已发现的天然氢具有广泛分布的特征，已开采的天然氢表现为低成本的特征。基于此，天然氢在能源方面展现出良好的资源潜力。当前研究对于天然氢类型的认识没有统一的标准，且不系统。为此，本文从天然氢的形成机理出发，划分其类型，并基于大地构造背景论述了我国天然氢的形成机理，最后分析了我国生氢潜力。结果显示：共有9类21种化学过程可形成天然氢，分别是原始深层氢气、含铁矿物反应生氢、深部流体演化与脱气作用生氢、与放射性元素有关的生氢过程、变质作用中的生氢过程、岩石机械破碎生氢、磷化氢水解生氢、水自发电化学反应生氢和（潜在）上地幔-地壳交代作用中的氢气生成机制；共有板块边界（离散型、汇聚型、守恒型）、裂谷构造系统和克拉通基底三个构造域的天然氢形成机理；中国广泛的板块汇聚区带、裂谷盆地和克拉通基底，为天然氢的形成提供了物质基础。目前，揭示的天然氢主要与超基性岩—基性岩的蛇纹石化反应相关，其他反应过程的生氢潜力仍需进一步研究。

天然氢；氢能；无机成因；大地构造背景；生氢潜力

志靖—安塞地区是鄂尔多斯盆地长7段夹层型页岩油的重要产区，其储层致密且物性较差，目前尚缺乏针对性的储层分类评价标准。本文以志靖—安塞地区长7段储层为研究对象，结合岩矿分析、物性测试、电镜观察、压汞实验、氮气吸附等手段，对储层的岩石学特征、物性特征和孔喉结构进行分析，并制定分类评价标准。结果表明：1）储层矿物成分以斜长石为主，岩石类型主要为长石砂岩和岩屑长石砂岩，孔隙度为2.0%~17.0%，渗透率为0.001×10-3~1.486×10-3  μm2，总体较为致密；2）储层有利成岩相为长石溶蚀、绿泥石薄膜胶结和自生黏土矿物溶蚀成岩相；3）孔隙类型主要为原生孔隙、次生孔隙和微裂缝3类，储层孔喉结构分为4类；4）结合孔渗数据和排驱压力，将孔隙度2%、渗透率0.01×10-3  μm2作为研究区有效储层物性下限。最终结合储层特征及孔喉分类标准建立研究区长7段夹层型页岩油储层分类评价标准，并将储层分为4类，其中Ⅰ类和Ⅱ类为有利储层。

裂缝对改善油气储层渗流能力至关重要，明确储层裂缝展布特征及发育程度，对裂缝性油气储层勘探开发方案的科学制定、推动油气资源的高效开发具有重要的研究意义与应用价值。本文系统调研了现有油气储层裂缝识别和预测方法，梳理了储层裂缝研究方法与进展，分析了不同储层裂缝预测方法及适用性。结果表明：地震裂缝预测方法、分形法、曲率法和生产动态资料预测法能够表征储层裂缝的发育程度；构造应力场数值模拟、3DMove模拟技术等可实现对裂缝参数的定量计算。不同储层裂缝预测方法的适用性存在明显差异，需结合各种方法的优势开展综合预测，以获取更为可靠的裂缝预测结果；不同方法得到的预测结果在精度和尺度上存在明显区别。综合运用多种储层裂缝识别方法刻画不同尺度的裂缝特征，构建区域-井区-单井的多方法融合的预测思路，是未来裂缝研究的重要发展方向。

渤中凹陷多口井在中生界火山岩钻遇油气藏，多数井段产能不理想，少数井产能较高，储层非均质性是制约勘探的核心问题。通过铸体薄片、扫描电镜、地球物理、物理模拟实验等手段，对渤中凹陷中生界火山岩储层形成机制开展研究。结果表明：构造裂缝的发育程度决定了储层物性差异，构造裂缝占多数的裂缝型储层可以突破传统火山机构、岩性岩相等原生因素的约束，形成规模性优质储层；构造裂缝发育程度受喜马拉雅期走滑活动及基底先存断裂影响，其中，喜马拉雅期走滑派生的拉张断层主要控制火山岩潜山顶部200 m以内的储层段裂缝发育程度，先存断裂的向上活化贯通对整个火山岩体裂缝发育具有重要控制作用；单一走滑剪切带造缝范围窄，仅集中在断裂带附近，多条走滑断裂分段生长形成的右旋左阶走滑转换叠覆区压扭形变大、范围广，可形成规模性裂缝，正向挤压背景下岩石破裂强度主要局限在近断层带，规模较小。基于此，本文提出喜马拉雅期是火山岩构造裂缝发育的关键期，渤中凹陷喜马拉雅期走滑叠覆区是寻找规模性裂缝储层的有利区带。

纤维状方解石脉因其特殊的脉体特征与生长习性而深受地质学界的广泛关注，其对于有机质富集过程与古环境演化恢复具有重要指示意义。本文以银额盆地巴音戈壁组上段发育的纤维状方解石脉为研究对象，按不同脉体类型开展岩矿学观察、元素地球化学以及C-O同位素测试分析，探讨其在成因机制上的区别及其与热液活动的联系。结果表明：研究区主要发育背生式与向生式纤维状脉体。背生式脉体主要发育于白云岩中，脉体中部存在中间线，纤维状特征主要出现在脉体边缘，存在多期次生长特征；向生式脉体主要发育于油页岩层段，脉体宽度更大，纤维状对称性明显，生长期次较少。研究区纤维状方解石脉均受不同程度热液活动影响。其中：向生式脉体的δ13C平均值为9.06‰、δ18O平均值为-7.09‰，在热液活动相对适中的环境下发育，所需异常高压来自黏土矿物脱水；背生式脉体的δ13C平均值为2.24‰、δ18O平均值为-10.62‰，主要发育在强热液活动时期，所需异常高压来自深部热液活动作用。不同类型纤维状脉体发育特征与不同强度的热液活动之间存在紧密的联系。

以辽河坳陷古近系玄武岩为代表的盆地深层玄武岩电阻率普遍低于50 Ω·m，具有明显的低阻特征，在储层测井解释中易导致岩性判别和流体性质分析存在多解性。本研究运用25口钻井岩心描述、薄片鉴定、扫描电镜和矿物X射线衍射分析结果与电阻率测井资料相结合，明确了低阻玄武岩的矿物组成及导电矿物对电阻率的影响，并探讨了低阻玄武岩的油气地质意义。研究表明：玄武岩中主要原生矿物斜长石、橄榄石和辉石均为高阻非导矿物，少量副矿物磁铁矿和埋藏成岩作用形成的具导电性的次生矿物是造成玄武岩低阻的关键内在因素。根据导电机理不同，确定玄武岩中导电矿物主要包括金属矿物、沸石族矿物和黏土矿物3类，其中以磁铁矿和皂石导电性最强、对玄武岩电阻率影响最大。盆地深层玄武岩低阻特征指示其经历了一定程度的蚀变作用。玄武岩黏土矿化蚀变形成的晶间微孔和微裂缝，以及叠加溶解作用形成的基质溶孔，有利于孔隙连通性和储层渗透性的提高。

海拉尔盆地克鲁伦凹陷砂岩型铀矿赋铀地层为下白垩统大磨拐河组和伊敏组，目前缺乏对其沉积物源的系统研究。本文通过岩石学、锆石U-Pb定年和砂岩地球化学联合方法研究，旨在查明赋铀地层沉积物的来源，进而指导本区砂岩型铀矿勘探。岩石学观察显示：克鲁伦凹陷西部伊敏组和大磨拐河组砂岩岩屑和砾岩砾石成分以花岗岩为主，少量火山岩，且靠近凹陷西缘花岗岩砾石体积分数高、粒度大、分选磨圆差，部分细砾岩由风化花岗岩中的石英、长石等矿物直接固结而成，显示近源快速堆积特点；凹陷东部钻孔岩心的砾石成分主要为火山岩砾石，难见花岗岩砾石。锆石U-Pb定年结果显示，凹陷西部砂岩碎屑锆石年龄主要集中在257~236 Ma之间，与凹陷西缘塔尔巴格特隆起出露大量的二叠纪和三叠纪岩浆岩可以良好对应，表明碎屑沉积物主要来自西缘隆起区；凹陷东部碎屑锆石年龄主要集中在170~154、180~177、269~244 Ma三个年龄段，年龄峰值与凹陷周缘早—中侏罗世花岗岩体及中—晚侏罗世火山岩有极好的对应关系。砂岩主微量元素特征显示砂岩成熟度低，为快速堆积的产物，源岩为长英质岩石。综合分析认为西北部蚀源区富铀二叠纪、三叠纪花岗岩是克鲁伦凹陷西部赋铀地层及成矿的主要物源及铀源区，东部凹陷的沉积物主要来自东缘汗乌拉隆起区的侏罗纪火山岩和花岗岩。

三矿沟铁铜矿床是大兴安岭北部重要的夕卡岩型铁铜矿床。矿体赋存于侏罗纪花岗闪长岩和大理岩接触带的夕卡岩中。文章对夕卡岩中石榴子石开展LA-ICP-MS U-Pb定年、电子探针主量元素和LA-ICP-MS微量元素分析，探讨了石榴子石成因及其对成矿过程的指示。结果表明：石榴子石206Pb/238U加权平均年龄为(177.1±0.6) Ma，暗示矿床形成于早侏罗世古太平洋俯冲环境；石榴子石以钙铁榴石为主，含有少量的钙铝榴石和钙铬榴石，亏损Rb、Ba、Sr等大离子亲石元素，富集Th、U、Nb、Ce等高场强元素；稀土元素呈现明显的右倾，富集轻稀土元素和亏损重稀土元素，显示正Eu异常和正Ce异常。对成矿早期流体性质的指示为石榴子石形成于酸性、弱氧化环境。

“三生”空间适宜性分析有利于乡村生产、生活和生态空间的合理布局，对于我国实施乡村振兴战略中协调土地规划有着重要意义，在乡村生态风险管控中也具有指导作用，且能有效推动乡村的可持续发展。本研究基于“三生”空间功能视角，运用层次分析法建立评价指标体系对乡村进行适宜性分析，并运用景观生态风险评估模型对乡村空间进行风险评估。结果表明：天津市蓟州区赵家峪村的生产空间最适宜与高适宜区主要位于村域北部，低适宜与不适宜区主要位于村域南部；生活空间以最适宜、高适宜和中适宜区为主，主要分布于村域北部；生态空间以最适宜和高适宜区为主，分布在村域东部，东南部居多。生产空间的景观生态风险较高，其中旅游生产空间风险最高;生活空间的景观生态风险适中；生态空间的景观生态风险较低，其中林地与灌木生态空间风险最低。根据本研究的结果可对该区域进行空间调整优化，从而促进其生态文明建设。

岩溶塌陷是岩溶发育区常见的一种动力地质灾害，具有突发性强、隐蔽性高等特点，对场地稳定性及工程安全构成严重威胁。为准确识别广佛肇地区岩溶塌陷的主要诱发因素，本文基于区域地质条件，分别构建深度神经网络（DNN）模型与传统层次分析法（AHP）模型，对易发性进行评价预测，并进行精度对比验证。结果表明，DNN模型在预测精度和可靠性方面均优于AHP模型，其整体评价精度达到87.9%，显著高于AHP模型的66.7%。DNN模型在岩溶塌陷易发性评价中具有显著优势，可为岩溶区灾害防治与规划提供科学依据。

在高地震烈度库区，深厚覆盖层上土石混合体高填方人工半岛的抗震性能是工程设计和建设中需要重点考虑的问题。此类结构的地震反应复杂，不仅受到地震波的影响，还受到覆盖层与填方体之间相互作用的影响。本文以白鹤滩水电站库区象鼻岭居民安置点的建设工程为研究背景，基于工程场地的岩土工程勘察结果和结构设计资料，首先利用MIDAS GTS/NX有限元软件，构建了人工半岛-基础-上部结构系统的三维有限元精细化模型；然后根据现场和室内试验数据，确定了各种岩土材料、填筑料的物理力学性质和本构模型参数；再结合场地地震安全性评价结果，采用三角级数法合成了工程场地50年超越概率为10%的人工地震波；最后通过弹塑性动力时程分析，研究了人工半岛-基础-上部结构系统的动力相互作用机理、地震反应和永久变形特征。结果表明：在设防地震动作用下，人工半岛中轴线处沿横向、纵向和竖向的加速度峰值总体随高程增加呈先减小后增大的变化趋势，三者最大加速度放大系数分别为1.43、1.81和1.67；中轴线处沿横向、纵向和竖向相对位移峰值与高程呈非线性递增关系，且横向位移表现出明显的鞭鞘效应；顶部平台沿横向和纵向的最大永久变形量分别为12.2和1.7 cm，远小于规范限值；顶部平台的最大沉降量为7.6 cm，对应震陷率为0.25%，远小于规范规定的限值。

地震走时层析成像是地震学与地震勘探中的一项关键技术。然而，传统的走时层析成像技术面临诸多挑战，如模型网格化后，空间分辨率、数值误差和数据匹配等因素导致成像结果的不准确性和多震源模拟效率的局限性。为克服这些限制，本文使用物理信息神经网络（physics-informed neural networks, PINNs）求解程函方程，模拟地震走时，并实现走时层析成像。这种基于PINNs的层析成像方法被命名为PINNtomo。PINNtomo结合物理约束（程函方程）和数据约束（走时）形成损失函数，不依赖于初始模型，实现快速、精确走时场模拟和速度建模。本文探讨了乘式与加式走时T因式分解对PINNtomo精度和效率的影响。研究结果表明，随着模型尺寸的增大，与乘式分解方法相比，加式分解方法不仅显著提高了成像效率（加式PINNtomo比乘式PINNtomo从少耗时92 s提升至少耗时3 486 s），还同时提高了精度，优化了计算性能。

利用深度学习技术开展致密砂岩储层薄片图像识别能够有效提高成分鉴定的准确率和效率，是矿物识别的发展趋势。然而，薄片图像采集难度较大、标注成本高和隐私保护等因素导致致密砂岩薄片图像样本稀少，无法满足深度学习图像识别模型的训练需求。为增加样本数量，提升深度学习模型的训练效果，本文以鄂尔多斯盆地临兴区块为靶区，通过结合数据过采样方法和数据变形方法各自的优势，提出一种致密砂岩图像增广方法。首先，改进样式生成对抗网络，以生成高分辨率致密砂岩图像，提升数据多样性；其次，使用数据变形方法，实现带标签图像增广，降低标注成本、扩大数据规模；最后，使用增广后的数据训练BlendMask算法，实现砂岩颗粒的准确识别与精准分割。实验结果表明，该方法相较于同类型对比算法IS（inception score）最高，为2.43，FID（Fréchet inception distance）最小，为22.71，同时，添加生成图像后的识别精度为92.7%，表明本文所提方法在生成图像质量和提高深度学习模型的训练效果方面具有显著优势。