中提高采样密度和获取完整波场信息的重要途径。野外勘探采集数据受到地表条件以及成本控制的限制，往往是不完整的或采样不规则的，因此研究不规则地震信号重建方法具有重要意义。本文基于不规则地震数据可以看作是规则完整数据的随机稀疏、两者在数据区间内数学统计分布高度一致、在稀疏域的表现具有极高相似性的假设，提出通过残差卷积编码-解码器将数据降维到稀疏域再升维的方法实现数据重建。进一步地，针对地震衰减导致的振幅深浅层不一致问题，以及不同数据间数学统计分布差异过大现象严重影响神经网络的训练和泛化问题，对网络的输入数据进行振幅一致性校正处理，平衡能量。合成数据算例证明了提出方法比传统二维预测误差滤波器和残差网络插值方法精度更高，比传统三维预测误差滤波器插值方法效率更快。不同的野外陆地和海洋数据算例都取得了较好的重建结果，证明该方法极大地增大了网络的泛化能力，降低了网络的训练难度。

高分辨率是地震数据处理的目标之一，反Q滤波是实现地震数据高分辨率的常用方法。当地震数据信噪比较低时，传统的稳定反Q滤波方法将增强噪声能量。本文基于自适应增益限反Q滤波方法提出一种信噪比约束下的可调节振幅补偿算子反Q滤波方法。该方法提出了一种新的振幅补偿算子，通过计算地震数据的信噪比得到有效频带的截止频率，实现振幅补偿算子根据地震数据自身特征动态调整；通过引入动态可调的振幅补偿曲线进一步压制高频噪声能量。理论合成数据和实际地震数据测试结果表明：本文方法很好地补偿了振幅，提高了地震数据分辨率；相较于传统的稳定反Q滤波方法和自适应增益限反Q滤波方法，本文方法抑制噪声能量增强的能力更优，处理结果信噪比更高。

沂沭断裂带位于郯庐断裂带中段，由多条近北北东向断裂组成，且断裂带两侧的地壳结构存在强烈的不均匀性。地震波速结构以及波速变化规律是认识地球深部构造特征和介质潜在破坏的重要依据。为揭示沂沭断裂带深部介质的演化特征，本研究基于沂沭断裂带及邻区2011年1月—2014年12月期间固定台站的连续地震波形数据，利用背景噪声成像方法监测该区域的瑞利面波相速度变化。结果显示：波速变化与小震活动性密切相关，2级以上小震活动主要集中于波速降低和波速梯度带附近；沂沭断裂带附近的波速变化不显著，表明近期该断裂的活动性较弱；胶北隆起地区2013—2014年波速变化比较显著，与地表形变具有一定的相关性，推测区域应力的挤压作用是引起胶北隆起地区波速显著升高的主要原因。

在油气勘探和地质工程中，精确的岩性识别对于资源评估和开采具有重要意义。由于地质数据的固有复杂性及岩性样本的不平衡问题，传统方法在岩性识别中面临诸多挑战。本文提出一种合成少数类过采样技术（synthetic minority over-sampling technique, SMOTE）结合极端随机树进行岩性识别的方法。首先，通过SMOTE增强少数类样本的表征，提高训练数据的平衡性；其次，利用极端随机树的高效性和强泛化能力构建岩性分类模型。实验结果表明：极端随机树的识别准确率为85.54%，相比其他机器学习方法梯度提升决策树（gradient boosting decision tree, GBDT）、极端梯度提升（extreme gradient boosting, XGBoost）、轻量级梯度提升机（light gradient boosting machine, LightGBM）和随机森林分别提高了5.58%、2.55%、2.35%和2.08%；SMOTE采样后，降低了样本不平衡引起的预测偏差，各模型中少数岩性类别的整体识别精度显著提高，提升了各模型的整体性能，极端随机树性能最优，识别准确率提升到86.62%，相比GBDT、XGBoost、LightGBM和随机森林分别提高了4.71%、2.56%、1.55%和2.02%，验证了SMOTE结合极端随机树的有效性。

页岩扫描电镜（scanning electron microscope, SEM）图像智能识别能够快速分析页岩储层矿物，是页岩油储层“甜点”预测的重要手段之一，也是未来的技术发展趋势。传统方法在鉴定矿物成分时存在自动化程度低、样本适配度低和特征提取受限等问题。为此，本文提出基于BlendMask的页岩SEM图像鉴定方法。首先，采用双边滤波、拉普拉斯和图像归一化等图像预处理技术对原始图像进行去噪、锐化和像素统一处理，提高训练样本的质量；然后，采用旋转、缩放、光度变化等图像增广方法构建增广策略，扩大数据集数量；最后，利用注意力机制和深度可分离卷积改进BlendMask网络，实现图像的成分分割与识别。应用于海塔盆地的页岩SEM图像实验结果表明，相比BlendMask模型，改进后方法的分割准确率和召回率分别提升了0.02~0.20和0~0.59，分割用时减少了1.29~2.70 s。