大陆和海洋乃地球大家庭中的两大成员, 即全为“地球人的园地”.“地球人”在陆地和海域耕耘、繁衍生息，共同维系着社会的进步、经济的繁荣和科学与技术的发展，并不断创造未来.在这地球上海洋占有所有面积的70.8%, 并蕴藏着丰富的、多样化的的各种金属矿产资源，是人类社会可持续发展的金属矿产资源需求与供给的战略基地.为此本文将主要讨论的问题为：(1)我国陆内重要矿产资源紧缺，形势严峻与向何而去！(2)海洋地域金属矿产资源丰富、多样，且潜力巨大，(3)海底金属结核矿产资源聚集，(4)印度洋中诸多金属硫化物矿床和自然金的发现，(5)我国海域金属矿产资源的勘探和发现.显见，海域金属矿产资源的勘探，开发和利用乃我国建设与可持续发展的必然轨迹！

本研究基于1979—2021年CPC逐日最高温度数据集，识别了东北亚地区的夏季(6—8月)极端高温事件，系统分析了极端高温日数的变化特征.同时，结合NCEP/NCAR再分析资料及GLDAS土壤湿度数据，采用相关分析、回归分析等方法，探讨了欧亚大陆北部土壤湿度异常对东北亚夏季极端高温日数变化的可能影响，并进一步揭示了其潜在的物理机制.研究结果表明，东北亚夏季极端高温事件呈现显著的增长趋势，且高发区域集中在中国东北部及内蒙古东部.进一步分析发现，当春夏季欧亚大陆北部的土壤湿度异常呈现特定的偶极子分布，即欧洲东北部土壤湿度偏干，而贝加尔湖的北部—外兴安岭地区土壤湿度偏湿时，陆—气相互作用影响了大气环流模式，促使欧亚大陆上空形成“正—负—正”的纬向波列结构.波列的东传将波动能量传递给下游地区，有助于在东北亚地区上空形成反气旋环流异常和正位势高度异常，导致该地区大气下沉运动增强，从而引发地表增温，最终使东北亚夏季极端高温日数增加.

自晚古生代直到晚中生代，包括拉萨地块在内的基墨里大陆从南半球冈瓦纳大陆北缘发生裂解并开始向欧亚大陆汇聚、拼贴.基于上述地质过程，学者们针对拉萨地块何时及何处从冈瓦纳大陆北缘裂解出来并开启新特提斯洋仍存在较多争议.通过对青藏高原拉萨地块南部林周盆地发育的中二叠世早期洛巴堆组火山岩开展详细的锆石U-Pb年代学、岩相学以及古地磁学研究，表明林周盆地洛巴堆组火山岩形成于272 Ma(中二叠世Guadalupian期).本研究中岩相学结果以及前人开展的岩石磁学研究显示了多数洛巴堆组火山岩样品的主要剩磁载体为PSD磁铁矿颗粒，另外少数样品的主要剩磁载体为赤铁矿.对21个样品分离获得的有效特征剩磁方向(ChRM)统计结果表明，采样单元在构造校正后的Fisher平均方向及其统计参数为Ds±ΔD=124.2°±8.8°, Is±ΔI=34.5°±7.2°, k_s=20.3, α_{95 s}=7.2°, 由此获得拉萨地块在中二叠世早期古地磁极位于λ_p=16.8°N, φ_p=325.5°E, K=20.7, A₉₅=7.2°. 经计算可得拉萨地块南缘在272 Ma时位于19.7 °±7.2°S，表明此时拉萨地块位于南半球中-低纬度.结合前人对拉萨地块开展的古地磁及地质研究表明，在272~180 Ma时期内，拉萨地块北向运动速率较低(1.9 cm/a)，长期位于南半球中-低纬度地区并向北发生持续、缓慢运动.此外，结合地质研究结果，推测拉萨地块很可能在早二叠世就已经从冈瓦纳大陆北缘裂解出来并开始持续向北漂移、运动.

为拓展全球导航卫星系统反射测量技术(Global Navigation Satellite System Reflectometry, GNSS-R)在海洋监测领域的应用，本文基于2020年至2023年的CYGNSS风速产品，结合风速参考数据对CYGNSS风速产品的精度进行了系统评估，并分析了中国热带及亚热带海域的风能资源分布特征.实验结果表明：CYGNSS风速产品经海面粗糙度修正后，外推风速精度提高约47%, 与参考数据之间具有良好的匹配精度，满足风能评估需求.在研究区域内，东南海域风能资源较为丰富，其中中国台湾海峡的年平均风功率密度最高，达到550 W/m²以上.南海南部风能资源较为匮乏，年平均风功率密度低于250 W/m²；各海区风功率密度具有显著的季节性差异，东海海域在各个季节的风能资源分布较为稳定，常年维持在300 W/m²以上，南海则存在较为剧烈的季相波动，冬夏两季平均风功率密度差距较大；就开发潜力而言，黄海南部等海区在浅水海域风能蕴藏量及技术可开发量较高，而南海东北部等海区在深水海域展现出巨大开发潜力.

碳捕集、利用和封存(Carbon Capture, Utilization and Storage)已经成为减少大气中二氧化碳的一种有效方法，但大量的二氧化碳注入地下可能会引起地表发生变形.为了探究二氧化碳注入后注采区的地表变化情况，本文基于45景Sentinel-1A升轨影像，运用SBAS-InSAR技术对国内某CO₂陆地埋存实验区域进行为期两年半形变监测工作，并构建了一种适用于小区域顾及GNSS的大气延迟改正模型.根据结果显示，本文提出的大气改正模型可以有效削减干涉图中的对流层延迟误差.根据InSAR结果显示，在注气过程中地表沿卫星视线方向靠近卫星，即地表发生隆起现象.通过提取注气井附近的形变时间序列，转换到垂直方向与GNSS数据对比，发现在注气之后，地表先隆起，几个月后开始逐渐回落.综合分析来看，结合GNSS与InSAR技术可以观测到该地区地表微小形变信息，GNSS监测站不仅可以用于校正InSAR干涉图中的大气延迟误差，还可以用于验证InSAR监测结果.

传统重力地质法(Gravity-Geologic Method, GGM)是一种结合船载测深与重力异常数据, 利用布格板公式恢复短波重力异常, 从而反演海底地形的方法.为进一步提高GGM在海底地形反演中的精度, 本文设计了一种改进重力地质法(Improved-Gravity-Geology Method, IGGM).该方法引入布格板公式中的权重参数, 在顾及局部海底地形对控制点产生短波影响的情况下, 对控制点处的长波分量进行精细化建模.采用改进重力地质法构建了南沙群岛附近岛礁区(112°E—116°E, 8°N—12°N)空间分辨率为1′×1′的海底地形模型, 并利用美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration of the United States, NOAA)提供的船载测深数据对其进行精度评定.结果表明, IGGM模型能够更精确地反映地形的细微变化. IGGM模型与实测水深数据差异的标准差(Standard Deviation, STD)为175.68 m, 相较于GGM、SIO V25.1和SRTM15+V2.0模型分别降低了7.01 m、20.67 m和19.68 m.特别是在水深≤1000 m复杂岛礁区域, 与GGM模型相比, IGGM模型表现更优, 其与实测水深数据差异的标准差减小了10.20 m.这验证了改进后的重力地质法在反演精度上的有效提升, 尤其是在地形复杂的岛礁区域, 能够更准确地反映海底地形变化.

岩石圈中部不连续面(Mid-Lithospheric Discontinuities, MLD)是近年来在大陆岩石圈地幔中发现的一个重要界面, 与大陆岩石圈的形成、构造演化等过程息息相关. 华南块体具有非常复杂的岩石圈结构, 其内部构造与演化一直以来都是地球科学界关注的重大问题, 而近年的一些研究发现了其中西部岩石圈地幔存在MLD的地震学证据. 为了进一步研究华南块体内MLD的空间分布特征, 本文利用分布于华南块体的国家台网地震台站记录, 使用单台S波接收函数叠加技术及k-means++聚类分析筛选方法, 开展华南块体MLD的系统性探测. 结果表明华南陆块内MLD主要分布在上扬子地块, 深度分布在75~130 km, 四川盆地部分台站下方地幔岩石圈内可见两个可能的MLD信号. MLD可能是原大陆LAB (Lithosphere-Asthenosphere Boundary, LAB)在浅部形成, 而古岩浆洋LAB被捕获或保留后随着岩石圈的冷却向深部迁移表现为现在的LAB. 华南陆块东部由于受到古太平洋板块俯冲回撤的影响, 可能沿着原MLD发生拆沉, 后在热侵蚀作用和伸展作用的影响下岩石圈继续减薄, MLD界面遭到破坏, 因而在华南东部未见MLD.

微震监测已经被广泛应用在矿山、隧道等岩土工程灾害分析中, 微震震源参数是进行工程灾害分析的基础; 微震震源谱计算是震源参数计算的核心步骤, 一旦震源谱被确定下来, 大多数震源参数就可以相应地被计算出来. 然而关于岩土工程微震震源谱计算过程和方法的研究还较少, 为此系统梳理了微震震源谱计算的基本步骤与方法, 按数据处理顺序包括微震信号处理与定位、频谱计算、频谱校正和震源谱确定等四个关键步骤. 微震信号处理包括去仪器响应、信号滤波和到时拾取, 综合震源定位结果, 提供了后续计算的基本参数; 频谱计算除了常用的离散傅里叶变换, 还包括延迟窗谱法和多窗谱方法; 频谱校正包括几何扩散、场地效应和衰减, 涉及的因素多且复杂; 震源谱确定过程中需要先确定理论震源谱模型, 再选取目标函数和方法进行拟合. 文中简要分析了这些因素对微震震源谱计算的影响, 并指出了下一步可能的发展方向. 结果可以为震源谱的计算提供参考, 进而为震源参数计算提供基础, 最终为工程微震监测的规范化、标准化以及工程灾害的定量化预警提供理论和技术支撑.

多元信息融合技术是近年来蓬勃发展的一种新兴技术, 是人工智能理论与技术在信息分析与加工领域的体现, 并在战场态势感知、工业机器人、远程医疗、自动驾驶等领域发挥着重要作用. 随着地球物理探测理论与技术的长足发展, 尤其是近年来, 随着我国机载/星载对地观测技术的快速进步, 产生的海量数据对现有主要基于人工经验的分析模式形成了严峻挑战.将多元信息融合技术引入地学领域, 特别是地球物理探测数据领域, 存在日渐迫切的需求. 然而, 由于地球物理观测存在方法、场景、装备等多方面差异, 所获取的数据在空间展布规范上彼此不同, 导致后续信息融合计算难以开展. 为此, 须按照统一规范对观测数据进行预处理, 以确保数据具有相同的观测密度. 立足于多元信息融合需求, 对观测数据进行体素化预处理的理论与技术目前均是欠缺的. 在一些研究中, 引用传统的预测技术来开展拟三维(或拟体素化)的数据规范化处理, 效果仍有待评估. 为此, 本文立足面向地球物理的多元信息融合方法研究, 对现有数据规范化预处理方法进行综述, 并引入一半航空电磁观测案例, 对现有各类方法的处理性能进行讨论, 为进一步发展完善地球物理多元信息融合处理技术体系提供方法依据.

地球物理勘探通过定量处理观测场源数据进行地下目标探测, 在能源勘探、环境监测、工程勘查领域具有广泛应用. 然而, 采用单一数据的地球物理勘探方法在反演过程中存在多解性和分辨率低的问题. 因此, 综合多种地球物理观测数据进行联合反演, 相较于单一反演, 具有更为显著的优势. 电磁勘探和地震勘探是两种基于不同物理机制的地球物理勘探方法, 两种方法在空间分辨率及对目标体的敏感度上各有差异, 二者结合能够显著提高反演结果的可靠性. 电磁与地震联合反演作为电磁与地震数据定量解释的重要技术手段, 能够有效降低单一数据反演的多解性, 提高地层参数的预测精度. 本文首先概述了电磁与地震联合反演的分类及其发展历程, 然后阐述了联合反演方法的原理及应用实例, 最后探讨了联合反演的发展机遇, 并展望了其未来研究方向.

针对接地导线源瞬变电磁的三维正演问题, 本文讨论了基于频-时变换与背景-异常场分离计算策略的有限元正演方法.该方法以矢量有限元理论为基础, 利用规则六面体网格对模型进行离散, 并采用MUMPS求解器求取各频点的数值解, 最后通过余弦变换数值滤波计算得到三维时域瞬变电磁响应.在此基础上, 利用一维层状模型与公开的三维模型验证了正演算法的可靠性, 并对计算精度进行了评估.验算结果表明, 本文所讨论的长导线源三维瞬变电磁正演计算准确, 能够满足三维反演研究对于计算精度的要求.

地层波阻抗差异是影响井中微地震监测资料品质的重要因素之一.基于Snell定律和Zoeppritz方程, 通过研究波阻抗差异性和入射角大小对微地震初至波信号特征的影响, 揭示了井中微地震资料初至波能量与地层波阻抗差异性大小、入射临界角之间的关系, 并加以正演论证, 得出波阻抗差异性大的地层对初至波的能量和传播路径影响较大.以煤层气XX井为例, 在射孔段1处部分检波器未能接收到初至信号影响, 导致无法进行检波器三分量旋转定位与监测解释, 通过声波测井资料获取目的层段地层速度信息, 结合地层波阻抗变化, 分析了微地震射孔记录中部分检波器初至波缺失的原因, 及时调整检波器布设深度, 解决了因波阻抗差异大, 且入射角大于临界角时, 部分检波器监测不到初至波的问题.通过检波器深度向上调整30 m后, 在射孔段2处获取了较好的初至波信号, 并用该信号的定位结果进行井中微地震压裂裂缝监测, 解释结果与常规测井、偶极声波测井综合分析, 发现微地震事件点在高度上与储层特性、偶极声波显示裂缝高度基本吻合.

地震波频散与衰减是水合物储层的重要物理属性, 对准确识别与量化表征水合物储层具有重要意义.水合物饱和度与赋存模式的耦合影响通常会极大地改变地震波速度频散和衰减特征, 然而现有的衰减表征理论大多基于单一或少数赋存形态水合物假设而建立, 难以准确表征复杂赋存形态水合物储层.本文结合广义有效介质模型与双相介质理论, 构建了同时考虑接触胶结、颗粒包裹、骨架支撑和孔隙充填等四种赋存模式水合物储层衰减理论模型.对比了不同赋存形态下基于Biot理论和BISQ理论模拟的纵波衰减特征, Biot理论预测的衰减值要远低于BISQ模型预测结果.以基于BISQ理论的衰减模型为基础, 建立了识别水合物赋存模式的纵波速度和衰减与水合物饱和度交会图版, 发展了赋存形态约束的衰减岩石物理模版, 并将其应用于大洋钻探计划(ODP)204航次的1247B和1250F井数据.实际应用结果表明, 所建的纵波速度和衰减与水合物饱和度交会图版准确识别了水合物赋存形态, 且所建的衰减岩石物理图版与测井数据分布特征吻合较好.研究成果为利用地震波衰减属性识别和评价水合物储层提供了新的理论基础和技术手段, 证明了衰减理论可以准确识别赋存形态与估算物性参数.

三维重力反演是利用地表观测到的重力异常数据获取地下异常源位置、形状以及物性参数的过程.近年来, 随着数据驱动方法的快速发展, 将深度学习(Deep Learning, DL)方法用于三维重力反演问题也受到广泛关注并取得了一定的成果.基于U-Net网络使用注意力特征融合(Attention Feature Fusion, AFF)机制来进行重力三维反演的研究, 能够使反演结果具有更高的垂向分辨率, 该方法对于更深部位的模型的重建效果仍旧有待提高, 在此基础上, 使用全局接受卷积(Global Receptive Convolution, GRC)替换部分标准卷积, 强制卷积过程满足空间位置与通道索引的条件, 旨在将全局特征与局部特征集成到逐像素表示中, 进一步学习原始特征, 达到提高深部模型重建分辨率的目的.该网络反演结果的垂向分辨率得到进一步的提升, 墨西哥圣尼古拉斯矿床的实验结果证明, 反演网络能够清晰的预测出硫矿床的基本位置以及大概形状, 结果与已知地质资料较为吻合.

为了利用波场特征进行瞬变电磁数据解释, 提高电磁探测的解释精度, 突破传统扩散场解释能力的局限性, 本文以构建融合扩散场数据特征和波场频率特征的目标函数为核心, 提出一种基于扩散场与波动场之间的积分变换关系的多约束波场变换算法.首先, 根据波场变换理论构建目标函数框架, 在目标函数中引入考虑滤波过程的约束项和考虑波场特征的约束项; 然后, 对目标函数进行优化求解, 在计算过程中为了避免计算海森矩阵, 采用拟牛顿算法对目标函数进行优化, 获得了既满足数据约束又符合波场特征的虚拟波场.最后, 利用文中算法对层状模型和复杂模型的瞬变电磁正演数据进行波场变换, 验证算法的有效性与稳定性.数值试验结果表明, 利用文中算法得到的波场保留了波场的传播特性, 而且与模型波场正演结果吻合, 充分说明了文中反变换算法的有效性.该研究为瞬变电磁拟波动方程解释提供了理论基础, 在深部矿产精细探测与复杂地质构造识别中具有应用价值.

随着非常规油气藏勘探开发的深入, 特别是同时具有孔隙和裂缝储集结构的孔隙-裂缝型储层成为了研究热点.因其地质条件的复杂性, 及地震资料的带限性, 这类储层在纵波地震资料上常常表现出隐蔽性特点, 十分有必要开展孔隙-裂缝储层多波地震响应分析.本文结合Gassmann方程各向异性流体替换理论和Thomsen各向异性参数理论, 开展等效HTI介质岩石物理建模; 使用2.5维交错网格有限差分法, 进行了高效的弹性波动正演模拟; 分析了多种地质条件下的多波AVO和AVAz响应特征和敏感性.模型特征分析表明PP波近偏振幅、PS波远偏振幅对裂缝密度和孔隙度变化更敏感, 可更好地反映两参数的变化; 不同偏移距的振幅随含水饱和度变化特征相似, 在90%附近存在突变现象; PP波AVAz特征表现为振幅幅度近偏强远偏弱, PS波呈相反趋势, 且均呈周期性变化, 可指示裂缝方位; 推导了PS波调谐厚度的定义式, 补齐了多波调谐厚度的特征分析.总结了孔隙-裂缝型储层响应特征对实际资料解释的意义, 为理解复杂孔隙-裂缝储层波动响应特征提供了重要参考, 有助于理解复杂孔隙-裂缝储层实际地震资料现象, 可有效辅助解释方案设计, 提升解释的准确性.

在对海底复杂构造区域的成像过程中, 需要利用弹性波动方程来弥补声波逆时偏移成像缺失的转换波信息, 同时对模拟得到的弹性波场进行解耦以避免纵横波的串扰现象.本文基于一阶速度-应力弹性波动方程, 针对海洋环境下的流-固耦合介质, 构建了声-弹耦合矢量分离方程以及其时间域的交错网格有限差分格式; 通过对耦合的纵波与横波进行波场解耦, 并进一步明确了分离前后波场的特征; 最后通过模型试算, 验证本文方法的有效性与准确性, 以及逆时偏移成像结果的可靠性.通过本文提出的声-弹耦合矢量分离方程, 将弹性波场分离为纯纵波场与纯横波场, 可以有效避免传统Helmholtz分解带来的相位偏移、振幅失真及横波极性反转等问题, 得到高精度的逆时偏移成像结果.

在非常规油气资源的勘探开发中, 扫频介电测井技术在识别稠油层、薄互层上具有巨大潜力.然而, 当井眼内存在泥饼时, 受限于较浅的探测深度, 探测结果易受泥饼影响.研究泥饼的介电特性, 是实现介电测井泥饼影响校正的基础.本研究通过测量具有不同电学特性的人造泥饼的介电频谱, 揭示了泥饼的电学特性规律与影响因素, 并首次建立了一种泥饼介电频散模型.实验采用自制压滤装置模拟泥浆失水过程制备泥饼, 运用终端开路同轴反射法进行介电频谱测量, 分别讨论了矿化度、黏土矿物含量和黏土矿物类型对泥饼电学性质的影响.实验结果表明, 在低频段, 泥饼的介电常数随蒙脱石占比、黏土矿物含量和矿化度的增加而增大.其中, 与矿化度呈线性正相关, 与黏土矿物含量呈二次函数递增关系.在高频段, 介电常数随黏土矿物含量的增加而增大, 而受黏土矿物类型和矿化度的影响较小.最后, 基于SHSD模型, 建立了适用于描述泥饼介电特性的频散模型, 显著提高了低频段泥饼介电常数的预测准确性.研究成果可为扫频介电测井技术的环境校正及正反演研究提供理论模型与实验依据.

鄂尔多斯盆地南部甘泉地区三叠系延长组致密油资源潜力巨大, 但其致密砂岩储层岩石力学参数、地应力分析研究等较为滞后.研究中, 钻取与层理面夹角为0°(平行H)、45°(斜交)和90°(垂直V)的小岩心, 开展X射线衍射、扫描电镜及三轴应力实验.研究表明, 长8层岩样矿物主要为石英(31.8%)、斜长石(22.6%)和黏土(26.6%), 总含量达81.0%.扫描电镜显示: 孔隙中存在石英加大、粒间及粒表黏土矿物充填, 存在残余粒间孔隙.在平行、斜交、垂直层理方向下, KAISER点应力值、压负荷峰值、抗压强度依次降低, 弹性模量、泊松比先降后升.孔隙体积压缩系数与有效应力呈对数函数关系.通过测井资料与实验数据分析, 动态弹性模量高于静态, 动态泊松比低于静态, 抗压强度、抗拉强度、地应力预测结果与实验相符.研究成果为甘泉地区长8段致密油藏地质工程一体化"甜点"预测提供了新指标, 对鄂尔多斯盆地南部致密油储层综合甜点识别、水平井轨迹优化、压裂段簇设计、施工参数优化等具有重要指导意义.

旋转交错网格有限差分法对各向异性介质弹性波波场进行数值模拟时, 通常存在数值频散现象.为此, 给出了基于泰勒展开与采样逼近法耦合的时域高阶差分系数计算模型, 构建了改进的时空域高阶旋转交错网格格式.为了验证改进算法的性能, 将改进算法与一般交错网格以及其他旋转交错网格进行比较, 分析各算法的频散程度以及稳定性.通过数值实验结果发现, 基于泰勒展开与采样逼近法的差分算子系数优化策略改进的算法在各向同性介质、VTI/TTI各向异性介质及修正BP模型中均能显著抑制弹性波场的频散.

乍得Bongor盆地位于中非裂谷系西延带, 其白垩系P组储层作为主力产层, 岩性复杂、非均质性显著, 且油层电阻率数值变化巨大, 导致饱和度评价困难.本研究根据岩性、物性、岩电实验和核磁实验等资料, 以Bongor盆地Baobab区块和Daniela区块为主要研究对象, 分析乍得Bongor盆地P组储层的复杂润湿性特征, 提出一种结合岩石润湿性与电阻率的饱和度计算模型.研究表明, 从上到下P组砂体可分为四套, 第一套是含泥质薄层砂岩, 电阻率20 Ω·m以下, 采用泥质砂岩饱和度模型; 第二套为部分厚层砂岩, 电阻率小于100 Ω·m, 适用亲水模型; 第三套存在异常高阻储层, 电阻率在300~1000 Ω·m, 用亲油解释模型; 第二套部分砂体和第四套砂体的电阻率在100~300 Ω·m之间, 适用于混合润湿模型.该方法实现了乍得Bongor盆地复杂润湿性储层饱和度的精准计算, 为该盆地后续高效勘探开发提供了关键技术支撑.

JN工区构造上位于四川盆地川东高陡褶皱带石柱复向斜, 油气资源勘探潜力大, 于2007年首次进行三维地震采集, 由于早期三维采集方案针对性不足, 存在方位角小、覆盖次数低、滚动线距大采集脚印严重等问题, 采集资料后期经过多次重处理也难以满足目标层系勘探开发需求, 邻区多个区块近几年通过优化设计观测系统方案, 资料成像效果改善明显, 有力支撑目标层勘探评价.本文针对本工区勘探开发的采集难点, 结合邻区观测系统优化设计经验, 通过基于三维复杂地质模型的观测系统设计技术, 开展观测系统关键参数的论证, 提出了满足本区勘探开发需求的小面元、宽方位及高覆盖的观测系统方案, 通过不同目标体成像结果的振幅和相干体属性对比分析论证了观测系统的可行性, 为JN工区三维二次采集高精度观测系统方案优化设计提供理论指导和依据.

针对四川盆地某工区岩溶缝洞储层转换波资料信噪比低、静校正问题严重、成像困难的特点, 采用面波频散曲线反演法、共检波点叠加互相关法与非线性全局寻优法剩余静校正相组合的综合静校正方法, 有效解决了该地区转换波静校正问题; 采用转换波VTI介质各向异性叠前时间偏移技术, 通过建立精细的纵波、转换波偏移速度场及各向异性参数场模型, 绕射能量得到有效归位, 远炮检距道集被拉平, 提高了低信噪比地区转换波成像质量.从最终纵波、转换波偏移成像剖面来看, 二者剖面波组特征对应清楚, 目的层成像清晰, 归位合理, 为储层气水识别与缝洞检测奠定了良好基础.

人工识别断层耗时费力, 且人为因素增加了断层解释结果的不确定性, 随着人工智能的发展, 多种基于卷积神经网络的算法在断层识别中得到广泛应用, 提高了断层解释的效率, 为了进一步提高断层识别的准确性, 本文构建了四通道的深度监督网络识别断层.首先在三维UNet中引入残差模块替换传统的编码器和解码器, 简化网络学习目标, 降低训练难度; 然后引入扩张卷积模块以及多层深度监督机制, 使解码器子网络能够学习到不同尺度的断层特征信息, 提高网络训练的精度; 最后借助优选出的三种地震多属性构建四通道的网络架构训练模型, 使其学习到断层的多种响应特征, 提高断层识别的准确度.理论模型测试和实际地震资料的应用表明, 与常规UNet相比, 该网络可以有效识别断层的断点位置, 减少了小断层的漏识别和错误识别, 明显提高了断层识别的准确性.

地震反演是一种通过地震数据推断地下岩层物性参数(如波阻抗)的关键方法, 在油气勘探与地质研究中具有重要作用.然而, 传统地震反演方法依赖于低频背景模型, 容易受到噪声影响, 且计算效率较低, 难以满足复杂地质条件下的高精度反演需求.近年来, 卷积神经网络(CNN)凭借其强大的非线性建模能力和端到端学习方法, 在地震波阻抗反演中得到广泛应用, 能够有效地将地震数据映射到波阻抗值.然而, 深度CNN网络仍然面临梯度消失、梯度爆炸和过拟合等问题, 影响反演结果的稳定性和精度.为克服这些局限性, 本文提出了一种基于ResUNet的反演方法, 通过在UNet结构中引入残差块, 缓解梯度消失和信息损失问题, 从而提高反演的准确性和稳定性.本文采用正演建模生成合成地震数据, 并利用这些数据训练ResUNet, 随后将地震数据输入训练好的网络, 以获得阻抗反演结果.然而, 智能反演结果在复杂地质特征(如断层)附近可能会出现离散伪影和"尖峰"现象, 影响反演结果的平滑性和连续性.为此, 本文进一步引入平滑技术以优化反演结果, 减少异常, 提高稳定性.通过理论模型测试和实际数据验证, 结果表明, 结合平滑技术的ResUNet能够有效提高地震波阻抗反演的精度和稳定性, 为智能地震反演提供了一种可行的新方法.

在自然界及工业界, 海底气体泄漏现象正逐渐吸引公众的广泛关注.这些泄漏既源于人为工程活动, 也包括自然发生的事件.它们已成为海洋环境保护面临的关键挑战之一.为了有效预警这些突发事件并迅速采取措施, 学者们在过去数十年中, 基于多学科理论, 不断提出并研究新的、可靠的海底气体泄漏检测技术.本文深入研究了现有技术, 并从载体检测与海洋环境检测两个维度出发, 系统地整理了当前主要的海底气体泄漏检测技术, 同时深入分析了当前检测技术面临的挑战, 并对未来的发展趋势进行了展望, 旨在为相关领域的研究与实践提供参考和启示.

海底泥火山是由海底流体逸散形成的隆起地貌, 研究其演化过程对寻找海洋油气资源、保护海洋生物多样性和预防海洋地质灾害等方面具有重要意义.在现有研究的基础上, 系统梳理并总结了海底声学仪器、平台及不同声学探测方法下海底泥火山的识别特征, 对海底泥火山的形态特征、成因及其演化阶段进行归纳总结, 并分析和讨论了海底泥火山形态上的定量研究进展.调查结果表明, 联合多种声学方法所获得的声学数据不仅可用于获取海底泥火山的形态特征和剖面特征, 还能作为海底泥火山形态上定量研究的支撑数据.由于探测分辨率偏低及探测范围较窄, 目前国内识别到的海底泥火山以大、中尺度和圆丘状为主, 小尺度和复杂形态的海底泥火山较难识别, 海底泥火山的形态参数以水深、直径和坡度为主, 对于两翼坡度、凹陷深度等其他参数的研究较少.建议不断提升探测技术来达到更高的探测分辨率, 运用多种搭载平台来拓宽海底探测范围, 以获得更高分辨率、更丰富的海底地形地貌数据, 同时, 在现有的探测技术和探测分辨率的基础上, 深化海底泥火山形态的定量研究以获取丰富的形态量化参数, 实现精确量化研究, 引入深度学习等自动识别方法实现海底泥火山的自动识别, 提升识别海底泥火山的工作效率.

分布式声学传感技术基于光纤中背向瑞利散射光相位对外界声场的线性响应特性，实现对外界振动的分布式感知和采集，该技术目前已广泛应用于地震勘探领域.但传统直光纤具有单一轴向敏感特性，其对垂直入射的地震波敏感性较差，限制了其在地表地震采集中的应用.为解决这一问题，业内提出了一种基于螺旋光纤传感的分布式声学传感技术(HWC-DAS)，该技术通过将光纤螺旋缠绕在易形变的弹性介质上，通过螺旋缠绕的结构改善光纤的轴向指向性，不仅改善了光纤对垂直入射反射波的接收能力，还显著提升了其灵敏度.然而，目前HWC-DAS技术与检波器尚缺乏系统的的对比试验，其对不同频段振动信号的响应特性、灵敏度和信噪比与传统地震检波器之间的差异不明确，相关的实验研究不充分，对HWC-DAS的信号接收评估能力不全面.为验证HWC-DAS的性能，本文开展了垂直振动台试验(对应z分量)和振动感知试验在内的室内对比实验，系统评估了HWC-DAS与传统地震检波器在振动响应、灵敏度和信噪比等方面的表现.振动台振动实验结果表明，HWC-DAS在不同频率范围内表现出于检波器相当的振动响应能力；振动感知试验表明了HWC-DAS相比单点地震检波器具有更高的灵敏度、信噪比的优势.本研究从室内试验的角度验证了HWC-DAS在地震勘探中的有效性和可行性，为其产业化应用提供了基础试验分析.

针对输变电工程塔基因施工过程中操作不当及相关环境因素导致的混凝土隐性病害识别难题，本文提出了一种基于改进的Faster R-CNN网络GPR图像识别方法.首先，以ResNet-50为主干网络融合通道注意力机制，并通过层间位置对比实验优化了SE模块的嵌入层级与位置，在强化关键特征提取的同时有效降低了计算冗余.其次，引入soft-NMS算法优化紧密相邻目标的边框预测精度，提高紧密相连目标的检测能力.最后，采用生成对抗网络扩增gprMax仿真生成的刚性直柱式基础GPR图像数据集，并对样本进行识别标注.实验结果表明，优化模型平均精度均值达到84.49%，F-Score为77.58%.相较于传统的Faster-RCNN目标检测模型，改进模型识别精度提高了6.37%.

浅层地质勘探中钻探和物探是两种不同的技术手段，其在地质地球物理数据获取中发挥着不同作用.随着现代科学技术不断发展，绿色智能精准勘探是方向，将钻探和物探技术进行一体化融合可实现一次成孔即可获取岩土层结构及物理性质等多种信息参数，能够为构建透明地质模型及地下空间信息精细判识提供基础.文章结合钻探物探一体化技术与装备研发现状，构思浅层智能型钻探物探一体化技术与装备未来发展趋势.认为当前正是传统勘探向绿色智能化勘探转型的重要时期，结合人工智能、大数据、智能传输等技术一体化推进，改进传统钻探工艺，可有效发挥钻探物探共融技术优势，提升对浅层地质条件的自动智能探查水平，为地质灾害防控、复杂条件工程勘探及施工提供新技术支撑，其技术研发及工程实践意义重大.此外文章结合随钻探测方法、技术、装备及工程实践所提出的思考和认识可为未来精细智能地质勘探发展提供参考.

在海洋勘探中，深水复杂盐体的速度建模是一项极具挑战性的任务.一方面，复杂盐体构造处于海水与弹性介质并存的特殊环境；另一方面，高速复杂盐体产生的强振幅转换波会影响传统声波速度建模的准确性.因此，必须充分考虑上述关键因素以开展这类特殊构造的纵横波速度波形反演建模.针对海上拖缆数据在深水复杂盐体速度建模时面临的问题，本研究采用声波和弹性波方程边界耦合的方法构建声-弹耦合方程，该方程更适用于模拟地震波在上覆海水弹性介质中的传播过程.通过三层模型的数值模拟，验证了利用拖缆数据进行横波速度反演的可行性.然后，推导了适用于声-弹耦合方程的波形反演梯度算子，并建立了基于海上拖缆数据的复杂盐体纵横波速度波形反演方法.最后，通过基于海外实际地质情况构建的复杂盐体介质模型开展的反演测试，以及实际拖缆数据的反演试算，验证了该新方法的适用性和准确性.

准确的观测系统信息是高精度地震资料处理的基础，OBN检波点由于无法使用常规的GPS定位，通常需要专门的技术手段来确定检波点坐标.常见的检波点二次定位方法包括最小二乘法、近正四面体法、搜索法、拟合曲面法、等效速度法、矢量合成法等，但他们都基于直达波走时进行定位，浅水海域OBN资料仅在很小的偏移距内有直达波，因而难以适用；另一种常用的二次定位方法为折射波二次定位，因无法处理速度渐变、界面弯曲等情况，定位精度不高.针对浅水环境检波点定位不准的问题，本文提出了一种基于初至走时拟合的二次定位方法：首先在共检波点道集准确拾取初至时间，然后用多项式拟合初至时间和偏移距之间的关系曲线，用实际拾取走时和曲线上对应值的差对检波点坐标进行调整，多次迭代直至收敛.最后根据工区测量得到的水深值，用检波点X、Y坐标投影获得相应的Z坐标，即可获得准确的检波点三方向坐标.把本文方法应用于模拟资料和实际OBN资料的二次定位中，取得了理想效果.

基于深度学习的探地雷达目标识别方法已广泛应用于地质勘探、基础设施检测等领域.然而，现有方法存在三方面局限：(1)多数探地雷达采用单极化工作模式，目标散射信息获取不完整；(2)一些目标的B-scan图像由于具有相似的双曲线特征，传统深度学习方法存在误判风险；(3)直接将二维B-scan图像输入卷积神经网络，数据运算量大.为解决上述问题，本文提出一种基于轻量级MobileNetV3网络的多极化分解融合探地雷达目标识别方法.该方法首先采用全极化探地雷获取地下目标的HH、VH和HH三种极化数据.接着对其进行H-Alpha分解、Freeman分解和Pauli分解，获得目标的八种极化参数.将八种极化参数融合组成八维特征矩阵后，输入一个增加了注意力机制SE(Squeeze and Excitation)模块的MobileNetV3网络进行地下目标识别.为验证方法有效性，实验中对四种典型目标进行分类识别，结果表明将八维特征矩阵作为网络输入能提高目标识别率.网络中由于增加了SE模块，目标识别率可进一步提升.此外，与常见的ResNet18网络和VGG16网络相比，改进MobileNetV3网络的目标识别率最高(98.75%)，而其网络的参数量和模型大小显著降低.实验结果证明将包含目标极化信息的八维特征矩阵作为网络输入，不仅可以提供更丰富的目标信息，还能有效减小输入网络的冗余信息，提高了目标识别率的同时减少输入网络的矩阵规模.此外，基于MobileNetV3构建轻量化主干网络，并引入通道注意力机制SE模块，提高对关键信息的提取能力，提升了对目标的识别能力.论文有效解决了探地雷达目标识别中特征鉴别力不足与计算负载过高的双重挑战.