渤海湾盆地位于世界两大砂岩型铀矿成矿带之一的欧亚成矿带内, 具有砂岩型铀成矿的潜力。大港探区测井结果显示明化镇组发育着大范围的高伽马异常, 为探究其铀成矿条件并指明找矿方向, 建立了大港探区明化镇组多级别层序格架, 并开展了层序内沉积微相研究, 对氧化还原带进行了划分。研究表明, 依据测井曲线特征和岩石性质, 将明化镇组划分为五级层序, 铀异常主要见于明化镇组下段上亚段和上段下亚段2个五级层序内。其沉积微相主要发育曲流河河道、边滩、溢岸沉积和泛滥平原4种, 其中铀异常主要发育于边滩、河道砂体。2个层序内的氧化还原带可划分出氧化带、过渡带和还原带, 其中铀异常主要位于过渡带内。叠合沉积微相、氧化还原带展布、铀异常展布和油气分布等特征, 认为油气富集带附近的过渡带中, 边滩和河道微相砂体中均具有良好的铀成矿条件。综合分析认为, 港东港西地区西7-14-2、西1603、港3-6-20和港8-15-1井区是大港探区砂岩型铀矿的有利找矿位置, 研究结果为渤海湾盆地砂岩型铀矿勘探提供了启示意义。

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组白云岩作为重要的战略接替区是近年来的研究热点, 有关断裂对该套白云岩中油气聚集的影响研究较少, 成藏模式不明确阻碍了中下组合进一步勘探开发。以鄂尔多斯盆地大牛地气田马家沟组中下组合为例, 通过岩心、薄片、测井、流体包裹体等资料, 研究了盐下白云岩的储层分布和圈闭类型, 探讨了断裂对含气性的控制作用, 揭示了多期断裂活动与天然气充注期的耦合关系, 建立了中下组合断控混源气藏成藏模式。研究结果表明: (1)马家沟组中组合天然气成藏具有上、下古生界双源供烃的优势, 发育2套烃源岩夹中部储层的"三明治式"成藏组合; 下组合气源以下古生界内部烃源岩供烃为主, 发育自生自储的成藏组合。(2)研究区沿断裂分布的岩溶储层是中下组合最主要的储层类型; 圈闭类型包括低幅构造圈闭和成岩圈闭, 成岩圈闭主要受控于储层发育机理, 是研究区主要的圈闭类型。(3)马家沟组经历了3期主要的断裂活动, 分别形成于加里东期、印支期、燕山期-喜山期, 燕山中期形成的断裂与裂缝的有效性最强, 有利于天然气充注。(4)成岩圈闭、多期活动断裂和储层类型三元控制了马家沟组中下组合白云岩的天然气成藏过程, 从而构建了断控混源气藏的成藏模式。本研究能够为相似地质背景下断裂发育区盐下白云岩气藏的勘探提供理论依据。

近期在琼东南盆地宝岛21-1区发现了我国首个深水深层大气田, 对南海深水区深层油气勘探研究具有重要意义。基于宝岛21-1区最新获得的钻井和地震资料, 分析了上渐新统陵水组三段的沉积特征及其油气地质意义。结果表明, 陵三段沉积时期以双向物源为主, 早期扇三角洲沉积发育于邻近高地, 晚期辫状河三角洲沉积受NW向海南隆起物源和NE向神狐隆起物源的控制。此外, 陡坡和缓坡的沉积物搬运通道表现出较大差异。陵三段沉积演化可分为3个阶段: 由早期扇三角洲沉积、中期扇三角洲-辫状河三角洲沉积发展至晚期辫状河三角洲沉积, 物源区也从早期邻近高地的单向供源、中期邻近高地-神狐隆起的双向供源演化至晚期海南隆起-神狐隆起的双向供源。研究区邻近崖城组烃源岩, 发育12-1号断裂及伴生断裂, 形成构造-岩性圈闭, 成藏地质条件优越。宝岛21-1区气田的发现是我国深水油气勘探领域的重大突破, 指明了海相盆地中断裂转换带是未来深水勘探的关键区域。

琼东南盆地中中新统海底扇是南海北部天然气勘探的重要目标, 但长期以来对该海底扇沉积物的物源并未达成共识, 因此, 物源分析对于该区天然气勘探有利目标优选具有重要意义。通过钻井取心开展了碎屑锆石U-Pb年龄谱特征研究, 并与周缘潜在物源区锆石U-Pb年龄进行了对比分析, 示踪了研究区中中新统海底扇物源。结果表明: ①盆地北部N-1、N-2、N-3、N-4等4口井碎屑锆石U-Pb年龄表现为燕山期(160, 157, 133, 107, 102, 99 Ma)、印支期(249, 241, 239 Ma)、加里东期(466, 455 Ma)的年龄峰值特征, 且与中国海南岛碎屑锆石U-Pb年龄特征相似度高, 但与红河、越南中部碎屑锆石U-Pb年龄特征相似度低; ②盆地南部S-1、S-2、S-3等3口井碎屑锆石U-Pb年龄特征表现为印支期(242, 238, 237 Ma)、加里东期(435, 431, 425 Ma)、海西期(396, 392 Ma)以及燕山期(143 Ma)的年龄峰值特征, 且S-2井具有较年轻的喜马拉雅期(21 Ma)单峰年龄特征。琼东南盆地北部中中新统沉积物源主要来自海南岛, 红河及越南中部物源对其影响非常有限, 盆地南部中中新统为红河和海南岛双物源供给, 且以红河物源为主, 自西向东差异明显。

卫宁北山地区位于北祁连造山带东段, 是宁夏境内钴矿成矿条件最好的地区之一。为详细了解该地区钴矿形成条件及矿化规律, 在详细野外调查基础上, 综合前人勘查成果, 对卫宁北山地区典型伴生钴矿床地质特征、控矿因素及时空分布规律进行了总结, 提出了下一步找矿方向。研究表明: 大铜沟铜钴矿、茶梁子铁钴矿和土窑铁钴矿是该地区目前已发现的3个代表性伴生钴矿床, 其中大铜沟铜钴矿共发现铜钴矿体3个, Co品位最高达0.06%, 含钴矿物主要为辉砷钴矿、含钴黄铁矿和含钴褐铁矿; 茶梁子铁钴矿分布有4条矿带共8个铁钴矿体, Co品位最高达0.03%, 含钴矿物主要为含钴褐铁矿; 土窑铁钴矿只发现1条铁钴矿体, Co品位最高为0.20%, 含钴矿物与茶梁子相似。钴矿受断裂构造控制明显, 其中西部主要受EW向断裂及其与NE向断裂联合控制, 东部主要受SN向断裂控制。钴矿主要赋存于上石炭统土坡组中, 为主要矿源层; 岩性控矿主要表现在"硅钙面"和能干性不同的岩性组合界面, 控制了矿质沉淀。钴矿化形成时间主要为印支期, Co成矿主要与Cu、Au、Fe和Mn关系密切, 且与Cu、Au有关的钴矿主要分布于西部, 而与Fe、Mn有关的钴矿分布于东部。多期构造叠加及热液改造可能是造成该地区矿种多样的主要原因。卫宁北山西部EW向断裂及其与NE向断裂交汇部位、东部SN向石炭系和泥盆系界面断裂、土坡组内"硅钙面"和能干性不同的岩性组合界面是寻找钴矿最有利部位, 孔雀石化、褐铁矿化等围岩蚀变是铜钴矿、铁钴矿最重要的找矿标志。

江汉盆地新沟嘴组下段Ⅱ油组广泛发育页岩与白云岩互层的烃源岩, 近期该层系页岩油勘探获得了重大突破, 但盐湖沉积背景下沉积的膏盐对于孔隙的影响制约了页岩油的勘探开发, 明确低膏盐富有机质岩相发育的控制因素对页岩油勘探具有重要意义。选取陈沱口凹陷的C1系统取心井作为研究对象, 通过岩心及岩石薄片的观察鉴定, 全岩矿物组成质量分数、有机碳及地球化学元素含量测定, 对C1井新沟嘴组下段Ⅱ油组的岩相类型、沉积环境和有机质富集主控因素进行了系统研究, 建立了适合江汉盆地新沟嘴组盐湖相岩相划分方案和沉积模式。结果表明: C1井新沟嘴组下段Ⅱ油组共发育4类7种岩相, 分别为富碳细纹层状白云岩、富碳粗纹层状白云岩、含碳块状白云岩; 富碳细纹层状混合质页岩、富碳粗纹层状混合质页岩; 含碳粗纹层状粉砂岩; 贫碳块状膏盐岩。古气候、古盐度与古氧化还原协同演化控制了岩相发育的多样性, 有机质富集的主控因素为还原性古水介质环境。页岩油勘探有利岩相为富碳(含碳)粗纹层(细纹层)状白云岩(混合质页岩), 有利岩相的沉积环境为咸水、还原的半深湖环境。陈沱口凹陷新沟嘴组下段Ⅱ油组富有机质岩相发育控制因素及其沉积环境的揭露, 可为江汉盆地相关凹陷新沟嘴组页岩油勘探提供借鉴和参考。

东营凹陷古近系红层已被证实拥有巨大的勘探潜力。断陷盆地缓坡带广泛分布以砂、泥岩频繁互层为特征的红层沉积, 而这种沉积物究竟形成于何种环境尚未形成统一认识。为明确这种干旱气候背景下发育的大规模陆相红层的沉积类型, 以东营凹陷南部缓坡带王家岗地区W1、W2和W3井为例, 系统解剖了孔一段-沙四下亚段红层储层的粒度分布特征、粒度参数特征及粒度概率累计曲线特征。结果显示: 研究区红层储层砂岩具有单砂体厚度较薄(1~7.7 m)、粒度较细(平均粒径为2.24ϕ~4.73ϕ)的特点; 粒度频率曲线主要为单峰正偏态型, 表明沉积物以粗组分为主; 粒度参数判别函数和判别图解均指示河流沉积环境; 大多数样品的累计概率曲线具有显著的过渡组分(＞50%), C-M图形与C=M线平行, 表现出密度流特征。测井曲线主要为中-高幅箱型和钟型, 指示加积和侧积作用占主导地位; 岩心上常见反映快速堆积的块状层理、代表单向水流的平行层理和反映弱水流的小型交错层理等构造。基于研究区盆山相间的古地貌格局和炎热干旱的古气候背景的综合分析表明, 红层砂岩形成于分支河流体系, 其沉积特征表现为: 从上游至下游, 随着水动力条件的衰减, 河道分汊加强, 洪水侵蚀能力减弱, 单砂体厚度和沉积物粒度逐渐减小, 流体性质由密度流逐渐演变为牵引流。该研究的新认识为研究区红层油气勘探提供了新的思路, 在开展此类型储层预测工作时, 应重视古物源、古流向的分析, 并加强对单期水道的识别和刻画。

页岩普遍含水, 明确页岩吸附水的赋存特征对提高页岩气的排采效果具有重要意义。以重庆涪陵焦石坝地区JY11-4井和JY41-5井页岩岩心为研究对象, 通过自主设计页岩冷冻氮吸附实验和核磁共振实验流程, 分析了高压条件对页岩吸附水赋存特征的影响。结果表明: (1)常压条件下, 由"称重法"计算得到的样品单位质量吸附水体积平均值0.017 3 mL/g。赋存于微孔和介孔中的水体积总占比(平均值90.94%)明显高于赋存在大孔中的水体积占比(平均值9.06%), 这可能与相对压力较小时, 水分子无法占据页岩所有孔隙中的吸附位点, 大部分水分子凝聚在微孔和介孔中, 只有较少的水分子进入大孔中, 以及富黏土页岩在水吸附过程中小孔隙被水分子"充填堵塞"有关。(2)30 MPa饱和水压力条件下, 由"称重法"计算得到的样品单位质量吸附的水体积平均值为0.021 6 mL/g。赋存于微孔和介孔中水体积总占比(平均值40.26%)低于赋存在大孔中的水体积占比(平均值59.74%), 这可能与相对压力显著升高时, 水分子在毛细管力的作用下占据微孔和介孔内表面的吸附位点后, 仍能占据更多大孔内表面的吸附位点有关。(3)相比于常压, 高压条件会导致页岩单位质量吸附的水体积增加(实验中约增加25%)、大孔中的水体积占比高于微孔和介孔中的水体积总占比。(4)注水压裂时, 储层相对压力显著升高, 压裂液在毛细管力的作用下可能进入之前在原始储层压力下未能进入的大孔中来"缓解"原始页岩储层的"非饱和状态"。压裂完成后, 储层周围压力逐渐被释放, 原先进入页岩吸附孔隙中的压裂液可能难以克服其孔喉处的毛管阻力而难以返排。

传统的勘查地球化学工作侧重于成矿元素异常的提取、解释和评价, 忽略了与成矿作用相关的其他主、微量元素可能提供的找矿信息, 无法有针对性地从地球化学数据中开展蚀变矿物提取并指导找矿。本研究以矿物学的角度从地球化学数据中提取蚀变矿物并对研究区进行了成矿预测, 介绍了以地球化学数据为基础、以矿物化学式中不同元素间化学计量数比值为理论基础的蚀变矿物提取新方法——一般元素比分析法。基于北山造山带高石山地区1∶2.5万岩屑地球化学测量获得的地球化学数据研究表明, 从SiO₂、Al₂O₃、Na₂O、K₂O等数据中可有效识别出与斑岩型矿床密切相关的绢云母、钾长石等蚀变矿物, 其中绢云母沿岩体边缘分布, 钾长石多集中分布于岩体的中心部位。综合提取出的蚀变矿物和岩浆岩、构造、传统化探异常等控矿因素和找矿信息, 进一步对研究区开展了证据权重法成矿预测, 共圈定靶区5处。本研究提取的蚀变信息在野外调查工作中得到了验证, 表明一般元素比分析法提取蚀变矿物是可行的, 可在传统成矿预测方法的基础上进一步提供关键找矿信息。

为探究湖北宜昌地区产气页岩氧化溶蚀增渗的地球化学影响因素, 以宜昌地区陡山沱组页岩为研究对象, 选取了H₂O₂(w_B=15%)和Na₂S₂O₈(c_B=0.5 mol/L)2种氧化剂开展了氧化溶蚀实验, 探究了不同pH值、温度、地下水水化学离子浓度对氧化溶蚀效果的影响。研究结果表明, Na₂S₂O₈氧化溶蚀效果优于H₂O₂, H₂O₂和Na₂S₂O₈在酸性条件下氧化溶蚀效果均优于碱性条件, 碱性环境不利于2种氧化剂的氧化; 升温会促进Na₂S₂O₈和H₂O₂的热分解, 分别产生H₂SO₄和O₂, 对页岩的氧化溶蚀有积极影响。外源Na⁺(氯化物)的添加能促进页岩在Na₂S₂O₈和H₂O₂氧化过程下Ca²⁺和Mg²⁺的释放, 增强氧化溶蚀效果; 而外源Ca²⁺、SO₄^2-的添加, 容易与碳酸盐酸蚀产生的SO₄^2-、Ca²⁺形成石膏沉淀, 从而引起页岩孔隙堵塞, 降低页岩渗透性; 同时, 外源Mg²⁺易在弱碱性环境下生成硅酸镁沉淀, 对页岩的氧化溶蚀产生负面影响。建议今后在页岩气氧化压裂开采过程中, 预先调查开采地层的水化学参数, 根据地层温度、pH值和阴阳离子来选择氧化液和开采方式。

为明确玛南斜坡区风二段顶部薄层风化壳火山岩油藏油气富集规律及主控因素, 对研究区火山岩特征、油藏特征和油气富集特征进行了综合分析, 建立了斜坡区火山岩的油气聚集模式。研究表明, 玛湖凹陷南部风二段主要发育玄武岩和凝灰岩, 其中火山溢流相的玄武岩发育较高渗透性的储集层, 油气最为富集。原油整体属于中-高黏度、轻质-中质含蜡原油, 其C₂₀、C₂₁、C₂₃三环萜烷分布呈山峰型, 三环萜烷相对含量明显较高。原地烃源岩与原油相比, 其三环萜烷分布呈上升型, 生物标志化合物成熟度参数也显示出更低成熟度的特征, 结合研究区原油碳同位素特征与风城组烃源岩一致的研究结果, 认为研究区油藏受到多期的油气充注。研究区火山岩的垂向与横向非均质强, 原油密度随深度增加而降低, 认为油气主要沿火山岩之下的渗透性地层由低部位向高部位运移, 在浮力作用下向上进入火山岩储集层中, 并在储层物性相对较好, 且保存条件良好的构造圈闭或岩性圈闭中聚集成藏, 为典型的"斜坡区构造-岩性-多期火山岩油气藏成藏模式"。

准噶尔盆地南缘四棵树凹陷位于北天山山前冲断带西段, 盆地自古生代以来经历了多期、多向的构造运动; 明确研究区构造系统特征及其演化过程, 对此类含油气盆地的油气勘探开发具有重要意义。在前人地质研究的基础上, 结合详细的地震资料解释、地质调查与地层发育特征, 根据研究区构造发育背景, 以四棵树凹陷构造格局的变动和多期应力场为线索, 对四棵树凹陷构造演化过程进行了系统性分析。研究表明, 四棵树凹陷深部发育挤压反转-走滑构造层、浅部发育推覆-滑脱构造层; 平面上根据构造样式发育特征可划分为南部挤压断褶带、中部走滑压扭带、北部隆起带; 凹陷经历了2期强烈的构造隆升期, 对应2期断裂活动高峰期; 构造环境及应力场条件发生了多次转变, 晚石炭世至早中二叠世为弧后裂陷背景下的NNW-SSE向伸展裂陷期、晚二叠世至三叠纪为扎伊尔山造山运动下NNW-SSE向挤压的断坳转换期、晚侏罗世至古近纪为周缘造山带与车排子凸起的共同作用下NNW-SSE向挤压陆内坳陷期、新近纪为北天山强烈的造山活动背景下NS向挤压作用的复活前陆盆地期。通过探讨多期应力场作用下四棵树凹陷的构造演化特征, 进一步深入认识了此类含油气盆地整体构造格局的变动过程, 也为研究区油气资源下一步勘探提供了新思路。

加快天然气水合物形成, 对基于水合物法的天然气储运、气体分离和二氧化碳捕集技术的推动具有重要意义。采用恒温恒容法研究了w_B=0.05%功能化(羟基化、羧基化和氨基化)多壁碳纳米管和w_B=1.0% L-亮氨酸复配体系中甲烷水合物动力学特征。研究表明, 多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管与L-亮氨酸的复配, 可使甲烷水合物诱导成核时间大幅缩短至25, 22, 13 min左右, 促进效果与典型促进剂十二烷基硫酸钠相当, 且促进效果优于单一添加剂体系。复配体系甲烷储气质量分数具有良好表现, 可达136~142 mg/g。对甲烷平均吸收速率和瞬时吸收速率的分析表明, 多壁碳纳米管对生长阶段甲烷水合物的生长动力学影响很小。复配体系和L-亮氨酸体系中甲烷水合物的生长具有相似性, 均呈现出甲烷气体吸收速率快速增加到最大值, 然后迅速下降并完成生长的特点。综合分析表明, 多壁碳纳米管和L-亮氨酸的复配对甲烷水合物的成核速率具有协同增强效应, 而生长阶段的进程与速率主要受L-亮氨酸影响。该研究为探索不同类型添加剂在强化甲烷水合物生成动力学上的差异化机理提供了新思路。

为实现地热能可持续开发利用的目标, 需要明确不同采灌条件下合理的采灌井间距。为此, 以鲁北馆陶组热储为研究对象, 建立了层状热储开发的概念模型及数学模型, 采用COMSOL Multiphysics多场耦合模拟软件建立了地热对井采灌井距计算器。通过参数拟合及模拟结果对比, 验证了模型的准确性; 进而以软件APP编译功能为基础, 以普通用户使用为导向, 简化相关参数输入, 建立了地热采灌井距计算APP。为适应实际生产需求, 计算了不同采灌量条件下对应的合理采灌井距。计算结果表明: 鲁北地区馆陶组热储采灌量分别为40, 60, 80, 100 m³/h时, 不发生热突破的合理采灌井距分别为290, 330, 360, 390 m。研究表明: (1)在鲁北层状传导型砂岩热储地区, 对概念模型进行简化处理后, 数值模拟计算结果可靠, 可以在该地区建立合理采灌井距计算APP; (2)水热数值模拟是合理采灌井距计算的有力手段, 能够确定开采量、回灌量、回灌温度、采灌井距等地热开发利用工程的关键参数, 有利于实现地热资源可持续开发利用。

受降水与开挖作用的共同影响, 基坑周边土体会持续发生地表沉降变形, 对基坑稳定以及周边环境都产生显著影响。为厘清基坑工程降水开挖过程中地表沉降的影响工况因素, 并在此基础上建立经验模型, 选取杭州地区典型江河阶地二元结构地层组合的深基坑为案例, 开展了系统研究。首先, 基于降水开挖作用下的土体变形机理, 结合变形实测数据, 提出了一种结合摩尔库伦(MC)与修正剑桥(MMC)本构关系开展基坑降水开挖沉降过程的数值分析方法。进一步采用响应面试验设计方法(RSM), 考虑多种工况因素及其交互作用, 建立了研究区内二元地质结构条件下基坑降水开挖地表沉降的经验模型, 并分析了地表沉降分区特征。结果表明, 地下水位降深(H_d)对地表沉降影响最为显著, 其次为地下连续墙深度(H_w)与开挖宽度(B), 其中B与H_d交互作用也较为显著。据此建立的回归模型可以较为准确地预测地表最大沉降量。本研究不仅为类似地层条件的基坑工程提供了经验模型, 也为基坑设计、施工和监测提供了实用框架, 对有效控制基坑及周边环境的沉降变形具有重要价值。

地面沉降的监测与预测, 对于保障城市安全和社会可持续发展具有重要意义和现实价值。利用随机森林机器学习模型预测了天津市滨海地区的地面沉降量空间分布, 并评估了模型的性能和变量的重要性。基于2020年天津市滨海新区局部地区的地面沉降量、含水层岩性、含水组水位差、水文地质参数等数据来训练和验证随机森林模型。结果表明: 随机森林模型能够较好地拟合和预测地面沉降量(R²=0.98, RMSE=0.52 mm); 影响地面沉降量最重要的因素是水位差, 其次是含水层的岩性(砂-黏比值), 最后是相关水文地质参数。上述结果与传统上太沙基原理基本吻合, 进一步验证了模型的正确性和可预测性。本研究采用了空间分布数据来训练随机森林模型; 根据物理机制, 选取了重要控制因素来开展分析; 评估了控制因素的重要性程度, 并指出了研究的局限性和未来的研究方向, 为利用随机森林模型快速有效预测地面沉降提供了重要参考和启示。

为揭示地下水对湖泊水量和营养盐平衡的贡献及季节性变化, 以长江中游的长湖为研究对象, 通过丰、枯水期野外采样, 结合电导率(EC)、稳定同位素(²H和¹⁸O)、水化学元素(Ca²⁺、Mg²⁺)和氡(²²²Rn)同位素对湖底地下水排泄(lacustrine groundwater discharge, 简称LGD)进行了多手段示踪, 并基于²²²Rn质量平衡模型量化了不同季节的LGD及其携带的营养盐通量。结果显示: 丰、枯水期LGD速率分别为64.52 mm/d和14.95 mm/d, 丰水期显著大于枯水期; 丰、枯水期地下水携带的总氮(TN)输入通量分别为25.68×10⁶ g/d和5.58×10⁶ g/d, 总磷(TP)输入通量分别8.14×10⁶ g/d和0.17×10⁶ g/d。丰、枯水期LGD强度的差异导致了地下水携带TN、TP输入的差异, 丰水期TP的输入量还受该时期农业活动的影响; 丰水期较强的降水和蒸发驱动了更大的LGD强度及其携带的TN、TP通量。本研究可为长湖区域水资源管理和水生态保护提供重要理论依据。

在地下水建模中, 为了更好地利用有限的资金和资源去最优化地降低预测结果的不确定性, 需要使用敏感性分析来测算各个模型输入因素的重要性。提出了改进的层级制全局敏感性分析方法来量化不同类型的输入不确定性对输出结果不确定性的贡献, 并以此评估地下水模型中各个不确定性过程对输出结果的影响程度; 使用一个理想的地下水污染运移模拟模型作为算例对该新方法进行了测试和展示。结果表明, 模型的不确定性是该案例预测结果不确定性的主要来源, 而且地质模型的不确定性相较于其他模型更为重要。该方法能够为地下水模型提供更加全面的敏感性分析, 相较于传统的参数敏感性分析, 新方法能够考虑的不确定性输入因素更多, 计算效率明显提升, 可为模型使用者和管理者提供更有用的敏感性信息。

历史遗留矿山的老窑水防治是矿山水环境治理中的难点。选取中国锰三角地区的典型锰矿区为研究对象，以查明老窑水的来源及水体污染成因。综合利用矿山水文地质调查、气象水文分析、水化学与同位素溯源等技术方法对老窑水来源和特征污染物进行了识别，并分析了矿区的水体污染成因模式。结果表明：研究区老窑水动态对降雨响应灵敏，老窑水主要来源于巷道和优势径流通道汇集的大气降水和含水层中的地下水；矿区矿井水、巷道水中的特征污染物为硫酸锰，矿山排水的特征污染物为硫酸钠，硫酸锰主要由硫铁矿氧化和菱锰矿溶解而形成；矿山固体废弃物淋滤入渗和老窑水的混合是区内地下水的主要污染方式，而地表水主要受矿山固体废弃物淋滤汇流、巷道口排水和矿山排水的污染。研究成果为矿山水环境治理提供了水量形成和水质演化的科学依据。

为扭转洞庭湖区人-水之争严重制约湖区可持续发展的局面，需要厘清洞庭湖区水环境在自然和人为因素影响下的演变规律。通过梳理500 a来洞庭湖区人-水关系演变历程，研究了围垦建垸与长江水利工程对湖区水环境的影响，结合洞庭湖区构造沉降和来水来沙特征，探讨了人类活动与地质环境对湖区水环境演变的影响，分析了洞庭湖区与长江水沙蓄泄关系变化，以及洞庭湖区未来演化的趋势。结果表明：①持续围垦建垸，侵占了蓄滞洪水的水域，大幅削减了洞庭湖蓄洪能力。②荆江大堤的修建，抬高了荆江洪水位并对洞庭湖形成了顶托作用，加剧了丰水期洪涝灾害。③荆江裁弯取直，造成城陵矶-武汉段淤积，以及荆江三口分流河道衰退萎缩，致使洞庭湖入口萎缩、出口堵塞。④三峡水库运行后，洞庭湖来水泥沙淤积量大幅减少，城陵矶以下荆江河段泥沙淤积量大幅增加。人类工程造成洞庭湖调蓄洪水容量大幅减少，洪水难泄，洪灾加剧；洞庭湖出现淤积滩涂，枯水期加长，长江水难以流入，旱灾加剧。⑤江汉-洞庭湖平原目前仍处于构造沉降速度较快时期，由于洞庭湖泥沙淤积速率超过构造沉降量，造成洞庭湖容量逐年减小，洞庭湖部分地区有沼泽化的风险。

滨海湿地作为一种独特的湿地类型，海陆水文循环和生物地球化学循环复杂，有着巨大的固碳潜力，其土壤有机碳的研究对于了解碳循环、气候调节和生态系统健康等方面具有重要意义。在连云港市滨海湿地选取了光滩、碱蓬、互花米草和芦苇4种典型植物类型作为研究对象，分析了不同植物群落土壤有机碳含量的分布特征，并利用Pearson相关性分析、冗余分析(RDA)和结构方程(SEM)等统计方法，探讨了植物群落特征和土壤物理化学性质对土壤有机碳的调控作用，重点解析了滨海湿地环境因子与土壤有机碳含量间的关系。结果表明：在水平方向上，不同植物群落土壤有机碳含量大小依次为芦苇植被带((7.79±4.72) g/kg)>互花米草植被带((7.42±3.14) g/kg)>碱蓬植被带((4.95±3.40) g/kg)>光滩带((3.66±1.90) g/kg)。在垂向上，0~50 cm深度内的土壤有机碳含量的分布呈现随深度增加而降低的趋势；此外土壤有机碳含量和土壤物理化学性质、植物群落特征之间相关性显著，冗余分析结果显示在不同的植物类型中土壤有机碳含量与土壤容重呈负相关，与土壤含水率、植物株高、基径、盖度、地上生物量和地下生物量均呈正相关。结构方程模型表明，土壤含水率是影响滨海湿地土壤有机碳含量的最关键因素。以上研究可为更好地理解滨海湿地的生态系统结构和功能并为全球气候变化相关保护政策的制定提供相关的数据支持。

海岸带沉积环境是研究地下水演化与运移的基础。为探讨莱州湾南岸沉积环境对咸-淡地下水空间分布及迁移能力的影响，钻探采集了2个第四纪典型钻孔(LZ01和LZ02)样品，利用压榨法提取了孔隙水，测定了沉积物的粒度组成和孔隙水Cl^-浓度。结果表明，2个钻孔均以细粒沉积物为主，平均粒径为5.5ϕ。根据沉积物岩性和粒度参数特征，得出LZ01与LZ02钻孔分别包含10、9个沉积相态交替，揭露了晚更新世以来的3套海相地层单元。孔隙水以卤(咸)水为主，Cl^-浓度剖面形态呈现3个峰值，3个卤水层分别与3套海相地层对应，表明沉积物中残留海相古卤水，并向相邻沉积物中扩散。沉积物的水动力指数与Cl^-浓度垂向变化率呈现明显的分区性；中等水动力条件下，孔隙水Cl^-扩散迁移能力强。敏感粒径分析表明孔隙水迁移的优势粒径范围为45.61~111.47 μm。研究区古海侵事件控制了卤水的分布，而低渗透性及岩性组合对封存古卤水起着重要作用。研究结果可为莱州湾滨海平原卤水成因、地下水咸化及运移研究提供理论依据。

土壤-空气(简称土-气)分配是影响挥发性有机污染物环境归宿的重要环节，是形成呼吸暴露风险的重要过程。以黄土、红土、黑土和砂土4种典型土壤为研究对象，识别了影响三氯乙烯土-气分配的土壤因子，并通过单因素控制批实验定量探究了三氯乙烯在土-气界面的分配行为，构建了三氯乙烯土-气分配系数与土壤因子的定量关系。结果表明，4种典型土壤原样的三氯乙烯土-气分配系数存在显著差异(黑土>红土>砂土>黄土)，黑土分配系数的影响因子主要是土壤粒径、含水率、有机质含量，其他3种土壤分配系数的影响因子主要是土壤粒径、含水率。黑土中三氯乙烯的土-气分配系数(K_SA)与土壤影响因子的关系可定量表示为：K_SA=-0.744X₁-0.224X₂+0.704X₃; 而在砂土中为：K_SA=-0.724X₁-0.222X₂；在黄土中为：K_SA=-0.291X₁-0.268X₂；在红土中为：K_SA=-0.589X₁-0.338X₂(X₁为土壤含水率；X₂为粒径；X₃为有机质含量)。研究成果有利于深入认识三氯乙烯在我国典型土壤中土-气界面上的分配行为及土壤因子对其产生影响的规律，为土-气分配过程中多因素耦合影响量化和健康风险评估提供理论依据。

通过解读蕴含在地球物理测井资料中的地质信息，可拓展测井曲线在地质学领域的应用范围。对几个测井资料在地质领域应用的经典案例进行了解析，以期更好地为油气勘探开发提供指导。案例解析表明：测井资料通过拾取单井构造产状及其组合特征变化，能用于指导侧钻井部署工作。测井资料还能运用至古水流方向拾取及双向物源供给识别工作中，并与地质认识相互佐证从而得到科学精细的解释结果。作为地质学家的“眼睛”，测井资料在识别与评价孔隙、洞穴和裂缝方面具明显优势，测井资料可用于油气层发现以及储量参数连续、精确计算。测井曲线中泥岩电阻率和声波时差与地应力耦合关系可间接用于超深层储层品质和油气产能预测。将地质、测井与地震资料结合，可用于油气圈闭刻画，并指导油气勘探开发工作。以上典型案例解析有助于地质人员更好地解读蕴含在测井曲线中的地质信息，并拓展地球物理测井资料应用领域与范围。

对于页岩气、水溶气等非常规天然气资源早期选区评价，往往因为缺乏地震资料导致难以依赖地震构造解释获得目的层的埋深，故借助其他非地震资料有效预测目的层区域性埋深具有重要意义。区域地质图与数字高程模型(DEM)都是广泛覆盖且容易获取的基础性资料。利用区域地质图蕴含的地层产状、地下构造起伏趋势、地层埋深和地表出露地层年代的关系等信息，再叠合DEM地表高程，建立了一种有效预测目的层构造高度和埋深的新方法。利用四川盆地及周缘地区36幅1∶20万区域地质图和美国航空航天局(NASA)数字高程模型资料，预测了该区下志留统龙马溪组底界埋深，据此编制的龙马溪组底界埋深等值线图为该区页岩气保存条件评价提供了重要参数。该方法不仅可为页岩气早期选区评价提供有效支撑，还可应用于深部高压含水层中水溶气的资源评价、深部咸含水层CO₂地质封存的构造优选。

勘查地球化学数据作为成矿地质体预测最重要的信息载体之一，在识别提取成矿异常以及挖掘深层次成矿信息中具有重要作用。基于地球化学元素空间分布的尺度不变性和广义自相似性，以多龙矿集区1∶5万勘查地球化学数据中的Cu、Au元素为例，运用分形/多重分形和奇异性理论开展分析研究，进行成矿元素空间分布模式的识别和异常提取。针对研究区全区、断裂缓冲区和地层分区分别运用矩方法计算多重分形谱，用于描述局部地区元素的相对富集及亏损程度，并对区内Cu、Au成矿元素进行局部奇异性分析，以识别提取成矿元素的弱、缓异常信息，圈定成矿潜力区。研究表明，多龙矿集区内Cu、Au元素均表现为成矿有利模式。其中，Cu元素存在区域的弱富集，Au元素存在局部范围的超富集，近EW向与NE向断裂的交汇区域以及侏罗系为区内最有利成矿位置。通过绘制局部奇异性指数空间分布图，表征了Cu、Au元素地球化学异常空间分布特征，进而圈定了矿集区的中部和北部为成矿潜力区。