继四川盆地复兴地区涪页10井取得勘探突破后, 侏罗系自流井组东岳庙段页岩油气表现出良好的勘探潜力。东岳庙段页岩发育独特的介壳灰岩夹层、黏土矿物含量高(质量分数最高可达60%), 储层孔隙类型多样, 纵向上具有很强的非均质性。以兴页X井为例, 结合测录井资料、岩心观察、氩离子抛光扫描电镜等技术手段, 重点剖析了东岳庙段陆相页岩岩相特征及其孔隙发育特征。建立了"夹层+矿物三端元"的陆相页岩岩相划分原则, 将东岳庙段陆相页岩纵向上划分为6种岩相, 即: 介屑纹夹层型黏土页岩相; 介屑纹夹层型混合页岩相; 介屑灰岩相; 粉砂介屑互层型混合页岩相; 粉砂介屑互层型黏土页岩相; 介壳韵律型混合页岩相。通过氩离子抛光扫描电镜观察发现, 该套陆相页岩具有特殊的有机黏土复合体孔, 其中介屑纹夹层型黏土页岩相有机孔类型最为发育, 而介屑灰岩相有机孔不发育, 主要发育粒内溶孔。压汞-氮气吸附联测结果显示6种岩相页岩的孔径分布无明显差异性。综合分析认为, 有机质和黏土矿物在成岩演化过程中的相互作用是东岳庙段陆相页岩孔隙发育的主要因素。

塔里木盆地天山南地区古隆起周缘砂岩储层发育的主控因素及致密化成因一直制约着该区的增储上产。综合利用薄片和阴极发光观察、物性测试、压汞分析等方法对下白垩统舒善河组-巴西盖组砂岩储层特征进行了研究, 明确了制约储层物性发育的主控因素。研究表明: 研究区目的层的孔隙度φ多 < 10%, 渗透率k < 1×10^-3 μm², 是典型的致密砂岩储层, 其中辫状河三角洲相砂岩储层的物性和孔隙结构均最好(φ=12.3%, k=60.4×10^-3 μm²), 扇三角洲相砂岩次之(φ=6.9%, k=1.9×10^-3 μm²), 滩坝相砂岩最差(φ=6.7%, k=0.34×10^-3 μm²); 古隆起的演化控制了沉积相的差异, 同时也影响了砂岩的成岩作用, 辫状河三角洲和扇三角洲沉积环境水动力较强, 砂岩颗粒较粗, 受胶结作用弱, 因此孔隙度和渗透率较高; 滩坝相砂岩沉积时远离陆源输入, 颗粒较细, 水下古隆起的发育在成岩阶段控制了其较高含量的碳酸盐胶结物的形成, 堵塞孔喉, 显著降低砂岩储层物性, 导致砂岩呈现致密化。研究成果可以为天山南地区下白垩统致密油气的勘探开发提供参考。

明确致密储层"甜点"的分布是致密储层油气勘探的重点。通过岩心观察、薄片鉴定、X射线衍射、包裹体均一温度测定、常规物性分析等手段, 对鄂尔多斯盆地南部彬长地区上古生界致密砂岩沉积特征、储层特征、成岩作用进行了详细研究, 明确了储层形成的主要控制因素并建立了优质储层的发育模式。结果表明: 沉积相是储层形成的基础, 辫状河三角洲平原分流河道心滩微相岩石粒度粗, 孔隙结构为小孔-中细喉型, 储层物性相对较好; 曲流河三角洲前缘水下分流河道及河口坝微相岩石粒度细, 孔喉结构为微孔-微喉型, 储层物性相对较差。成岩作用对优质储层的发育与分布具有重要控制作用。间歇性火山凝灰质在酸性地层蚀变为高岭石, 而在碱性地层蚀变为绿泥石套膜, 抑制了石英次生加大和方解石胶结, 保护了储集空间。石英次生加大主要为泥岩转化形成的SiO₂渗滤到砂岩中形成的, 中晚期方解石充填长石、岩屑溶孔为方解石顶底板胶结的主要原因。晚期构造改造形成的微裂缝无方解石胶结, 改善了储层物性, 对气藏起调整作用。彬长地区在3 750 m和3 900 m埋深段附近为2个溶蚀孔发育带。最优储层为溶蚀孔发育带内火山凝灰质转化形成的富含绿泥石套膜的中-粗砂岩; 次优储层主要分布在溶蚀孔发育带内单砂体厚度较大、有旋回且无泥岩隔档的砂体的中下部, 主要为缺少绿泥石套膜的中-粗砂岩, 方解石胶结与石英次生加大作用最低。研究成果进一步深化了鄂尔多斯盆地南部地区上古生界致密砂岩优质储层发育的成因, 对该地区天然气勘探开发具有重要指导意义。

致密砂岩复杂的孔喉结构导致多变的可动流体分布, 而微观孔隙结构和可动流体分布又是研究致密砂岩储层的重点。基于核磁共振可动流体测试原理, 采用离心试验、高压压汞、扫描电镜、X射线衍射及铸体薄片等方法, 建立了神木地区盒8段储层孔隙结构分类标准, 明确了3类岩石孔隙结构参数及孔隙、喉道类型, 提出了适用于目标储层转换系数的新方法, 并定量评价了3类岩石可动流体分布特征。研究结果表明, 目标储层中Ⅰ、Ⅱ类岩石孔隙以孔径大于10 μm的残余粒间孔和孔径大于1 μm的溶蚀孔为主, 喉道以缩小型和弯片状喉道为主, 孔隙结构参数较好, 大孔隙发育程度高、孔喉间连通性好、可动流体赋存量大, 大部分可动流体赋存于T₂谱右峰对应的大孔隙中, 而左峰对应的小孔隙中可动流体含量低。Ⅲ类岩石孔隙结构参数差、可动流体百分比低、孔喉以晶间孔和管束状喉道为主。目标储层平均转换系数为0.029 μm/ms, 但Ⅰ、Ⅱ类岩石转换系数小于Ⅲ类, 转换后的Ⅰ、Ⅱ类岩石T₂谱的右峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应, 而Ⅲ类岩石T₂谱的左峰与压汞孔隙半径分布的主峰相对应。Ⅰ、Ⅱ类岩石孔径大于1 μm的孔隙中可动流体百分比高, 是未来勘探开发的主要方向。研究成果为提高致密油藏采收率提供了参考和借鉴。

断陷盆地新近系的成藏规模与深层油气汇聚及立体输导体系息息相关，断陷盆地新近系源外目标圈闭油气充注的差异性是新近系目标研究中需要重点关注的问题。以渤海海域庙西北凸起东侧陡坡带为例，分析了陡坡带油气汇聚体系组成要素，通过断层输导能力评价划分了优势充注段，进而在断层充注段控制下开展了油气运移模拟。研究表明：(1)陡坡带汇聚体系由深层聚烃砂体、边界大断层、浅层晚期断层3个部分组成。(2)汇聚体系中3个部分的各自优势汇烃要素相互作用组成主要运移路径，最终体现在与目标圈闭搭接的断层充注段上；庙西北凸起东侧主干运移断层中段为强充注区，北段为中等充注区；次级运移断层中4，6，8号断层发育强充注段，1，2，11号断层发育中等充注段。(3)构造层运移模拟发现庙西北凸起东侧陡坡带中段发育油气聚集区，东侧发育2条主要运移路线，同时南侧发育1条主要运移路线；3号典型砂体发育4个汇聚区，其中汇聚区C为汇聚能力最强区域。研究成果可为目标区井位部署提供参考，技术方法可为油气汇聚成藏分析提供技术支持。

分析孔隙结构和可动流体分布特征是储层研究的关键要素，也是当前研究的重点与热点，对致密砂岩油气勘探及提高油气采收率具有重要意义。以鄂尔多斯盆地庆城地区长7段致密砂岩储层为例，通过物性测试、铸体薄片、扫描电镜、高压压汞和核磁共振实验，结合分形理论，分析了致密砂岩储层孔隙结构、非均质性和可动流体分布特征，讨论了孔喉结构和非均质性对可动流体赋存的影响。结果表明：研究区长7段储层储集空间主要由微纳米级孔隙贡献，孔隙连通性较差，孔喉半径主要分布在0.050~0.500 μm；孔喉结构非均质性较强，分形维数分布在2.65~2.90；流体可动性较差，可动流体饱和度分布在16.68%~51.74%，可动流体多分布在中孔和小孔内。研究区长7段储层可分为3类：从Ⅰ类到Ⅲ类储层，剩余粒间孔和粒间溶蚀孔发育变少，孔隙连通性变差，孔喉尺寸变小，较大孔喉变少，非均质性变强，流体可动性变差，中孔和大孔内可动流体含量趋于降低, 可动流体倾向于在小孔内赋存。研究成果为致密砂岩油气勘探及油气采收率提高提供了理论依据。

天然裂缝是深层致密砂岩储层重要的油气运移通道和储集空间，对库车坳陷博孜区块油气产能具有重要意义。利用岩心、薄片、成像测井以及实际生产资料，在明确塔里木盆地库车坳陷博孜区块超深层致密砂岩储层天然裂缝发育特征的基础上，厘定了天然裂缝对油气产能的影响。研究结果表明：库车坳陷博孜区块超深层储层构造裂缝发育，其中主要发育未充填-半充填的高角度剪切缝，局部发育半充填-全充填张性缝，受多期构造运动影响，区内主要发育N-S向和NW-SE向天然裂缝，部分呈近EW向；裂缝是研究区重要的储集空间和渗流通道，通过成像测井资料和试油资料构建了裂缝发育系数和裂缝有效系数用以定量表征裂缝对油气产能的影响，并建立了这两项表征参数和油气产能的定量评价图版，通过验证说明裂缝发育系数和裂缝有效系数可以较好地评价研究区裂缝的有效性，实现了通过裂缝参数对裂缝性储层品质的分类预测。研究成果不仅为研究区油气高效勘探开发提供了地质依据，同时提供了一个致密砂岩储层裂缝对油气产能影响的实例。

西湖凹陷作为中国东部油气勘探主战场，一直以来都受到油气地质学家们的广泛关注。前人对西湖凹陷油气资源的研究主要集中在深部地层(平湖组及其下伏层)，而对中浅层系(花港组及其上覆层)烃源岩的关注度相对较少。近年来已有勘探发现西湖凹陷中浅层系具有规模成藏的潜力，针对西湖凹陷烃源岩开展研究，利用多项地球化学测试手段分别分析了西湖凹陷中西部地区的烃源岩生烃潜力和生物标志化合物特征。结果显示：西湖凹陷煤和炭质泥岩的生烃潜力好，而泥质烃源岩生烃潜力变化较大，深部地层的泥质烃源岩评价为好或极好烃源岩，中浅层系为差烃源岩。烃源岩有机质类型主要为Ⅱ₂~Ⅲ型，热演化阶段可划分为开始生烃阶段(R_o>0.6%)和大量排烃阶段(R_o>0.8%)。基于原油和各类烃源岩的生物标志化合物特征对比显示研究区泥质烃源岩为主要原油来源。本研究对西湖凹陷未来油气勘探与开发具有参考意义。

生物礁研究对沉积环境与油气勘探具有重要意义, 但目前对于塔西南石炭系生物礁研究相对较少。深入解析了塔西南阿尔塔什剖面早石炭世维宪期中-晚期和什拉甫组生物礁地质特征, 并在此基础上深入探讨了塔西南早石炭世沉积环境以及该生物礁在全球早石炭世生物礁演化中的意义。结果表明: 该套生物礁的造礁生物主要为各种群体珊瑚以及少量单体珊瑚, 附礁生物主要为棘皮动物等, 造礁和附礁生物类型相对单一。礁体的生长受陆源物质的影响而中断, 这和塔西南山前早石炭世频繁的海平面变化有关。该生物礁是继晚泥盆世生物大灭绝后, 伴随着维宪期中-晚期气候变暖、全球海平面上升, 全球范围内后生动物骨架礁开始复苏的产物之一, 该生物礁的地质特征在全球早石炭世维宪期生物礁中具有普遍性。此外, 根据对阿尔塔什剖面和什拉甫组以及相邻的库山河剖面罕铁热克组的整体沉积相分析, 推测早石炭世维宪期, 受当时全球海平面上升的影响以及塔西南地区在早石炭世开始形成被动大陆边缘并开始下沉, 使得塔西南地区从早石炭世开始发生自南西向北东方向的海侵, 在塔西南山前也逐渐形成了狭长的台地边缘相带, 这有利于生物礁的发育, 并在和什拉甫组时期自陆向海形成了"滨岸相-泻湖相-台地边缘相-斜坡相-陆棚相"的沉积体系。沉积体系的划分不仅可以为塔西南地区石炭纪古气候、古环境研究而且可以为其油气勘探提供参考。

珠江组一段沉积时期是珠三坳陷沉积体系演变的重要时期, 由早期的大范围三角洲沉积体系演化为晚期的浅海陆架沉积体系, 对其演化过程及控制因素展开研究, 不仅有利于揭示海侵过程中沉积体系演化过程, 而且对浅海陆架有利沉积相带预测具有指导意义。综合利用岩心、测井以及高分辨率三维地震资料, 建立了珠三坳陷珠江组一段四级层序地层格架, 通过地质-地球物理结合方法查明了珠江组一段沉积体系的时空演化特征, 并讨论了沉积演化的主控因素。研究表明: 珠三坳陷珠江组一段可划分为PS1、PS2、PS3、PS4共4个四级层序。PS3和PS4时期主要发育三角洲前缘沉积, 具有水下分流河道、分流间湾、河口坝和远砂坝等沉积微相组合; PS1和PS2时期以浅海陆架沉积体系大规模发育为特征, 在研究区西部发育潮流砂脊, 东部发育滨外砂坝。珠三坳陷沉积体系的平面展布以及垂向演化受相对海平面变化、物源供给强度、构造沉降与古地貌等综合控制。水下分流河道、潮流砂脊与滨外砂坝等微相砂岩占比高且物性好, 为油气储集的有利沉积相带。

湖南铜山岭矿床位于南岭成矿带西段, 是与Ⅰ型花岗闪长岩有关的矽卡岩型铜多金属矿床。近年在远离花岗闪长岩体的棋梓桥组灰岩地层中发现了厚层状矽卡岩型钨钼矿体, 其地质特征、矿物组合与金属类型均与岩体接触带型矿体不同。通过系统的野外观察、显微鉴定、石榴石原位U-Pb定年、白钨矿LA-ICP-MS微量元素分析对该矿床矽卡岩形成时代、成因机制进行了研究。结果表明: (1)矽卡岩成矿作用可划分为石榴石矽卡岩、绿帘石绿泥石矽卡岩、石英硫化物、石英方解石4个阶段; (2)石榴石U-Pb谐和年龄为(160.4±4.2) Ma(MSWD=0.79), 明显晚于花岗闪长岩体(约167 Ma), 与花岗斑岩(约161 Ma)的年龄一致; (3)核部石榴石稀土元素配分型式为轻稀土元素富集、重稀土元素平坦型, 与花岗斑岩全岩稀土元素配分型式相似, 边缘石榴石的稀土元素配分型式为轻稀土元素亏损、重稀土元素平坦型, 与接触带矽卡岩中石榴石不同; (4)与绿帘石共生的白钨矿主要可分为3个世代, 3个世代的白钨矿稀土元素配分型式均为轻稀土元素富集、重稀土元素亏损型, 但稀土元素总质量分数从第一阶段(Sch1-a, 332×10^-6~353×10^-6)到第二阶段(Sch1-b, 144×10^-6~301×10^-6)到第三阶段(Sch1-c, 4.05×10^-6~31.8×10^-6)呈显著渐进式下降趋势, 与绿泥石共生的白钨矿(Sch2)稀土元素配分型式显示轻稀土元素富集, 重稀土元素亏损, 稀土元素总质量分数为51.2×10^-6~139×10^-6; (5)钨钼矿化主要集中在退变质阶段, 其中Sch1-b及Sch2阶段具有较高的氧逸度, 为钨沉淀的主要阶段, Sch1-a与Sch1-c阶段氧逸度较低, 为钼沉淀的主要阶段。综合分析认为, 层状矽卡岩与铜山岭及魏家接触带矽卡岩均不为同一成矿系统, 可能与分异程度更高的花岗斑岩有关, 未来铜山岭矿床深边部找矿应该更加关注晚期花岗斑岩体。

塔里木盆地台盆区发育大面积的深层碳酸盐岩油气藏, 构造裂缝是深层碳酸盐岩油气藏重要的储层渗流通道和储集空间, 但受多种地质因素的影响其分布具有强烈的非均质性, 目前无一套有效的技术方法解决储层多尺度裂缝定量化表征的难题。利用数字露头技术, 建立露头区三维数字模型, 并在此基础上开展露头裂缝识别及裂缝参数的定量描述。基于露头裂缝研究成果, 对于不同尺度裂缝的发育特点采用不同的建模方法, 针对大、中尺度裂缝, 分别采用确定性建模方法和基于分维理论的优化融合建模方法; 面对小尺度裂缝建模复杂的难题, 利用多元信息融合方法融合断层走向模型、距断层距离模型以及地层构造曲率模型建立小尺度裂缝综合发育概率体, 以裂缝综合发育概率体为约束, 多元数据协同模拟构建小尺度裂缝网络模型。结果表明: 在同一网格体系下, 将多尺度裂缝模型及构造模型叠加获得露头原型地质模型。将露头原型地质模型研究成果应用于塔里木盆地跃满地区地下储层裂缝建模中, 分尺度描述了裂缝产状、密度等主要建模参数, 确定了裂缝发育主控因素, 并结合井点裂缝分析成果, 构建了储层多尺度裂缝网络模型, 与单井裂缝解释、生产资料吻合度较好。实例研究表明露头原型地质模型研究成果可以为地下储层裂缝建模提供重要的研究思路和地质依据。

大尹格庄金矿位于招平成矿带中段, 是胶东地区典型的构造蚀变岩型金矿床, 储量达到超大型规模, 但关于该矿床的成因类型尚存在较大争议。在详细野外地质调查的基础上开展了该矿床成因和成矿流体纵向变化特征研究。流体包裹体研究表明, 成矿流体为中温、低盐度、中低密度的H₂O-CO₂-NaCl±CH₄体系。从成矿早期到晚期各阶段(Ⅰ~Ⅳ阶段)均一温度和盐度逐渐降低, 密度逐渐增加。氢氧同位素组成显示成矿流体早期以岩浆水为主, 后期有大气降水的混入, 主成矿阶段可能存在流体沸腾作用; 黄铁矿硫铅同位素组成表明成矿物质来源于深源壳幔混合岩浆。成矿过程和背景总体与胶东其他金矿床类似, 形成于克拉通破坏环境。浅部与深部流体和物质组成的对比研究表明, 在垂向纵深范围内成矿流体性质、金银成矿强度和金成色稳定一致, 金沉淀具有宽泛而稳定的环境, 指示大尹格庄金矿床深部仍然具有很大的成矿潜力和找矿空间。

岩崩坡面撞击破碎是运动轨迹难以预测的重要原因, 其中坡体几何特征是影响破碎块体运动变化特征的关键因素。为了研究岩崩撞击破碎过程及坡体几何特征对岩崩块体运动特征的影响, 利用离散单元法(PFC^2D)模拟技术, 通过统计典型岩崩灾害点岩体结构与坡体几何特征, 建立了岩崩自由落体-撞击破碎-运动堆积模型, 剖析了在不同坠落高度、撞击角度条件下岩崩坡面撞击碎裂过程, 获得了块体运动速度、裂纹数量和冲击力变化曲线, 同时采用双参数Weibull分布对碎裂块体破碎程度进行了描述。实验结果表明: 破裂过程分为接触-解体、挤压-碎裂及独立运动3个阶段; 岩体碎裂由撞击点开始, 沿结构面先出现解体, 再产生新断裂面的岩石破碎; 块体速度、裂纹数量和冲击力的骤变均发生在接触-解体与挤压-碎裂阶段, 块体速度骤降, 呈现出"阶梯效应", 冲击力骤升, 表现为"双峰现象", 同时随着坠落高度增加或撞击角度减小, "阶梯效应"与"双峰现象"更为明显; 同一撞击角度条件下, 坠落高度的增加使得撞击动能增加, 进而增大了破碎程度, 导致粒径分布范围与特征粒径尺寸的减小; 同一坠落高度下, 撞击角度的增加, 意味着接触面积的减小, 进而降低了破碎程度, 导致粒径分布范围与特征粒径尺寸的增大。研究成果对揭示岩崩坡面撞击碎裂机理及预测块体运动轨迹提供了技术支撑。

机器学习在崩塌滑坡泥石流地质灾害易发性分析评价领域已得到广泛的研究性应用, 非灾害样本的选取是易发性建模过程中的关键问题, 传统随机抽样和手工标注方法可能存在随机性和主观性。将土质崩塌易发性评价视为正例无标记(positive and unlabeled, 简称PU)学习, 提出了一种结合信息量(information value, 简称IV)和间谍技术(Spy)的两步卷积神经网络(convolutional neural networks, 简称CNN)框架(ISpy-CNN)。以广州市黄埔区崩塌编录和15类基础环境因子, 通过信息量模型筛选出部分低信息量样本; 采用间谍技术训练CNN模型, 从低信息量样本中识别出具有高置信度的可靠负例划分为非崩塌样本; 分别基于该学习框架、传统间谍技术和随机抽样, 使用支持向量机(support vector machine, 简称SVM)和随机森林(random forest, 简称RF)对比验证。结果表明, ISpy-CNN框架在验证集上的准确率、F1值、敏感度和特异度较随机采样分别提升了6.82%, 6.82%, 6.82%, 8.23%, 较传统Spy技术分别提升了2.86%, 2.89%, 2.86%, 2.31%;PU学习中第2步采用CNN模型的预测精度高于RF和SVM模型; 与传统Spy技术相比, 增加相同数量训练样本, ISpy-CNN框架筛选的样本集表现出较高的稳定性、预测精度和增长率。本研究提出的ISpy-CNN框架能更好地辅助选取高质量非灾害样本, 且崩塌易发性分区结果更符合实际的崩塌空间分布。

如果滑坡发生时间信息不完备则会导致滑坡与降雨时序关系错误, 以至于降雨阈值模型精度偏低。以重庆市万州区1995-2015年所发生的降雨型滑坡为研究对象, 将区内严重缺失历史滑坡时间信息的恒合乡作为验证区, 提出了一种基于长短时记忆网络(LSTM)融合时域卷积网络(TCN)的模型方法。该方法通过模拟降雨型滑坡发生时间与降雨量间的非线性关系, 重建降雨型滑坡事件在某日发生的时间概率。将重建时间信息后的滑坡事件进行了验证与筛选, 应用于累积有效降雨量-降雨历时曲线的合理划分, 构建了滑坡气象预警模型。结果表明, 本方法所预测滑坡时间概率平均值达到90.33%, 高于人工神经网络(ANN)(71.17%)、LSTM(72.75%)和TCN(86.91%)的概率。利用预测概率高于90%的滑坡, 将验证区18个时间信息扩充至201个。基于扩充时间信息后的滑坡数据所构建的气象预警模型比仅利用历史滑坡事件具有更合理的预警分级, 在严重警告级别上有效预警率提升了42.86%。结果说明该方法可弥补野外调查中灾害数据时间信息不足的问题, 为降雨型滑坡气象预警工作提供数据支撑, 由此提高气象预警准确率。

浙江省由短时强降雨诱发的泥石流灾害频发, 严重威胁当地居民的生命财产安全, 因此对此类泥石流进行危险性评价对浙江省"灾害智治"工作具有十分重要的理论与实际应用价值。为研究浙江短时强降雨诱发小型泥石流的危险性, 选取武山坑泥石流为对象, 通过现场调查、三维倾斜摄影与数值模拟等手段, 查明了武山坑泥石流的地质环境与发育特征, 揭示了由短时强降雨诱发的泥石流灾害链生过程特征, 选用RAMMS软件对不同降雨频率下泥石流运动特征进行了模拟, 获取了泥石流深度、流速、堆积范围等特征参数, 并基于特征参数进行了泥石流危险性评价。研究结果表明: 陡坡处松散岩土体在短时强降雨作用下发生浅层滑坡, 随后在坡面与沟道地形控制下向沟口运移, 运动过程中通过侵蚀作用扩大泥石流规模, 最终在宽缓堆积区沉积。随着研究区降雨强度增大至50 a一遇及100 a一遇, 泥石流冲出规模扩大, 但受限于堆积区宽缓的地形条件, 未能于沟口形成有效冲出; 但堆积扇上游居民区泥石流深度、流速等强度指标显著增大, 堆积区内高强度区域面积大小由7 276 m²增大至12 660 m²。结合泥石流活跃性分析结果, 采取形成区雨量监测、主沟谷流通区构建刚性、柔性或狭缝拦挡坝以及堆积区设置导流渠相结合的治理措施, 可有效保障居民生命财产安全。研究成果可为武山坑及浙江省此类泥石流危险性评价、防治工程设计提供参考。

斜坡浅表层是各类地震地质灾害发育的潜在破坏位置, 坡面形态和坡体结构往往造成斜坡动力响应及破坏的复杂化。为探究不稳定斜坡浅表潜在滑动层动力响应特征与失稳过程, 以芦山M_s6.1级地震触发的新华村滑坡为例, 基于现场调查采用离散元方法建立了二维计算模型, 分析了该斜坡潜在滑动层及坡面形态的动力响应特征并对其失稳过程进行了模拟。结果表明: ①斜坡浅表潜在滑动层具有强烈动力放大效应; ②微地貌对于潜在不稳定斜坡坡面的放大效应具有明显的影响, 浅表潜在滑动层水平向及竖直向加速度在凸出部位的放大效应显著, 凹陷部位相较于凸出部位放大效应较低; ③研究揭示新华村滑坡在微地貌的作用下凸起地形呈现先于凹陷地形遭受破坏, 其失稳过程分为震动放大局部震裂-凸出地形破坏-凹陷地形破坏-完全破坏整体下滑-重力堆积5个阶段。该研究结果有助于提升防灾人员对地震诱发潜在不稳定斜坡失稳的认识, 为防灾减灾提供理论和数据支撑。

处在季节性冻土区的冰碛土受冻融循环作用影响显著, 极大地影响工程的稳定和安全。为了探究冻融循环作用及初始含水率对冰碛土静力学特性的影响, 以川西甘孜州海螺沟的冰碛土为研究对象, 通过开展不同冻融循环次数及初始含水率条件下冰碛土不固结不排水三轴试验研究冻融循环作用对冰碛土力学参数的影响。试验结果表明: 冻融循环作用下冰碛土应力-应变曲线为弱应变软化型; 随冻融循环次数增加, 冰碛土弹性模量、抗剪强度均呈现出先快速衰减后趋于稳定的变化趋势, 且初始含水率越大其力学指标衰减程度越大, 黏聚力呈负指数型函数降低, 而内摩擦角无明显变化; 采用指数型函数对抗剪强度、弹性模量试验值进行多元非线性拟合, 建立冰碛土力学参数与围压、含水率及冻融循环次数的关系表达式, 拟合效果理想, 可用于推算经历冻融循环后土体力学参数值; 冻融循环作用会使冰碛土力学性质显著劣化, 且劣化程度与含水率呈正相关。研究成果可为高寒山区工程设计与建设提供科学支撑。

为针对性地采取预防、避让、治理等地质灾害防治与管控提供依据, 完善在地质灾害危险性评价中将降雨作为单一诱发因子参与评价体系的弊端, 在大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种不同降雨工况条件下进行了研究区崩滑地质灾害危险性评价。以云南省元阳县作为研究区域, 以栅格单元作为评价单元, 选取地貌类型、高程、坡度、坡向、曲率、工程地质岩组、土地利用类型、断层距离和河流距离9个评价因子, 采用主观的层次分析法与客观的信息量模型相结合的加权信息量模型对元阳县崩塌、滑坡进行了地质灾害易发性评价。研究结果表明: 基于自然间断点法元阳县域可分为低、中、高、极高4类易发区, 4类易发区面积分别占元阳县面积的21.55%, 35.46%, 25.53%和17.16%。利用ROC曲线得出区划结果精度AUC值为0.812, 表明区划结果很好。在易发性评价基础上, 以年平均最大日降雨量为诱发因素, 分别对大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4种工况条件下的研究区进行了崩塌、滑坡地质灾害危险性评价, 得到了大雨([25, 50) mm)工况、暴雨([50, 100) mm)工况、大暴雨([100, 250]mm)工况和特大暴雨(>250 mm)工况4种条件下基于极值假设的研究区崩滑地质灾害危险性评价结果, 并对不同降雨工况条件下的地质灾害危险性评价结果进行了对比分析, 确定了地质灾害危险性评价结果在不同降雨条件下的空间合理性。通过与实际调查结果的对比表明, 4种不同降雨工况条件下的崩滑地质灾害危险性评价结果与实际高度吻合, 说明评价结果具有较高的可靠性与合理性。

为建立北方岩溶区水文地质参数系列, 提高岩溶地下水可采资源计算精度, 笔者团队于20世纪80年代开始, 在山东羊庄封闭式泉排型岩溶水系统开展了岩溶水均衡试验研究, 积累了40余年的监测试验数据。根据长期野外水均衡要素观测资料, 推导出裸露型、半覆盖型和覆盖型岩溶区降水入渗补给系数计算公式, 建立了岩溶区降水入渗补给系数α与降水量P和地下水位埋深D的相关方程, 以及可调控的最大降水入渗补给系数系列, 揭示了降水入渗补给过程与α变化机制。结果表明: α随水位埋深D的改变而改变, 每个降水量P段分别对应一个最大降水入渗补给系数α_max和最大降水入渗补给量即补给极限G_max, 相应的水位埋深便是最佳水位埋深D_critical。D>D_critical时, 包气带截留量随着水位埋深的增大而增大, α < α_max; D < D_critical时, 地表径流量随着地下水位埋深的减小而增大, α < α_max。不同的降水量段对应不同的D_critical, 降水量增大时, 对应的α_max及D_critical也增大。在任意水位埋深时, G_max为蓄满产流临界降水量与包气带最大截流量之差。本研究解决了岩溶区降水入渗补给的关键科学问题, 即揭示降水入渗补给机制、建立降水入渗补给系数与降水量和水位埋深的定量关系, 提升了我国北方岩溶水资源基础性研究水平。

我国南方岩溶地区是全球三大岩溶集中分布区之一, 由于岩溶地区独特的含水层结构, 其地下水极易受到地表污染。为了探明岩溶地下水中抗生素污染空间分布的主控因素, 厘清抗生素浓度与水化学参数的相关关系, 进而识别岩溶地区水环境中抗生素污染的指示因子, 以西南典型岩溶地下河系统为研究对象, 利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了35种抗生素浓度。结果表明: 研究区共检出了30种抗生素, 包括3种四环素类(< 检出限(MDL)~421 ng/L)、5种大环内酯类(28.3~884 ng/L)、9种磺胺类(2.50~30 ng/L)和13种喹诺酮类(19.5~1 807 ng/L)。其中, 大环内酯类和喹诺酮类抗生素是研究区检出的主要抗生素, 其空间分布特征主要受污染源和稀释作用控制。研究区水化学类型包括HCO₃-Ca·Mg型和HCO₃-Ca·Na·Mg型, 抗生素浓度在不同的水化学类型中存在显著差异, HCO₃-Ca·Na·Mg型水样中抗生素浓度显著高于HCO₃-Ca·Mg型(2~10倍)(Mann-Whitney检验, p < 0.05)。同时, Pearson相关性分析结果表明, 三氮(硝氮、亚硝氮与氨氮浓度之和)、总有机碳(TOC)、Na⁺、Cl^-浓度与单一抗生素浓度、不同种类抗生素浓度、抗生素总浓度均呈显著正相关(r=0.81~0.99, p < 0.05, N=7~8)。相比三氮、TOC和Na⁺, Cl^-在环境中性质更稳定, 是岩溶地区地下水系统中更可靠的抗生素污染指示因子。本研究为受县级污水处理厂和农村生活废水排放影响的岩溶地区抗生素污染识别与污染预测提供了理论依据。

挥发性有机物(VOCs)可长期存在于地下水中，从而对人体产生危害。针对西北某退役炼油厂受有机物污染的浅层地下水，开展了地下水中挥发性有机物的污染特征调查，并对其可能产生的健康风险进行评价。研究结果表明，该场地地下水中共检出18种VOCs，VOC单体检出率范围为6.25%~56.25%。特征污染物以苯和1, 2, 4-三甲苯为主，两者检出率均为56.25%，对照我国《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)的Ⅲ类标准，苯和1, 2, 4-三甲苯超标率均达到50%。场地内污染物主要来自原液化气储罐区和原柴油灌区的垂向渗漏，表明这两个区域可能为该场地地下水的主要污染源，且污染物分布会受水文地质条件和地下水流向的综合影响，对场地下游地下水造成污染。健康风险评价结果表明，通过饮水途径造成的健康风险占据主导。83.3%的点位致癌风险值(CR)大于10^-6，可能存在致癌风险，其中位于渣油罐区GW11点位的致癌风险值大于10^-4，具有致癌风险；50%的点位危害商(HQ)大于1，会产生非致癌风险，对人体造成一定影响。因此，今后应加强对区域饮水问题的关注和管控。

为揭示河北省典型铅锌矿区重金属来源及生态风险，以河北省某铅锌矿区周边区域为研究对象，通过系统的田间采样采集了156件土壤样品，通过主成分分析(PCA)及正定矩阵因子分解(PMF)模型分析，分析了区域内重金属的来源；运用地累积指数法及潜在生态风险指数法进行了风险评价。研究结果表明，Cr，Ni，Cu，Zn，As，Cd，Pb和Hg质量分数平均值分别为53.6，25.7，62.7，692，10.6，1.75，142，0.129 mg/kg，除Cr，Ni和As外，其余5种重金属均处于不同的污染水平，平均值均超河北省土壤背景值，Hg，Cd，Zn，Pb和Cu的变异系数均大于1.75，As的变异系数大于0.5，表明这6种重金属属于高度变异。源解析显示，研究区土壤重金属的主要来源为采矿活动、自然来源、农业活动和金矿冶炼，其中，Pb，Zn和Cd主要源于采矿活动；Cr，Ni主要受自然母质的影响，属于自然来源；Cu主要受农业活动和采矿活动的双重影响；As受自然来源、采矿活动和农业活动三重控制；Hg主要源于金矿冶炼和采矿活动。PCA与PMF模型有机结合、彼此印证，增加了重金属来源解析结果的可信度。研究区存在人为因素引起的Hg和Cd污染，地累积指数和潜在生态风险指数高，生态风险总体属于极高生态风险，需要重点关注并开展治理工作。

黑碳是由生物质和化石燃料不完全燃烧生成的碳质混合物。由于黑碳含碳量高，具有芳构化的分子结构，可在自然环境中长期存在，因此黑碳是全球碳循环的重要组分。虽然近年来有关黑碳的性质以及黑碳在地球各圈层中的循环通量及储量的研究取得了一定的进展，但仍需进一步厘清其源汇过程，探讨黑碳在全球碳循环中的作用。初步梳理了全球黑碳循环的路径、通量、时间尺度的相关数据，分析总结了海洋黑碳源汇过程中的迁移机制及相关制约因素。分析认为：海洋沉积物是黑碳的巨大储库，储量达569~1 380 Pg，黑碳可在海洋沉积物中持续存在数千年，符合当前“碳中和”背景下“有效碳汇”长周转时间这一重要条件；同时，黑碳在环境中的周转循环时间一般长于生物质碳，对全球变暖具有负反馈效应。因此，黑碳入海沉积是一种有效的海洋碳增汇和碳封存手段，可能是实施碳的捕集、利用和封存(CCUS)战略的有效途径。通过总结与评估海洋沉积物中的黑碳在“碳中和”领域的战略价值和气候意义，认为在生态环境友好的前提下，应积极调控生物质燃烧成因的黑碳的生产源头，优化黑碳入海沉积路径和埋藏海域，充分发挥黑碳在海洋负排放中的积极作用，为我国海洋“碳中和”目标的实现提供基础理论支撑。

碳酸盐岩在水循环过程中的碳汇效应显著，加之岩溶地貌在我国分布广泛，所以探求岩溶碳汇潜力的研究对制定区域增汇策略具有重要意义。选取位于西南岩溶区的湖北省为重点研究区域，基于水化学径流法及入渗-平衡化学法进行定量化计算和比较，利用ArcGIS空间分析技术整体评估湖北省2019-2021年岩溶碳汇的空间格局与量级，探索更适宜应用于区域尺度的岩溶作用碳汇估算方法，综合分析岩溶碳汇的驱动因子，发掘更大的增汇潜力。研究结果表明：(1)采用入渗-平衡化学法估算3 a碳汇强度大小为2020年>2019年>2021年，丰水年(2020年)岩溶碳汇总量约为枯水年(2019年)的6倍，3 a年均碳汇强度为12.84 t/(km²·a)，碳汇总量达163.89×10⁴ t/a；(2)相较于水化学径流法，入渗-平衡化学法计算结果更为准确，获取数据资料较为简单，大小空间尺度都具有一定的普适性；(3)碳汇作用变化是高度动态的，气候变化下变化幅度主要由径流深决定，碳汇强度随径流深增大而变强，土地利用类型调控着岩溶作用碳汇强度；(4)鄂西南地区岩溶作用强烈，可建立岩溶碳汇试验区，定量评估人工干预所带来的增汇效果。研究结果不仅提供了精确易行的岩溶碳汇估算方法，而且确定了湖北省岩溶碳汇的量级与空间格局，摸清了碳汇强度驱动因子的共同耦合作用，体现了岩溶碳汇的人为可调控性以及复杂性，进一步为环境保护政策、人工增汇措施的制定提供了可靠的科学依据。

如何通过大地电磁测深反演方法来提高数据解释的精度一直都是大地电磁测深研究领域的重要课题。针对大地电磁传统反演方法存在的初始模型依赖、易陷入局部最优的问题，提出了一种基于深度学习的大地电磁二维反演方法。该方法首先设计GoogLeNetINV神经网络；接着构造多种地电模型，在TM模式下通过正演得到视电阻率数据，组成训练数据集；然后用训练数据集训练该神经网络并调整网络参数；最后，将视电阻率数据输入已训练好的GoogLeNetINV神经网络直接得到反演结果。实验结果表明，该方法能快速、准确地反演出“未学习”过地电模型的位置和电阻率数据，具有较好的泛化能力；使用噪声数据测试仍能取得良好的反演结果，有一定的抗噪声能力。将该神经网络应用于Bendigo Zone实际数据资料处理中，反演得到的电阻率模型与地震解释一致，因此基于深度学习的大地电磁反演方法能有效解决大地电磁反演问题。

利用古地磁学手段定量约束华北板块早古生代古地理位置可为原特提斯造山作用及华北板块与冈瓦纳大陆的亲缘性研究提供重要科学依据。但华北板块早古生代以来经历了多期构造运动，其西部鄂尔多斯盆地含丰富油气资源，后期构造运动和油气运移均可能导致其早古生代地层遭受重磁化影响。对鄂尔多斯盆地南缘富平地区上奥陶统赵老峪组灰岩、凝灰岩样品进行了系统岩相学、岩石磁学及逐步退磁研究，包括光学显微镜鉴定实验、扫描电镜(SEM)实验、能谱分析(EDS)实验、饱和等温剩磁(SIRM)实验、三轴等温热退磁实验、磁化率随温度变化(κ-T)实验、磁滞回线实验、一阶反转曲线(FORC)实验、系统热退磁实验以及热-交混合退磁实验，探讨了各类岩石的主要载磁矿物及其是否具备记录原生剩磁信息的潜能。结果表明：灰岩及凝灰岩样品的主要载磁矿物为磁铁矿、磁黄铁矿和(或)胶黄铁矿，部分样品还含少量赤铁矿(含杂质)和针铁矿，矿物颗粒的磁畴类型同时含有SD(单畴)和MD(多畴)两种。结合岩相学及退磁实验结果认为这些主要载磁矿物可能是与后期流体作用(有机质成熟及运移等)有关的次生矿物，其携带的剩磁信号不能直接用于约束板块早古生代古地理位置，或可用于约束鄂尔多斯盆地南缘下古生界油气运移成藏过程。

2022年7月中国地质大学(武汉)冰川勘测组与登山组, 在格拉丹东雪山开展了“第二次大学生长江源科考”工作。为详细分析该区域冰川时空特征信息, 以此次科研数据为支撑, 结合光学遥感影像解译、InSAR形变信息提取、激光雷达测高及高精度大地测量, 进行了多源遥感影像融合处理研究。针对格拉丹东雪山及典型冰川, 采用高分卫星GF1、GF6、GF7、ZY3与Landsat7遥感影像, 利用空三加密、频域影像互相关匹配、波段比值法及目视解译，提取区域DOM、冰川面积及条数分布；利用Sentinel-1A、ICESat-2影像，以SAR影像空间域互相关偏移量追踪方法为支撑，分别提取冰川表面流速及高程变化；利用青海省域北斗CORS站点，采用Gamit/Globk双差无电离层组合模型、卫星星站差分(real-time extended, 简称RTX)及RTK(real-time kinematic)方法，计算所有控制点三维空间坐标及高程异常值。结果表明: 格拉丹东雪山共发育冰川512条，年均增长率为3.12%，面积1 111.96 km²，年均退缩速率为0.63%；姜根(古)迪如冰川日均最大流速为0.25 cm/d，年均最大流速为91.25 cm/a，其南支最大退缩值、堆积值及年变化速率分别为-74.63 m、38.44 m、-5.29~3.09 m/a，北支最大退缩值、堆积值和年变化速率-39.17 m、35.74 m、-3.02~2.85 m/a；所有控制点中误差及区域似大地水准面精化模型精度均达到了mm级。研究成果可以为后续在该地区开展相关冰川研究工作提供数据支撑。

泸(定)石(棉)高速公路沿线断裂构造发育, 地震频发, 造成区域内历史地震诱发的滑坡数量多且规模大, 然而这些地震滑坡体表面生长大量植被, 传统调查难以高效查明地震滑坡分布位置及发育规律。为了减少地震滑坡对公路建设带来的安全隐患, 首先以高精度机载LiDAR数据对地震滑坡进行了识别, 并通过野外复核验证识别的准确性；其次利用高精度机载LiDAR影像对地震滑坡的变形特征进行了分析；最后, 综合考虑地形、地质、地震三大因素(6个因子), 对地震滑坡的空间分布特征进行了分析。结果表明: 利用机载LiDAR技术能够有效地发现植被层下的地震滑坡, 在泸石高速公路沿线共识别出地震滑坡23处, 野外复核验证精度达100%；通过对控制地震滑坡空间分布的6个因子的分析, 得出与断裂构造和地震相关性最高。研究结果为植被茂密山区高速公路的滑坡识别调查提供了一定的参考并为泸石高速公路滑坡灾害防治与风险评价提供了数据支撑。