工程地质界面是主导地质灾害演化过程的核心要素，其力学行为与动态演化规律直接决定了地质灾害的诱发机制与工程防治成效[1]。近年来，以离散元、物质点法为代表的先进数值模拟技术，凭借其在大变形、多相耦合及非连续破坏模拟方面的显著优势，为深入揭示工程地质界面在复杂环境作用下的力学响应机制与渐进破坏过程提供了重要的研究手段[2]。其中，能够同时模拟连续变形与非连续破坏过程的耦合数值方法，因其在刻画界面渐进失效方面的独特能力，正成为该领域的重要发展方向[3]。

三峡库区秭归盆地广泛分布以软硬相间地层为主的易滑地层，在长期的库水浸泡冲刷、降雨等作用下，地层岩土体发生劣化损伤，成为降低滑坡稳定和影响工程安全的重要内因。以软硬相间地层岩土体为研究对象，采用有限−离散元法（finite discrete element method，简称FDEM）对不同干湿循环作用下软硬相间地层中硬岩和软岩的力学参数进行了标定，然后通过改进的泰森多边形程序进行了网格重划分，实现了零厚度黏聚力单元的嵌入功能，提出并建立了软硬相间地层滑坡−抗滑桩体系FDEM数值计算模型，最后对不同干湿循环作用下滑坡裂纹的形成过程和抗滑桩的嵌固机理进行了研究。研究结果表明：①滑坡模拟裂纹数量随着干湿循环次数的增加而增多，裂纹宽度也逐渐增大，并与马家沟滑坡现场裂缝进行了对比，模拟结果与现场基本一致；②滑坡−抗滑桩体系的模拟裂纹呈现2种演化模式，一是裂纹从桩顶侧岩土体沿着桩身向下扩展，二是裂纹从抗滑桩周围逐渐向滑体内部延伸，与横向裂纹和竖向裂纹连通，最终形成大型的贯通裂纹；③当干湿循环次数增加时，抗滑桩桩身水平位移、弯矩和剪力也随之增加；④抗滑桩嵌固段的软硬相间地层基岩内的裂纹具有局部化发育特征，而且随干湿循环次数的增加，区域内的应力逐渐减小，位移和应变则逐渐增大，相应的裂纹也愈发密集。研究成果可为不同干湿循环作用下软硬相间地层滑坡防治提供技术支撑。

河套盆地临河坳陷兴隆构造带洼槽区钻井资料匮乏，压力系统展布规律及演化机制尚不明确。基于钻井、测井、地震及相关测试等资料，联合地球物理方法与地质背景，运用盆地数值模拟与流体包裹体分析测试技术，综合分析了河套盆地临河坳陷兴隆构造带临河组压力分布、成因机制、保存条件与演化历史。结果表明：研究区临河组压力分布总体具有“北高南低，西高东低”的特征。其中临河组烃源岩层横向分带性显著，内带及洼槽区−中带−外带呈极强超压/强超压−弱超压−常压特征分布；纵向上，超压顶界面普遍位于五原组，自上而下，发育厚层泥岩的五原组超压成因以欠压实为主，生烃增压主导了临河组烃源岩层超压的形成，内带临河组储层超压的主要成因为超压传递；临河组兴隆断层和杭五断层的泥岩百分比（SGR）与下限值差值普遍在4以上，具有强侧向封堵性，优异的保存条件使得内带成为一个独立的超高压系统；临河组超压形成于五原组快速埋藏期（5.3 Ma），受烃源岩热演化与欠压实−生烃增压双控机制驱动，形成弱超压，第四纪（2.6 Ma）生烃持续强化，内带储层经压力传递超压跃升为强超压，其他位置因走滑构造调整超压未保存，呈常压特征。研究成果有利于厘清临河坳陷成藏动力学条件，为后续油气勘探与开发有一定的指导作用。

铀储层是砂岩型铀成矿基础，因此，研究铀储层的成因对于铀成矿作用及铀成矿潜力评价具有重要的意义。通过砂分散体系、沉积物碎屑组分、重矿物组合及元素组成等分析，对二连盆地乌兰察布坳陷中部赛汉组铀储层进行了成因分析。研究表明：砂岩中石英、长石、岩屑平均质量分数分别为51%，27%和12%；Fe₂O₃^T/K₂O和SiO₂/Al₂O₃平均值分别为0.12和8.61；CIA平均值为61.83；Eu/Eu*平均值为0.75；砂岩中主要重矿物23种，ATi平均值为35.2，ZGi平均值为48.8，ZTR值在24.2%～71.6%之间。以上特征表明，赛汉组砂岩类型为长石砂岩和岩屑砂岩，母岩主要为中酸性岩浆岩。物源区母岩化学风化强度中等，反映了温暖潮湿下较强的化学风化作用。物源区母岩构造背景主要为大陆边缘，物源主要来自苏尼特隆起。综合以上研究，认为二叠纪−三叠纪和白垩纪−侏罗纪时期在大陆边缘构造背景下，在苏尼特隆起区形成的中酸性花岗岩在温暖潮湿的气候背景下，经过较强的风化作用，形成的碎屑由流体携带向盆地内搬运，形成了赛汉组上段砂岩，砂岩本身有铀元素存在。经过后期铀成矿作用，铀元素富集形成砂岩型铀矿床。

古岩溶地貌控制着铝土矿体的形态和规模，对矿产勘查过程中工程布置意义重大。为了分析小院地区古地貌对铝土矿分布的影响，利用小院地区铝土矿区的钻探、测试资料，以及摆佐组+九架炉组（C₁b+jj）厚度、摆佐组（C₁b）厚度恢复了九架炉组沉积前后的古地貌特征。结果表明：铝土矿体沿古地貌降低的方向间隔分布，单个矿体的形态受控于洼地、凹陷等具体形状；沿古地貌降低方向上，局部地形较低洼处是铝土矿体形成的有利区域；预测了茶园、十字2个铝土矿找矿远景区。研究成果为后续铝土矿资源勘查提供了参考。

钴（Co）是一种重要的战略性矿产，其赋存状态是当前国际矿床学研究的热点之一。七宝山钴铅锌矿床位于江南造山带中段，矿体受高岽山背斜核部次级褶皱控制、呈NE向透镜状或似层状展布。但目前该矿床钴的赋存状态研究薄弱。对不同中段矿石开展扫描电镜−能谱（SEM-EDS）和电子探针（EPMA）矿物成分分析，结果表明Co主要赋存在斜方砷钴矿、辉砷钴矿、方钴矿和硫镍（铜）钴矿等独立钴矿物中，少量以类质同象形式进入细粒黄铁矿和斜方砷镍矿晶格。斜方砷镍矿幔部常被斜方砷钴矿交代，边部被辉砷钴矿和辉砷镍矿交代；辉砷钴矿和硫镍（铜）钴矿也常沿黄铜矿边部交代。研究确定早期成矿流体砷活性较高，形成斜方砷镍矿、斜方砷钴矿和方钴矿；随着成矿流体砷活性降低，硫活性增加，晚期形成辉砷钴矿和硫镍（铜）钴矿。该矿床的钴镍矿物交代结构及组合与典型“五元素脉”型矿床具有一定的相似性。因此，七宝山矿床应为具有“五元素脉”特征的热液脉型钴矿床。

为了确定胶东大柳行地区中生代花岗岩岩石类型、成岩时代及其形成构造背景，探讨其与金矿成矿的关系，选取位于胶东栖霞−蓬莱金成矿带北部的中生代燕山期玲珑型花岗岩（齐家沟二长花岗岩）和郭家岭型花岗岩（崮寺店二长花岗岩），开展了地球化学、锆石U-Pb定年及Lu-Hf同位素研究。结果表明，齐家沟二长花岗岩锆石U-Pb年龄为（172.8±1.5） Ma，锆石的εHf(t)值为−27.7～−20.3。崮寺店二长花岗岩锆石U-Pb年龄为（127.3±0.8） Ma，锆石的εHf(t)值为−15.7～−13.4，其花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值为0.710704～0.711223，εNd (t)变化范围为−16.8～−11.3。齐家沟二长花岗岩源区为古老下地壳，主要为华北克拉通下地壳，岩浆源区可能混入了扬子克拉通地壳的成分。崮寺店二长花岗岩是由下地壳镁铁质岩石部分熔融作用形成的，在形成过程中有幔源成分的加入，成岩构造背景为伸展状态，这可能是由于太平洋板块的俯冲后撤导致的。崮寺店二长花岗岩的上述特征与胶东早白垩世金矿成矿特征具有较高的协调性，暗示崮寺店二长花岗岩可能与该区金矿成矿有关。

高−过成熟页岩气藏生排滞烃强度的定量表征是深层资源评价的关键科学问题。四川盆地东南部红星地区二叠系吴家坪组二段页岩气藏（探明储量>10¹¹ m³）具有薄层分布、强非均质性及多期构造改造等复杂地质特征，导致传统静态资源评价方法难以精确刻画其烃类生成−排出−滞留的时空演化规律。本研究构建热模拟实验、生烃潜力法与生烃动力学法相互验证的多维评价体系，系统重构了吴二段页岩气藏从成烃到保存的全过程演化模式，实现了资源潜力的定量表征与空间预测。半封闭体系热模拟结果表明，研究样品总烃产率达456 mg/g，其中总气产率为349.68 mg/g（占比76.7%），总油产率为106.59 mg/g（占比23.3%）；油相产物以排出为主（103.35 mg/g），滞留量较低（3.24 mg/g）。生烃潜力法评价显示，吴二段页岩在镜质体反射率（R_o）为0.5%和0.8%分别进入生烃和排烃门限，原始生烃潜力指数高达550 mg/g，川东红星区及周缘地区现今生烃、排烃与滞留烃强度最高值分别达90×10⁸，68×10⁸，28×10⁸ m³/km²，三者中心呈高度空间耦合，主要集中于万州−红星−恩施3个关键区域。生烃动力学模拟进一步揭示，研究区生气强度峰值可达50×10⁸ m³/km²，滞留气强度最高为16×10⁸ m³/km²。通过综合埋深、构造稳定性及封闭性等关键保存条件因素分析，定量确定了现今残余气强度分布格局，证实红星−万州地区为最优勘探靶区。研究结果不仅阐明了四川盆地二叠系页岩气藏生排滞烃的时空演化规律，也为深层−超深层页岩气精细勘探提供了理论依据和实践指导。

浅层地热能是一种清洁、稳定的可再生能源，地埋管地源热泵是开发利用浅层地热能进行建筑物供暖制冷的常用技术。地埋管换热器作为换热主体，目前常用的形式为U型的PE管换热器。然而，随着新材料新技术的发展和突破，地埋管换热器材料及埋管类型对于换热效率的提升具有一定的改善作用。因此，开展不同材料及埋管类型换热性能研究具有一定的工程实践意义。在浅层地热能开发利用中，套管式地埋管换热器的研究应用较少。以浅层套管式地埋管换热器为研究对象，开展换热性能数值模拟研究，分析了套管式地埋管换热器的换热性能及其敏感性因素，同U型地埋管换热器进行了换热效果的对比研究。结果表明：套管式地埋管换热器换热性能的敏感性因素强弱依次为进口温度、土壤初始温度、循环流量、套管及内管材料、回填材料导热系数；同等条件下，U型地埋管换热器换热效果比套管式地埋管换热器高8.57%；当套管式地埋管换热器的套管为钢材、内管为绝热材料时，其换热效果较U型地埋管换热器提高了21.64%。研究成果可为浅层埋管技术的研究及应用提供参考依据。

为加深对珠江口盆地内不同构造单元之间裂陷形成和演化时空差异性的认识，基于二维地震剖面资料，通过构造解析、平衡剖面恢复和断裂活动速率计算等方法，讨论了不同构造单元先存构造、基底岩性、断裂体系及构造演化的差异，并结合岩浆活动和动力学背景，探究了盆地内坳陷构造的成因。珠江口盆地基底先存构造主要发育了一系列NE向逆冲断裂和与之共轭的NW向先存逆冲断裂体系；珠三、珠二及珠一坳陷西部断裂以NE−NEE走向为主，珠一及珠二坳陷东部断裂以近EW−NWW走向为主，控制着盆地裂陷期的构造格局；裂陷作用自东向西逐渐减弱，珠一坳陷东部先存断裂更为活跃。裂陷期主要断裂是沿基底先存断裂继承发育，由于基底先存构造及岩性的差异具有不同的抗张和抗剪强度，同时受控于周缘板块运动、岩浆作用和区域应力场变化等，珠一和珠二坳陷内的同沉积主干断裂体系发生由NE−NEE向伸展性质顺时针转变为近EW−NW向伸展−走滑主导的变化过程；裂陷后期，受深度相关的伸展模式影响，裂陷结构由北向南为“下厚上薄”狭长型窄地堑、半地堑向“上厚下薄”宽缓型地堑、半地堑转变。

确定降雨阈值是开展滑坡危险性评价和气象风险预警的重要基础。针对临界降雨阈值空间分辨率低，区分降雨过程精度较差的问题，以湖北省秭归县为例，根据472处滑坡和58个雨量站数据，构建了有效降雨量−持续时间（E-D）临界降雨阈值；运用逻辑回归方法，以不同临界降雨阈值对应的有效降雨量（E）和持续时间（D）为自变量，时间概率（P）为因变量，拟合了区内降雨型滑坡的连续概率阈值；最后，通过历史滑坡事件和危险性评价结果，从时空2方面对阈值模型精度进行了分析和验证。结果表明：①区内滑坡以中小型浅层堆积层滑坡为主，降雨与滑坡事件存在显著正相关性，86.63%的滑坡发生在雨季；②连续概率阈值非线性拟合方程为$ 1/P= 1+ $$ {{\mathrm{e}}}^{2.0792+0.24156\times D-0.04072\times E} $，拟合度达0.9497；③基于验证集滑坡样本，滑坡发生概率为60%时，连续概率阈值模型预测精度提高17.4%，危险性评价中的4处已知滑坡危险等级均有提高。连续概率阈值对研究区滑坡灾害的预警精度和空间辨识度更优，可为地方政府开展滑坡风险预警提供科学理论参考。

目前，普遍采用二维剖面进行边坡稳定性分析，该方法能高效且较为准确地评估边坡的稳定性。然而，二维剖面不能描述边坡最危险滑面的三维空间形态和三维滑体。为解决此问题，在二维剖面边坡稳定性分析的基础上，通过将多个剖面与三维边坡模型进行关联，使用样条函数拟合出边坡三维最危险滑面。首先，通过设置剖面线和二维剖面图中图元的剖面名称、水平坐标定位及高程定位，建立了二维剖面图与三维边坡空间的关联；其次，利用多剖面合力法分别自动生成了各剖面的最危险滑面线，使用坐标转换公式将每个二维剖面的最危险滑面线转换到三维边坡空间；最后，利用样条函数插值，成功生成了该边坡的三维最危险滑面。以内蒙古锡林浩特某露天矿西南帮边坡为例，建立了边坡三维工程地质模型，生成了5个边坡稳定性分析二维剖面，通过该方法成功生成了该边坡的三维最危险滑面及三维滑体并验证了其合理性。研究成果为预估潜在边坡滑体位置、规模和破坏程度提供了新的思路。

区域滑坡灾害降雨预警是近年来研究的热点问题，其难点在于拟定降雨阈值模型。基于逐时雨量数据引入峰值雨量（M），构建了滑坡灾害的三维表征降雨阈值模型，可为区域滑坡灾害降雨预警提供科学依据。在浙江省宁波市慈溪市、江北区、镇海区北部3区2010−2022年期间的104处降雨型滑坡事件基础上开展了研究。首先，利用泰森多边形划分单元网格方法划定与灾害相关联的雨量站空间分布，揭示滑坡灾害的有效降雨特征信息；其次，基于滑坡事件编录构建灾害发生时的逐时降雨强度−降雨历时（I-D）阈值模型，并采用分位数回归方法划分临界阈值曲线；最后，针对I-D阈值模型不足引入峰值雨量（M）改进提出I-D-M模型。以受试者工作特征曲线（receiver operating characteristic，简称ROC）和滑坡实例对比检验上述2种模型精度，据此确定最优阈值模型作为本地区降雨预警判据。结果表明，考虑峰值雨量（M）的I-D-M阈值模型相比于I-D模型具有更高的预警精度，滑坡发生概率黄色预警提高8%，橙色预警提高17%，红色预警提高16%，表明峰值雨量对滑坡的发生具有重要影响；基于分位数回归的I-D-M阈值模型可作为本地区滑坡灾害红、橙、黄三级降雨预警的判据。研究成果提出的三维表征降雨阈值模型对区域滑坡灾害降雨预警具有理论指导意义。

受气候变化及人类活动的影响，河北衡水地区地下水资源常年处于超采状态，从而直接诱发了严重的地面沉降，这已成为该地区主要的地质灾害问题之一。以分层标监测获取的衡水市主城区2009年1月−2022年12月的累计沉降量作为基础，对3个压缩层位（从浅至深依次为F1、F2、F3层）的地面沉降机理进行了分析和研究。首先用Gompertz模型分别拟合了3个压缩层位的累计沉降量，对拟合结果进行一阶求导得到了各层位的沉降速率，并以0.5 mm/月作为沉降速率的阈值，得到了各层位沉降发生、沉降速率快速增长、沉降速率递减及沉降趋于稳定的时段；然后采用零生长（ZG）模型将各层位的沉降量区分为了不可逆的沉降期（GRC）序列和可逆的回弹期（SWD）序列，分析沉降期和回弹期的波动特征；最后采用线性混合模型（LMM）分析了降水、蒸散发、浅层地下水位和深层地下水位等环境因子对各层位沉降期压实沉降 （GRC_rate）的贡献。结果表明：①各层位的累计沉降量拟合曲线均呈“ S”形，沉降速率曲线呈单峰模式，并表现出“慢−快−慢”的趋势，各层位的主要沉降期开始时间、结束时间、累计沉降量和沉降速率均有所差异；②在累计沉降量和月沉降增量幅度上，整体呈现出F3层＞F2层＞F1层，在回弹幅度上，总体呈现F1层＞F2、F3层；③蒸散发和浅层地下水位对F1、F2层的压实沉降贡献最大，浅层地下水位和深层地下水位对F3层的压实沉降贡献最大。研究成果可为地面沉降的防治工作提供参考。

为探究细观尺度下岩石破坏机理，结合数字图像处理（DIP）技术和颗粒流代码（PFC）方法提出了一种带有表征矿物属性新的建模方法，利用常规三轴压缩实验条件下获取的宏观力学参数和破坏形态对建立的离散元数值模型进行了校正，分析了地应力条件下岩石矿物属性对岩石破坏演化的影响，探究了非均质性结构对微裂行为的影响。结果表明：常规三轴压缩实验加载过程主要分为裂纹闭合期、弹性变形期、裂纹生长期、裂纹爆发期；由选取的3块泥页岩样品计算机断层扫描（CT）切片模拟结果表明，岩石的非均质性对岩石微裂纹的产生和岩石物理力学参数均有一定的影响，非均质性越弱，峰值强度（σ_max）和弹性模量（E）越高；从岩石裂纹扩展分布来看，非均质性的增强使得微裂纹分布更加复杂；从岩石微裂纹空间分布来看，微裂纹更加倾向于产生在白云石类矿物和石英类矿物的边界之间。研究成果对油气地下深部开采、防灾工程具有重要的参考意义。

以粗粒土填料在高寒山区的应用为研究背景，分析了冻融循环条件下土工格室加筋粗粒土的加筋效果，开展了土工格室未加筋粗粒土、土工格室加筋粗粒土冻融循环试验和大型三轴不固结不排水压缩试验。试验数据分析表明：①相比于土工格室未加筋土，土工格室加筋效果在应变大于2%时比较显著；②随着冻融循环次数的增加，相比于土工格室未加筋粗粒土，土工格室加筋粗粒土的剪切强度、弹性模量、黏聚力整体均呈现降低的趋势，且降低趋势较大，但两者的内摩擦角相差较小，差值最大为2.08°；③引入加筋效果系数，表征冻融循环次数对土工格室加筋土体强度的影响。分析结果发现，随着冻融循环次数的增加（在15次以内），土工格室加筋效果呈现降低趋势，但仍表现出一定的加筋效果。

大陆转换断层系统中的次级断层在走滑地震中优先破裂是一个广泛讨论的问题，破译其潜在机制可以增强对地震物理和地震灾害的认识。本研究引入一种新的有限元框架来模拟断层成核，该框架根据背景构造应力和断层几何形状的相互作用来识别成核。该方法将断层视为2个块体之间的摩擦接触，采用准静态模拟得到的应力−应变条件作为动态破裂模拟的初始条件，并将静态摩擦突然转变为动态摩擦。其中，动态模拟的第一步得到的最大滑移区与准静态模型中最小静摩擦区相对应，即为地震成核区。使用简化的三维弹塑性模型研究了影响2023年土耳其卡赫拉曼马拉什7.8级地震成核位置的关键因素。研究结果表明，本研究提出的地震成核模拟方法具有极高的准确性，在2023年土耳其卡赫拉曼马拉什7.8级地震中，由于次级断层（努尔达伊断层）与主断层的几何结构发生了变化，其力学耦合表现出非线性特征。次级断层的明显挠曲，特别是沿垂向深度的挠曲，会显著加速地震成核，并导致成核位置从主断层向次级断层转移。本研究提出的断层成核研究方法，解决了有限元模型在平衡静岩石压力（预应力）和重力效应过程中的高自由度问题，提高了成核模拟的准确性。同时，基于物理的模拟成功地再现了由运动学有限断层反演得到的2023年土耳其卡赫拉曼马拉什同震滑动模式，为大型走滑断层为何起源于次级断层提供了合理解释。

随着全球气候变化和人类活动的影响，地下水资源的质量受到严重威胁，特别是高氟地下水的污染问题，已成为沿海地区亟待解决的环境挑战之一。以广东珠海万山群岛为研究区域，深入探讨了该地区地下水中氟的分布特征及其成因，并分析了地质与水文地质条件对水质的影响。结果表明，万山群岛地区地下水的氟质量浓度范围为0.17～3.22 mg/L，53%的样品含氟量超标，不同岛屿的地下水水化学类型差异显著，氟超标的水样主要集中在东澳岛、外伶仃岛等地，且多出现在深度100～150 m的地下水中。通过矿物溶解、沉淀作用以及水−岩相互作用的分析，发现氟的富集与含水层中的萤石溶解、阳离子交换作用及高pH值环境密切相关。此外，部分地区的海水入侵可能对氟的富集产生了影响。研究成果为进一步理解海岛地区高氟地下水的形成机理提供了重要数据和理论支持，有助于为该地区的地下水资源保护和水质改善提供科学依据。

为了研究受到晚更新世和全新世海侵、现代海水入侵和蒸发作用共同影响下的地下水咸化过程，以沧州地区2个浅层含水层组作为研究对象，基于一系列古环境演化资料，运用SEAWAT软件建立了二维古水文地质模型，模拟了全新世以来地下水盐分的演化过程。结果表明：当今浅层地下水盐分的分布情况受到全新世海侵和海退事件的影响，来自古海侵的海水呈指状下渗，平均下渗速度达到23 mm/a，古海侵形成的咸水已下渗至地下−140～−160 m处。晚更新世海侵及全新世海侵事件中被捕获并储存的古海水仍然存在于含水层中且未被完全淡化，滨海地区地下水盐分运移过程仍未到达平衡。古海侵形成的地下咸水仍以较低的速率持续下渗，地下水咸化过程也在持续进行，可能会导致更深层地下水水质的进一步恶化。研究成果可为沿海地区水资源管理提供参考。

滨海地下水中溶解性有机质（DOM）长期受到陆源、海洋源等多种有机质混合，定量评估其来源对认识滨海地区碳迁移转化具有重要意义。选取了江苏连云港市为研究区，利用同位素示踪和光谱指数识别了地下水DOM来源，并通过光谱指数与端元混合模型（EMMA）定量评估了不同端元对滨海地下水DOM的贡献占比。结果表明：滨海地下水DOM主要由河水DOM、海水DOM和沉积物可溶性有机质混合影响，3个端元贡献占比分别为44%±22%、33%±10%和22%±13%。研究区北侧地下水受到海水混入和淡水补给共同影响，地下水DOM具有较高海水DOM贡献占比和自生源特征；而研究区南侧地下水咸化严重，高盐度地下水在径流过程中促进了沉积物可溶性有机质释放，地下水DOM具有较高的沉积物可溶性有机质贡献占比和腐殖化特征。研究成果为滨海地下水DOM来源的计算提供了评估方法。

为探究双层结构包气带饱和渗透系数不确定性对溶质运移的影响，采用数值模拟方法开展了江汉平原典型双层结构包气带饱和渗透系数不确定性对氨氮运移影响的随机模拟。结果表明，考虑上层土壤饱和渗透系数不确定性时，“上粗下细”型岩性结构的氨氮锋面运移深度、质量浓度峰值和质量浓度峰值深度及其变化幅度均大于“上细下粗”型。考虑下层土壤饱和渗透系数不确定性时，氨氮锋面运移深度、运移质量浓度峰值和质量浓度峰值深度3种指标在“上粗下细”型岩性结构中受饱和渗透系数不确定性影响均较小，而在“上细下粗”型岩性结构中受到的影响相对较大。对比上层和下层土壤饱和渗透系数不确定性的模拟结果可知，砂壤土饱和渗透系数不确定性对氨氮质量浓度峰值及其深度的影响均大于粉砂壤土。由此推论：双层结构包气带中，粗质土壤的饱和渗透系数不确定性对溶质运移的影响更大。研究结果可为江汉平原地区开展包气带溶质运移研究提供方法参考，为江汉平原地下水氨氮污染防治工作提供科学依据。

坎儿井是吐鲁番盆地重要的水利设施。为了缓解坎儿井日趋减少的现状，查明近30 a坎儿井年径流量的变化特征，对于农业灌溉、文化遗产保护和旅游发展等具有重要意义。依托1990−2022年研究区域内坎儿井13 a不连续的年径流量数据，同时考虑逐年机电井开采量和地表水源供水量，运用SPSS 20软件进行了深入的统计分析，对缺失的数据进行了科学插补，并通过趋势分析法和突变分析法确定了三者的变化曲线和突变年份。结果表明：1949−2023年吐鲁番盆地坎儿井数量由1084条减少至169条（减少速率为16条/a），同时流量由16.11 m³/s下降至3.6 m³/s；坎儿井年径流量与机电井开采量、地表水源供水量、灌溉面积和降水量之间的相关性系数依次为−0.890，−0.149，−0.660，0.764；通过构建坎儿井年径流量与机电井开采量、地表水源供水量间的关系模型，实测值与预测值的平均相对误差仅为1.8%，有效解决了数据缺失的问题；此外，研究区机电井开采量、地表水源供水量整体呈现波动上升态势，坎儿井年径流量发生上升突变时间为2006年，突变原因可能与政府实施坎儿井的保护条例有关。鉴于坎儿井所具有的重要文化价值和工程价值，未来需加大力度保护坎儿井，以促进吐鲁番盆地水资源的可持续利用和高质量发展。

为获取盐渍土蒸发过程中总吸力、基质吸力及渗透吸力的大小，阐明不同水盐条件下各吸力动态变化特征及其对蒸发的影响，将冷镜露点水势仪（WP4C）和并行接触式滤纸法相结合，对不同含盐量土壤蒸发过程中总吸力、基质吸力与渗透吸力的动态过程及其对土壤蒸发的影响进行了分析；选取4种常用土壤水分特征曲线模型，利用SWRC-Fit对基质吸力与含水量之间的关系进行了拟合。结果表明：盐渍土在蒸发过程中基质吸力与渗透吸力占总吸力的比例不断发生变化，相同含水率下渗透吸力占比始终大于基质吸力；含水率与盐分均会影响土壤渗透吸力的大小，其中盐分的影响更显著。土壤蒸发强度及持续时间均会受到土壤盐分影响。通过WP4C与并行接触式滤纸法可以同时获取蒸发过程中非饱和土壤的总吸力、基质吸力与渗透吸力，Fredlund and Xing（FX）模型能够较好地拟合实验蒸发过程中的实测数据，在蒸发各阶段均有较好拟合精度，也进一步证明了实验方法与数据的可靠性。

天然气水合物是甲烷等天然气在高压、低温条件下形成的冰状固体物质，广泛存在于大陆边缘沉积物和永久冻土区，是重要的甲烷储库。海底天然气水合物分解释放的甲烷能够进入大气、加剧温室效应，也可以通过微生物活动被转化为有机和无机碳库。因此，甲烷衍生碳在沉积物中的埋藏能够有效减少进入大气中的甲烷通量，从而减缓甲烷释放造成的温室效应。中国南海具有独特的构造环境和沉积条件，是蕴藏天然气水合物的理想区域，在地质历史时期发生了多次甲烷渗漏事件。因此，深入研究南海海底甲烷释放记录、沉积物和水体中甲烷的转化过程以及甲烷衍生碳的埋藏，对于了解海洋碳循环以及天然气水合物对气候的调控作用具有重要的科学意义。对南海海底天然气水合物分解触发机制、识别甲烷释放事件的方法以及沉积物和水体中甲烷的转化过程进行了综述，聚焦沉积物和水体中的有机地球化学过程，对甲烷释放、转化和埋藏过程进行了总结，并介绍了基于碳酸盐岩、有孔虫、类脂生物标志物和沉积物碳硫微量元素系统学识别天然气水合物分解事件的前沿方法和相关研究工作。目前地质历史时期海洋冷泉环境下甲烷衍生有机碳的形成和埋藏的机制仍留有知识空白，缺乏对甲烷衍生有机碳埋藏的准确定量及其在海洋碳循环中作用的了解。对冷泉环境中甲烷向有机碳的转化研究进行了展望，以期为进一步研究极端环境下的海洋碳循环理论提供支撑。

库车坳陷却勒地区油气地质条件优越，油气资源丰富，发育丰富的盐构造和复杂的断裂构造，为油气烃类物质上移造成地表烃微渗漏蚀变异常提供了良好条件。通过探讨该地区油气烃类物质上升过程中的微渗漏特征，分析其与浅部断裂的关系，为进一步厘定油区构造提供了理论依据。以Sentinel-2A卫星遥感数据为主要数据源，通过主成分分析法（PCA）提取油气烃微渗漏的空间分布特征，并结合地震剖面解析和野外实地调查，对却勒地区的烃微渗漏特征进行了综合分析。结果表明，却勒地区的烃微渗漏现象表现出明显的空间差异，在东阿瓦特褶皱带、喀拉玉尔滚走滑断裂带和却勒断层（却勒盐推覆体）等区域，油气烃微渗漏异常较为明显，表现为地表出现了较强的烃微渗漏蚀变现象。而在米斯坎塔克背斜区域，油气烃微渗漏现象相对较弱，几乎没有显著的地表渗漏迹象。研究证明却勒地区烃微渗漏蚀变与出露地表断裂呈强相关性。同时结合野外调查和地震剖面构造解析，进一步推断米斯坎塔克背斜南翼发育的断裂为隐伏断裂，该断裂未切穿地层至地表出露，因而未造成地表油气烃微渗漏蚀变。

我国山区存在大量的高陡边坡，因其具有隐蔽性及危险性等特点，目前单一非接触式测量难以获取可用于高陡边坡危岩体几何参数及结构面信息提取分析的数据，而对于危岩体精细化调查，结构面特征参数信息又是重中之重。将机载激光雷达、地面激光雷达及无人机倾斜摄影测量获取的点云数据进行了多源数据融合，运用融合后点云对高陡边坡危岩的规模边界、后缘特征和产状信息等参数进行了信息提取。结果表明：多源数据融合方法有效互补了多种数据优势，运用融合后点云对高陡边坡危岩进行了规模边界、后缘信息及结构面特征参数信息提取，其数据提取值误差均在±5°以内，满足调查规范要求。研究成果为植被覆盖区域的危岩体详细调查提供了新的思路。

在海域天然气水合物的勘探过程中，含水合物气层因同时赋存天然气水合物与浅层气，电性测井响应特征异常复杂，导致其定性识别与定量评价面临较大挑战。为解决这一问题，本研究充分利用测井多物理场在水合物和浅层气中的差异响应，创新性地提出了基于纵波测井与电阻率测井多信息源的联合反演方法，以提高含水合物气层饱和度的计算精度。基于南海深水超浅层疏松砂岩含水合物气层“同增同减”的测井响应特征，综合筛选低自然伽马、低泥质含量、高孔隙度、稳定厚度的砂质层段作为储层，并结合孔隙度差值法、中子−密度曲线重叠法、剪切模量法等定性识别方法进行层位判定。随后，采用中子−密度联合法计算孔隙度，在三相Biot方程与阿尔奇公式均考虑含气饱和度的基础上，运用循环迭代法同步反演纵波速度与电阻率，优化联合误差，最终求解含水合物气层的饱和度。研究结果表明，在储层段内，通过综合运用含烃或水合物的测井指示方法，并结合流体性质判别表，可有效识别含水合物气层。含水合物气层的典型特征包括：电阻率绝对值法和正演电阻率曲线重叠法指示含烃或水合物，中子−密度曲线重叠法指示含浅层气，剪切模量高于背景值等。采用纵波与电阻率测井的联合反演方法计算含水合物气层饱和度，验证其可行性与可靠性。应用于L区块Z井的联合反演计算结果与岩心饱和度的吻合度达81.25%，L区块Y井的计算结果与单独使用水合物或浅层气计算模型的吻合度接近85%。研究成果可为现场含水合物气层的识别及饱和度计算提供重要参考，为深水区域水合物资源的精细化评价奠定技术基础。

有效事件自动拾取是微地震监测的重要环节，拾取的准确性直接影响后续震源定位和震源机制反演的精度与可靠性。构建了10层U-Net神经网络模型框架，将三维有限差分模拟的原始微地震数据与实测储气库微地震原始数据制作为标签图像，将其切割为128×128大小切片并输入U-Net神经网络学习，输出预测后的切片并将其合并，再对预测后的图像进行二值化，最后提取微地震有效事件的P波初至，使得背景噪声与有效信号图像的边缘分割更加精细，提高了微地震有效事件的自动拾取效率与准确性。定量分析对比了U-Net与STA/LTA法的拾取率、错拾率和拾取误差，测试结果表明，U-Net的拾取效果优于STA/LTA法，而且U-Net也具有较强的抗干扰能力与泛化能力；评价不同标签宽度对初至拾取结果的影响，结果表明依据事件的主周期制作的标签拾取效果最佳。本研究建立的U-Net神经网络初至自动拾取算法是高效、高精度储气库完整性微地震智能监测系统的重要组成部分，对提高我国微地震监测技术水平具有重要意义。