造山带型岩浆铜镍硫化物矿床是重要的铜、镍及相关关键金属资源类型，其形成与幔源岩浆演化及壳幔相互作用密切相关。北山造山带位于中亚成矿域关键构造部位，发育大量后碰撞伸展阶段的镁铁质–超镁铁质岩体，并伴随不同程度的铜镍矿化，但成矿与非成矿岩体判别及含矿潜力评价仍存在不确定性。为此，笔者基于已发表文献系统收集北山造山带镁铁质–超镁铁质岩体全岩地球化学数据，构建包含360条样本的数据集，选取SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO等主量元素、稀土元素、以及Rb、Nb、Sr、Y等微量元素共27项特征作为输入变量，引入多层感知机（MLP）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）和极端梯度提升（XGBoost）4种机器学习模型，对成矿与非成矿岩体进行分类识别及含矿潜力评价。结果表明，各模型均具有较好的判别能力。其中，MLP模型性能最优，分类准确率达97%；XGBoost、RF和SVM模型准确率分别为94%、91%和90%。模型结果表明，全岩地球化学特征能够有效刻画岩浆分异程度及地壳混染等关键成矿控制过程，是识别成矿岩体的重要判据。基于最优模型建立的判别方法可实现对北山造山带镁铁质–超镁铁质岩体成矿潜力的有效识别。研究结果不仅为北山地区岩浆铜镍硫化物矿床找矿勘查提供了新的技术手段，也为造山带型同类矿床的成矿潜力评价提供了方法参考。

黄铁矿是金矿床中最常见的载金矿物，其地球化学成分能有效指示成矿信息。笔者系统收集了全球浅成低温热液型、斑岩型和造山型金矿床中黄铁矿的微量元素数据，选取9种常见的地球化学特征，采用K近邻算法、随机森林和支持向量机3种机器学习模型进行模型训练，旨在建立一种基于黄铁矿成分高效、准确识别金矿床类型的新方法。模型分类性能评估结果显示，训练后的K近邻算法、随机森林和支持向量机模型的分类准确率分别为0.89、0.96和0.95。此外，文中采用未参与训练的东昆仑造山型金矿黄铁矿成分对训练模型进行独立验证，以评估其在实际应用中的适用性与准确性。结果表明，3种模型均能正确识别出这些黄铁矿主要来源于造山型金矿，其中支持向量机模型效果最佳，准确率达0.88。为克服机器学习的“黑匣子”问题，文中还引入机器学习可解释性方法，以揭示不同黄铁矿微量元素输入特征对分类结果的贡献。SHAP分析表明，在识别斑岩型和造山型金矿时，对模型输出结果影响最大的3个黄铁矿微量元素特征依次为As、Co和Cu，而在识别浅成低温热液型金矿时，黄铁矿的Cu、As和Ni含量对模型输出结果影响最大。研究结果表明，黄铁矿微量元素可作为区分金矿成因类型的有效标志。未来，结合机器学习方法，黄铁矿成分有望进一步拓展至其他类型矿床的识别与分类，为矿床成因研究与找矿预测提供新的技术途径。

黄铁矿是金矿床中最常见的金属硫化物，其微量元素组成能够有效记录成矿流体性质与成矿环境信息，在金矿床成因类型判别中具有重要指示意义。随着信息技术的迅速发展，地球科学研究已进入数据密集化阶段，多源、多尺度地球化学数据的积累为矿床类型的定量识别提供了新的契机。然而，现有研究仍存在样本规模有限、矿床类型覆盖不足及判别精度不高等问题。针对上述不足，笔者系统汇集铁氧化物–铜–金（IOCG）型、火山成因块状硫化物（VMS）型、斑岩型、低硫浅成低温热液型、高硫浅成低温热液型、卡林型及造山型7种类型金矿床的黄铁矿LA-ICP-MS微量元素数据并构建大数据集。在完成缺失值控制与中心对数比（CLR）变换的基础上，引入支持向量机（SVM）与随机森林（RF）模型开展矿床类型判别，并通过交叉验证与多指标评价对模型性能进行系统对比。结果显示，基于原始CLR特征空间的SVM模型在分类精度与稳定性方面表现最优；RF模型在保持较高判别能力的同时，结合SHAP分析揭示了不同矿床类型判别所依赖的关键微量元素组合特征。研究表明，机器学习方法能够有效提取具有地质意义的成矿指示信息，将高性能分类模型与可解释性分析相结合，是开展复杂成矿体系中金矿床类型识别与成因研究的有效技术路径。

准确识别成矿岩体是斑岩铜矿找矿勘查的关键。前人开展了大量基于锆石、磷灰石等岩浆副矿物微量元素识别岩浆成矿潜力的研究，然而副矿物的微量元素组成受控因素较为复杂，这可能在一定程度影响对成矿岩浆信息的指示能力。黑云母是中酸性岩浆岩中常见的造岩矿物，其主量元素组成主要受控于原始岩浆，因此可以作为“指针矿物”指示岩浆成矿潜力。笔者在系统汇编全球斑岩铜矿成矿岩体与全球非成矿中酸性岩体黑云母数据的基础上，选取9种黑云母主量元素成分，选取支持向量机、随机森林和极限梯度提升3种机器学习模型，用于识别斑岩铜矿成矿岩体。结果表明，训练得到的3种模型均表现良好，准确率分别为0.9561、0.9614和0.9587，说明该方法能够有效识别斑岩铜矿成矿岩体。此外，笔者借助机器学习解释性算法SHAP对3种模型进行特征贡献度分析。结果显示，对输出结果影响最大的3个训练特征依次为FeO^T、Na₂O和MnO，且成矿岩体的黑云母整体表现为低FeO^T、低MnO和高Na₂O的特征组合。研究表明，黑云母主量元素能够有效指示岩体成矿潜力，这为斑岩铜矿成矿岩体识别及类似矿床找矿方法研究提供了新的思路。

恒山–五台地区出露的直闪岩具有特殊的矿物组合（直闪石+石榴子石）和地球化学特征（富Fe、Mg、Al，贫Ca、碱），因受后期变质作用以及构造扰动影响，有关其原岩属性长期存在争议。笔者在详细的野外调查及岩相学观察的基础上，采用机器学习和地球化学指纹相结合的方法对直闪岩进行了系统研究。在机器学习方面，构建了包含太古代玄武岩与泥质岩的地球化学数据库，利用随机森林（Random Forest）算法建立原岩判别模型，并结合Isocon质量平衡分析探讨元素迁移规律，最终确定该直闪岩的原岩。随机森林模型基于不活动元素的判别结果显示，直闪岩样品与太古代玄武岩成因联系密切，其稀土配分模式及较高的Co、Sc含量与太古代玄武岩吻合，显著区别于典型泥质岩。Isocon质量平衡分析揭示岩石经历了约26%的净质量亏损，伴随有Ca、Na等活动组分的强烈淋滤。特别是Zr–Hf的解耦、Th的异常富集以及Zn的离散分布指示了直闪岩在形成过程中经历了沉积过程中的机械分选。锆石U–Pb定年获得了直闪岩中碎屑锆石主要年龄峰集中在～2520 Ma，表明其沉积物源较为单一，主要来源于区内～2.52 Ga的岩浆岩；变质锆石年龄约为1.92 Ga，记录了华北克拉通古元古代拼合事件。因此，笔者推断恒山直闪岩的原岩为富镁铁质的沉积岩，其源于太古代玄武质岩石。该玄武质源区在经历风化作用、沉积作用及其后约1.92 Ga的角闪岩相变质作用形成了现今的直闪岩。

针对传统找矿靶区优选方法多源信息融合不足、主观性强、定量化程度低及不确定性难量化等问题，构建融合改进模糊层次分析（HI-FAHP）、蒙特卡洛模拟与机器学习的概率化决策模型，实现多源信息系统融合与结果概率化表达，提升勘查初期找矿风险评估的科学性。以河南栾川祖师庙矿区为对象，综合改进AHP、主成分分析与模糊评价建立HI-FAHP体系，客观确定地质指标（赋矿地层、断裂构造、侵入岩、物探异常）与化探指标（Ag-Pb-Sb、Au-Mo-As-Bi、Cu-V-Zn、W）权重。引入蒙特卡洛模拟，对隶属度（扰动系数0.08，三角分布）与等级边界值（均匀分布）随机扰动，生成各靶区综合隶属度概率分布与排序概率。采用决策树、随机森林和XGBoost等3种模型，基于HI-FAHP权重生成5000组随机得分数据训练，优选XGBoost反演地质与化探权重，计算成矿潜力指数，模型圈定5个找矿靶区。蒙特卡洛模拟得综合隶属度排序：Ⅰ号（79.55）>Ⅳ号（76.70）>Ⅱ号（74.50）>Ⅲ号（71.30）>Ⅴ号（67.20）。XGBoost拟合最优（R²=0.90），反演权重：地质0.25，化探0.75，成矿潜力指数排序一致。工程验证：Ⅰ号靶区揭露方铅矿体，Ⅳ号靶区圈定铜矿体，其余靶区矿化弱，与预测高度吻合。 HI-FAHP–蒙特卡洛–机器学习融合模型实现了多源信息客观融合与不确定性量化，XGBoost可有效反演特征权重，经工程验证可靠，适用于勘查初期多源数据整合与找矿风险评估。

随着大语言模型与知识图谱技术的发展，基于语义建模与逻辑推理的地学知识体系构建逐渐成为实现智能化找矿的重要技术途径。针对地学知识表达中长期存在的本体语义层次单一问题，笔者提出构建以“概念轴–功能轴”为核心的双轴本体设计思想，以地层、岩性、构造及岩浆岩等关键地质要素为基础，结合赋矿岩性、控矿构造、地球化学等勘查指标，构建概念–功能双轴本体结构；结合大语言模型实现地质文本中的实体识别与关系抽取，并依托 Neo4j 平台实现矿床知识的图结构化存储与推理应用。研究以屈库勒克东金锑矿集区为实例，将双轴本体嵌入提示词工程，基于大语言模型实现了研究区的知识抽取，并通过知识图谱的语义关联与结构分析，开展找矿模型的逻辑推理与规律归纳。结果表明，双轴本体模型通过概念轴与功能轴的双重语义维度对地学实体进行协同刻画，在语义检索、关系组织及知识推理等方面展现出显著优势。该模型突破了传统地质知识以静态属性描述为主的局限，实现了从结构性表征向功能性语义的拓展，为构建具备智能表达与逻辑推理能力的地学知识体系提供了坚实的理论基础与支撑。

深层致密砂岩储层物性参数的准确预测对于储层评价和“甜点”预测至关重要，但现有模型难以充分刻画参数之间复杂的非线性关系，且无法实现多参数同时预测。笔者以塔里木盆地库车坳陷侏罗系阳霞组致密砂岩储层为例，对岩心开展高压压汞和核磁共振实验，提取储层微观参数，选取平均孔喉半径、排驱压力、分形维数和分选系数作为特征参数，在单任务XGBoost模型基础上引入了多任务学习（MTL）框架，并使用注意力机制优化特征选择能力，提出了一种适用于小样本数据的基于极限梯度提升（XGBoost）与多任务学习（MTL）的联合预测模型，开展渗透率和孔隙度的同步预测，并设置多组对比实验，从预测精度、误差指标等多角度评估模型性能。研究结果表明：①高压压汞和核磁共振分形维数曲线都呈现出“三段式”特征，指示深层致密砂岩储层具有典型的多重分形特征；②XGBoost-MTL模型在致密砂岩孔渗预测中，预测值与真实值相关性指数分别高达0.91和0.95，均方根误差与单任务XGBoost模型相比降低约70%，表现出良好的预测效果；③研究区孔喉尺度以中孔为主，运用注意力分数方法，发现分形维数对储层渗透率影响最为显著，平均孔喉半径对孔隙度影响最为显著。本研究为深层致密砂岩储层物性预测提供了一种可靠的数据驱动方法，研究成果已在库车坳陷阳霞组储层评价中成功应用，预测误差控制在8.3%以内，对深层致密砂岩气藏高效开发具有重要指导意义。

随着油田开发进入中后期，地层能量亏空严重，注采矛盾日益突出，传统的经验配注及数值模拟方法在应对非均质性强、动态变化快的复杂油藏时，常面临计算耗时长、历史拟合困难及预测精度不足等挑战。基于上述问题，笔者提出一种融合生产动态数据、物理约束与自适应机器学习的注采优化方法。该方法以LSTM和XGBoost构建并行预测框架，通过多指标竞争选择预测模型；以卡尔曼滤波和非线性扩散滤波重构注采响应信号，结合物理约束ANN和梯度敏感性分析反演井间连通系数；在此基础上，建立兼顾产油量提高与含水率控制的双目标配注优化模型，并采用差分进化算法求解。B采油厂实例表明，物理约束LSTM的R²达到0.9521，MSE降至0.6513，预测精度和物理一致性均优于标准LSTM和XGBoost；井间连通性反演结果能够识别高含水优势通道并与地质认识相吻合；优化后区块产油量由175.00 m³/d提高至176.10 m³/d，日增油为1.10 m³/d。研究表明，数据驱动模型与渗流物理约束耦合，可减少对反复历史拟合的依赖，提高注采方案评价效率，为高含水后期油田精细配注和稳油控水提供技术支撑。

现有岩体稳定性分析方法多基于简化的结构模型，难以真实反映结构面复杂的空间网络特征。笔者针对利用无人机获取数据进行三维结构面网络智能构建与稳定性分析方法缺失的问题，以无人机斜摄影测量为基础，获取岩体多视角图像，通过融合几何和纹理特征构建深度学习模型，实现岩体结构面自动识别和产状参数智能提取，进而构建三维结构面网络模型。将该网络引入岩石力学分析，并结合块体理论，自动识别潜在失稳块体并定量计算其稳定性。从结构面识别精度、块体识别完整性、网络拓扑合理性及稳定性分析一致性4个维度展开方法验证，并利用三维可视化揭示岩体破坏模式和稳定性特征。实验结果表明，该到94.2%，召回率达到92.5%，交并比达到87.6%。块体识别表明，当体积从10 m³增加到1000 m³时，安全系数约从1.3下降到0.6，揭示了规模效应规律。该方法通过融合几何与纹理优化了结构面识别模型，提升了三维网络构建的拓扑完整性，并由此将岩体稳定性分析的维度从单一结构面提升至网络层面，显著增强了稳定性评估的准确性和工程适用性。

滑坡易发性评价对于山区灾害防控具有重要意义，但传统模型在小样本数据上的泛化能力往往受限，且线性模型难以捕捉复杂的因子交互作用。TabPFN机器学习模型具有免调参和小样本强泛化优势，为破解上述建模难题提供了思路。本研究以黄山市为研究区，综合选取地形地貌、地质构造、水文条件和人类活动等4类共14项评价因子构建滑坡易发性指标体系，基于736个历史滑坡点，在距滑坡点1 km外的区域选取等量非滑坡样本，构建正负样本1∶1的平衡数据集。在此基础上，引入TabPFN模型开展滑坡易发性建模，并结合SHAP方法对模型结果进行可解释性分析。结果表明，与基线模型相比，TabPFN在准确率（0.903）、精确率（0.965）、召回率（0.841）、F1值（0.899）及AUC（0.964）等指标上综合表现最优，表现出更强的泛化能力与对复杂关系建模优势；SHAP解释结果进一步揭示了距道路距离、NDVI与岩性是研究区滑坡空间分布的主要驱动因子，其中，靠近道路区域滑坡易发性显著升高，反映出人类工程活动对边坡稳定性的扰动作用突出，较高的植被覆盖度对滑坡发生具有抑制作用，不同岩性条件下滑坡敏感性差异显著，体现了地质背景的基础控制作用。本研究结合TabPFN机器学习模型与SHAP方法，实现了滑坡易发性的高精度预测与可解释性分析，弥补了传统“黑箱”模型难以揭示成灾机理的不足，为山地城市滑坡风险评估提供了兼具准确性与解释力的技术途径。

在县域地震滑坡易发性建模领域，对集成学习模型的比较分析研究尚显不足。本研究以泸定县为例，基于历史记录、遥感数据及现场调研收集了502个滑坡事件的详细信息，构建了样本数据库。选定了包括数字高程模型（DEM）、坡度、坡向、剖面曲率、平面曲率、地形位置指数、岩性、与道路、断层、河流及震源距离和土地利用在内的12个关键影响因素。通过对这些因素进行共线性检测后，采用贝叶斯优化方法优化了AdaBoost、GBDT、XGBoost、LightGBM和CatBoost等集成学习模型，进而构建了滑坡易发性评估体系。通过ROC曲线和频率比值对比评估了各模型的准确率和预测精度。研究结果显示，经贝叶斯优化后，所有模型性能均得到显著提升，其中BO-GBDT模型的AUC值提高了7.4%。频率比值分析进一步表明，BO-XGBoost模型在高易发性级别的识别能力最强，频率比值达到13.73，表现出其优越的风险区识别能力。尽管BO-GBDT在AUC值上略显优势（0.974），但其在高易发性级别的识别上频率比值仅为10.14。因此，选择的BO-XGBoost模型揭示了高易发区主要集中在大渡河沿岸及其附近的城镇和交通线路区，而东部山区的滑坡易发性相对较低。研究成果为未来研究和防灾减灾工作提供了重要的指导意见。

地震勘探资料中的面波信息能够反演近地表覆盖层结构，然而面波能量分布在各阶模式中，以能量高低为标准判别的面波模式并不准确，因此常规的多模式面波反演存在模式误判的问题，从而影响近地表结构反演的准确性。笔者基于Kuhn-Munkres模式搜索算法对参与反演的面波频散曲线模式进行判定，并将其应用于实际地震面波资料的处理和反演中，在准确判定高阶模式频散曲线阶数的基础上反演建立地下速度结构。利用传统算法对基阶模式面波频散曲线进行单独反演获得初步模型，建立初步模型和各频率无明确模式阶数相速度的加权二部图，通过Kuhn-Munkres算法对不同模式的相速度进行最优匹配，实现高阶面波频散曲线的模式判别和联合反演。通过3个典型理论地层模型算例验证了方法的有效性，对两组实际资料进行处理得到相关研究区的近地表一维横波速度结构及二维剖面，研究结果表明该算法能够有效解决面波多模式频散曲线反演中的模式误判问题。

在地球物理油气勘探领域，地震波传播速度被视为判别地下介质的关键参数之一。全波形反演（Full Waveform Inversion，FWI）是一种流行的地球物理成像技术，其首先给定一个初始速度模型，通过迭代过程最小化速度模型生成的模拟地震记录与实际观测地震记录之间的偏差，从而学到高分辨率的地下速度模型。初始化准确的速度模型是实现全波形反演成像的先决条件，目前全波形反演强依赖于初始速度模型。当初始速度模型与真实模型存在较大差异时，理论波场与观测波场的匹配容易产生周期跳跃现象。笔者提出一种基于生成对抗网络的可学习初始速度的全波形反演模型（FWI with initial velocity learnable by neural network，FWI_IVLNN），其通过神经网络学习初始速度参数，融合随机速度生成速度模型，基于生成对抗思想反演速度模型，利用物理生成器生成模拟地震记录，通过判别器判别模拟记录和观测记录，通过无监督模式学习初始速度模型和网络参数。网络返回的梯度同时传给神经网络和物理生成器，借助梯度实现数据驱动和模型驱动的速度模型反演。定量和定性实验表明，FWI_IVLNN对初始速度模型依赖性较低，速度模型反演结果精度更高。

为取得瞬变电磁精细化反演结果，提高其对地质问题的解译精度，开展不同初始模型下的反演研究具有重要意义。研究选取了均匀半空间模型和平滑因子最小二乘法反演结果模型两种不同的初始模型，以三层地电模型（H型、K型）的正演响应数据进行不同初始模型下的平滑因子最小二乘法与正则化–阻尼最小二乘法反演运算，对比分析不同初始模型下的反演效果；利用实测数据进行与正演拟合数据相同的反演计算，选取单点不同衰减时二次场归一化电位、电阻率、反演结果模型及其对应误差进行对比分析，结合地质资料对某一完整电阻率剖面进行反演效果分析，并通过工程案例校验研究结论。结果表明：以均匀半空间为初始模型进行的平滑因子最小二乘法反演与瞬变电磁数据的拟合效果较差；同等条件下的正则化–阻尼最小二乘法虽能较为真实地反映地层特征，但对深部地层信息的刻画不及初始模型为平滑因子最小二乘法反演结果模型；以平滑因子最小二乘法反演结果作为初始模型的正则化–阻尼最小二乘法反演结果对地下地质条件的反映更加准确。研究结果揭示了不同初始模型的选择会对TEM数据反演效果产生显著影响。通过对比分析，进一步证实了以平滑因子最小二乘法反演结果作为初始模型的正则化–阻尼最小二乘法反演在精确度和可靠性方面具有较大优势。研究成果为瞬变电磁法在复杂地电结构探测中的应用提供了重要参考和实践指导。

厄立特里亚Kerkebet勘查区位于努比亚地体内Augaro-Adobha成矿带，成矿条件优越。近年来在该区的找矿勘查取得重大突破，发现评价了Mier中型金矿床。调查显示勘查区内多个目标区（Shukula、Locotat、Yasiney、Koken等）均显示较大的金多金属矿找矿潜力，成矿作用明显受地质构造演化控制。然而，受基础地质调查和综合研究程度限制，该区域尚未开展系统的地质构造演化调查和研究工作，严重制约了区域及Kerkebet勘查区的找矿勘查和理论指导。基于此，笔者通过系统梳理区域及Kerkebet勘查区已有资料，结合野外地质调查研究，采用“多岛弧盆系”构造理论对以往的Nakfa地体重新划分了区域构造单元，划分出①Barka岩浆弧、②Kerkebet俯冲增生杂岩带、③Nakfa岩浆弧等3个一级构造单元；对金多金属矿体主要赋存的Kerkebet俯冲增生杂岩带进一步划分出3个二级构造单元；揭示Kerkebet俯冲增生杂岩带构造演化阶段与不同矿化类型金矿床形成的耦合关系；基于不同的构造单元对应相似的或不同的岩组/段，构建了Kerkebet增生杂岩带构造−地层格架。该区特定矿床具有反映大地构造环境时空专属性的特点，结合区域矿床类型组合及分布情况，构建了该区构造演化−成矿作用模式。研究为深化区域构造−成矿作用理论提供基础依据，为Kerkebet勘查区下一步找矿勘查实践指明方向。

Jussiape杂岩是巴西圣弗朗西斯科克拉通Gaviao地块内古元古代重要的岩浆岩单元，被认为由Jussiape Ⅰ花岗岩（2 121 Ma）和Jussiape Ⅱ正长花岗岩（2 052 Ma）构成。为了进一步厘清Jussiape杂岩的侵入时代、查明其岩体特征和对区域岩浆活动、构造背景及成矿的指示意义，笔者对Jussiape花岗岩开展了岩石学、锆石U−Pb同位素年代学和Lu−Hf同位素研究，在Jussiape Ⅰ花岗岩内识别出了一组中太古代的二长花岗岩侵入岩，其锆石U−Pb同位素年龄为（3 108±22） Ma。SiO₂含量为72.23%～72.50%，Al₂O₃含量为14.68%～15.09%，TiO₂含量约为0.24%，Na₂O含量为5.29%～5.66%，K₂O含量小于2%，K₂O/Na₂O均值为0.29，TFeO+MgO均值为2.42%；具有较为明显的Nb、Ta、P、Ti、Sr负异常，Ni、Cr等相容元素含量很低，Hf−Rb−Ta图解显示其为碰撞大地构造背景下的花岗岩；稀土元素配分曲线为较为平缓的右倾斜型，轻稀土富集，La/Yb值大于15，具Ce、Eu负异常。ε_Hf(t)值为−18.31～−0.53，二阶段模式年龄T_DM2为3 523～4 063 Ma。这些地质特征指示Jussiape中太古代的二长花岗岩源于古老地壳物质循环再造，其成岩受区域Barra do Mendes−Joao Correa线状构造控制，是对中太古代Gaviao地块南部西侧岩浆弧活动的响应，与区域中太古代短暂存在的自西向东的俯冲、碰撞造山大地构造背景一致。Barra do Mendes−Joao Correa线状构造在古元古代持续活动，控制或影响了Jussiape Ⅰ花岗岩、Jussiape Ⅱ正长花岗岩和Ibitiara花岗闪长岩的侵位和展布，构成了区内重要的构造−岩浆−成矿带，具有IOCG型矿床（铁氧化物铜−金矿床）成矿潜力，是Gaviao地块内该类型矿床勘查突破的关键区带。

玻利维亚位于南极洲板块与美洲板块的交界地带，处于安第斯与安美地台两个大的构造单元交汇部位，经历了漫长、复杂的地质构造演化过程，受到安第斯造山运动的影响显著。玻利维亚地层自元古宙到新生代均有发育，新生代岩浆作用与玻利维亚相关金属矿产的形成密切相关。玻利维亚矿产资源丰富，铁、铅、锌、钨、锡、铋、锑、银、锂等为优势矿产，在全球占据重要地位，是世界著名矿产富集国和传统矿产品出口国，历史上曾被称为“矿业共和国”。受自然条件、矿业政策等影响，玻利维亚的地质工作程度总体较低且地区间工作程度差异较大，矿产资源开发程度远低于巴西、秘鲁、智利等周边国家，因此被认为是当今世界最具勘查潜力的国家之一。近些年，玻利维亚政府颁布新的法令，出台税制改革，取消了资本货物、工业厂房、机械和设备的进口增值税等，吸引外国矿业企业赴玻利维亚进行投资合作，提高了玻利维亚矿产品的出口附加值。逼着介绍了玻利维亚地质与矿产资源概况，重点解读2014年以来颁发的矿业法规等文件，提出4点矿业投资建议。①要研究玻利维亚地质背景和成矿规律，为进入玻利维亚矿业市场做好前期准备；②做好系统勘查准备，与玻利维亚一起进行区域性或小范围矿业权的资源勘探工作，细化订正已有资料；③尊重玻利维亚土著居民和环保组织，开采资源的同时带动周边是社区的发展，赢得公众的认可；④聘请专业法律团队展开尽职调查、设定灵活的退出机制。

秘鲁铜矿资源极其丰富，其储量和产量均居世界第二位，是全球最重要的铜矿勘查开发地区之一，也是中国铜矿进口的重要来源国。斑岩型铜矿是秘鲁最重要的铜矿床类型，也是勘查开发的重点。21世纪以来，秘鲁共勘查发现12个大型铜矿，铜储量和资源量增量位居世界前列；秘鲁铜矿勘查开发主要由欧美和秘鲁本土矿业公司主导，近年来秘鲁铜矿产量稳步提升，生产成本在全球具有较强竞争力，中国是秘鲁铜矿最重要的出口国，中国企业也积极参与秘鲁铜矿勘查开发。笔者在系统梳理秘鲁铜矿资源禀赋、勘查开发形势和资源潜力的基础上，对铜矿资源合作的机遇和风险进行了分析，并结合秘鲁铜矿投资合作过程中普遍面临的风险和挑战，提出了中资企业在该国开展铜矿资源勘查开发合作的建议。

花岗质熔体岩浆–热液期演化是形成花岗伟晶岩及相关稀有金属矿床的重要阶段，但其主要控制因素尚不清楚。东秦岭构造带发育有大量早古生代花岗岩和赋存稀有金属矿化的花岗伟晶岩，二者之间的成因联系一直备受关注。为查明花岗岩体冷凝晚期岩浆–热液系统的性质和演化过程，为东秦岭稀有金属成矿机制提供矿物学约束，笔者对该地区最大的S型花岗岩漂池岩体岩浆–热液阶段形成的电气石进行了系统分类和精细原位成分研究。岩体中电气石可分为浸染状电气石（Tur-D）、石英–电气石结核（Tur-N）、电气石–石英脉（Tur-V）和沿片麻理分布的电气石（Tur-d）4类。漂池岩体中Tur-N和Tur-V电气石主量元素之间主要为(Na, Mg) (X_vac, Al) _-1和(Mg, OH) (Al, O) _-1两种替换机制，缺少Fe³⁺Al_–1替换机制，指示岩体晚期流体较还原；Na在X位占位率逐渐升高，指示流体具有中高盐度。根据形态和成分，Tur-D电气石可进一步分为Tur-D1和Tur-D2。Tur-D1为黑电气石，Y位上存在大量Al，结晶于岩浆冷凝的相对早期阶段；Tur-D2为镁电气石，包裹并局部交代Tur-D1电气石，可能是后期外部流体作用的产物。Tur-N电气石可进一步分为Tur-N1和Tur-N2。Tur-N1为黑电气石，以高Fe、Sn、Nb、Ta、Zn和低Mg、V、Sr含量为特征，形成于岩浆结晶晚期分离出的不混溶含水富B热液；Tur-N2和Tur-V电气石具有相似的化学成分，显示由黑电气石向镁电气石过渡的趋势，二者Mg、V、Sr、Pd含量明显高于Tur-N1电气石，可能暗示了来自围岩流体对岩浆热液成分的影响。Tur-d为镁电气石，且与黑云母关系密切，在边部及裂隙处发育有磁铁矿，指示富B流体对岩体中已结晶黑云母的交代。此外，漂池岩体Tur-N1电气石中较高的Nb和Ta含量表明岩浆–热液体系演化中曾存在过短暂的Nb、Ta富集过程，但较还原的环境以及与围岩较强烈的相互作用可能最终制约了Nb-Ta矿化。因此，花岗质熔体在岩浆–热液阶段通过熔体分异、不混溶流体出溶等过程的确能够促进稀有金属富集，但是否具有成矿潜力主要受控于流体氧化还原条件及与围岩相互作用。

在关子镇蛇绿混杂岩带的黑湾一带新识别出一套花岗闪长岩–英云闪长岩的岩石组合，厘定其形成机制对商丹洋俯冲消减及碰撞闭合时限等问题的研究具有重要意义。笔者对片麻状花岗闪长岩和变质英云闪长岩开展了岩石学、全岩地球化学研究，对片麻状花岗闪长岩开展了LA-ICP MS锆石 U-Pb定年、Lu-Hf 同位素、全岩Rb-Sr 和Sm-Nd同位素研究。结果显示，片麻状花岗闪长岩和变质英云闪长岩稀土和微量元素含量低，变质英云闪长岩具显著Eu正异常，且二者均具大洋斜长花岗岩特征；获得片麻状花岗闪长岩年龄为（512.6±2.0 ）Ma，ε_Hf(t)值为+8.9～+13.8，显示其岩浆源区为亏损地幔；花岗闪长岩的I_Sr值为0.7046～0.7053，ε_Nd(t)值为+2.55～+3.08。结合区域构造演化，认为该套大洋斜长花岗岩为新生地幔玄武质岩石在低温（602.9～707.4 ℃）低压（＜0.2 G Pa）条件下部分熔融形成的酸性岩浆侵位而成，形成于中寒武世早期与商丹洋俯冲有关的岛弧环境。

笔者以柴北缘全吉地块西段化石沟地区发育的英云闪长岩为研究对象，在详尽的野外观察基础上，对其中的原生锆石开展LA-ICP-MS同位素年代学和原位微区成分分析，探讨该区在泥盆纪这一重要构造转换时期的演化历史。化石沟英云闪长岩中原生锆石CL图像显示，锆石晶体多呈长柱状或不规则状自形–半自形晶，发育清晰的震荡环带；LA-ICP-MS锆石U-Pb定年获得加权平均年龄为（371.1±3.5）Ma，谐和年龄为（370.9±1）Ma，Th/U值为0.42～0.83；原位微区成分分析表明其具有明显的Ce正异常，以及强烈的Eu负异常，轻稀土元素普遍亏损而重稀土元素强烈富集；锆石Ti温度计计算得到锆石结晶温度（t_Zr-Ti）为628～722 ℃，为典型的岩浆成因锆石。在Pb-Th图解中，测点全部落入I型花岗岩锆石区域内，代表了原始岩浆为壳幔混合型岩浆。综合研究认为，推测化石沟英云闪长岩形成于碰撞造山后伸展环境下，代表了地幔物质上涌使地壳物质重熔所导致的岩浆事件。

准噶尔盆地中拐凸起佳木河组发育深层砾岩储层，储层整体表现出贫泥质、富沸石及强非均质性的特点。基于岩心观察、薄片分析、储层物性及流体包裹体测试，对中拐凸起佳木河组砾岩的孔隙类型、成岩改造及油气充注特征进行了综合研究。研究表明，佳木河组砾岩储层的形成与演化受沉积建造、成岩改造及油气充注等多因素共同控制，主要表现为3个方面。①碎屑颗粒粒径大且沉积速度快的特点在早埋藏阶段很大程度的削弱了机械压实作用，为原生粒间孔隙的保存奠定了有利的物质基础；②物源区岩石类型与沉积区微相差异是控制佳木河组砾岩储层非均质性的重要因素，富足的基性安山岩供给为沸石胶结物的大量析出提供了可能；③多套烃源岩共同供给与多期次的有机酸改造，为佳木河组满凹砾岩成藏创造了有利的储层条件。研究认为，中拐凸起佳木河组砾岩油气藏的形成是断坳转换背景下近物源高能沉积过程与后期成岩–成藏作用耦合演化的结果。研究成果可为准噶尔盆地深层砾岩储层的油气成藏研究与开发提供线索。

胶东三山岛北部海域金矿是近年来新发现的超大型金矿，位于三山岛–仓上断裂带北端。前人对该矿床浅部开展了大量研究工作，但对深部成矿规律和资源潜力的研究相对薄弱。笔者旨在通过对矿床深部（–1 253～–1 455 m标高）载金矿物黄铁矿开展系统的矿物学研究，揭示其标型特征，探讨矿床成因，评价深部找矿潜力，为区域深部找矿预测提供科学依据。基于成因矿物学理论，在对矿区典型钻孔岩心进行详细编录的基础上，系统采集不同成矿阶段的黄铁矿样品。利用显微镜观察黄铁矿的形态、粒度、自形程度等特征，并运用电子探针技术对各阶段黄铁矿进行原位微量元素成分分析，重点测定Fe、S、As、Co、Ni、Au等元素的含量，并计算Co/Ni值、Fe/(S+As)值等标型参数。研究表明，该矿床黄铁矿可划分为3个成矿阶段：黄铁绢英岩化阶段（Py1）、石英–黄铁矿–毒砂阶段（Py2）和石英–多金属硫化物阶段（Py3）,其中Py2、Py3阶段黄铁矿粒度小、自形程度差，含金性较好。黄铁矿Co/Ni值为1～4，平均值为3，且富As和Co，指示该矿床为岩浆热液成因。Fe/(S+As)值和微量元素垂向分带特征表明，该矿床深部仍具有较好的找矿潜力。

塔里木盆地塔河油田奥陶系赋存有丰富的油田水，因其富含较高经济价值的钾、锂等微量元素，是塔里木盆地除油气资源之外的又一种重要的战略资源。笔者通过采集和分析塔河油田奥陶系油田水样品，研究其地球化学特征及其伴生资源分布特征。结果表明：塔河油田奥陶系油田水主要阳离子为Na⁺、Ca²⁺、K⁺和Mg²⁺，主要阴离子为Cl⁻、SO₄²⁻、HCO₃⁻和NO₃⁻；矿化度介于140～260 g/L，平均值为216.56 g/L，属于中等矿化度；油田水类型为CaCl₂型。特征系数显示油田水经历了阳离子交替吸附和强烈的水岩相互作用，为溶滤油田水，还原彻底、油藏封闭性好、变质程度较高，油田水中的离子主要来源于岩盐、石膏和碎屑黏土矿物等。油田水中富含的K⁺、Li⁺、Br⁻、Sr²⁺等有用组分能达到综合利用的工业指标，K⁺含量为556～2740 mg/L，平均值为1781.19 mg/L；Li⁺含量为2.9～18.5 mg/L，平均值为11.16 mg/L；Br⁻含量为45～323 mg/L，平均值为230.77 mg/L；Sr²⁺含量为341～605 mg/L，平均值为473.31 mg/L。开展与油气资源共生的油田水研究，对其中的伴生资源进行综合开发利用，对拓展油气田的资源价值具有重要意义。

地下水环境保护是区域水资源可持续利用的关键基础。针对关中平原某工农业区地下水水质特征与人体健康风险问题，本研究系统采集38组地下水样品，综合运用数理统计、Piper三线图、离子比值分析及熵权水质指数法（EWQI）等方法开展水化学特征解析与健康风险评估。研究表明：①水化学阳离子的浓度顺序为Na⁺＞Mg²⁺＞Ca²⁺＞K⁺，阴离子的浓度顺序为HCO₃⁻＞SO₄²⁻＞Cl⁻＞NO₃⁻，主要水化学类型为Na-Cl-SO₄和Na-Ca-HCO₃型；②水化学演化受白云石溶解和阳离子交换作用主导，NO₃⁻浓度高低分布与工业活动密切相关；③EWQI评价显示92.1%样品水质适宜饮用，劣质水集中分布于中南部的工业聚集区；④针对F⁻和NO₃⁻人类健康风险评估表明，不同人群的非致癌人类健康风险顺序为：儿童＞成年女性＞成年男性。建议通过优化工业布局、控制农业面源污染等针对性措施降低健康风险。研究成果为黄土塬区地下水污染防治与可持续管理提供了科学依据。

黄土广泛分布于中国季节冻土区，其颗粒组成、孔隙结构及工程性质具有显著区域分带性。冻融循环作用下，黄土内部孔隙结构持续重组，进而影响其持水能力及土水特征曲线（SWCC）演化。为揭示不同区域湿陷性黄土在冻融循环作用下的持水特性差异，选取宁夏砂黄土、山西粉黄土和泾阳黏黄土3类原状黄土为研究对象，考虑不同初始含水率和冻融循环次数，采用压力膜仪测定土水特征曲线，并利用 Fredlund–Xing 模型进行拟合分析。结果表明：不同区域黄土 SWCC 均呈典型“S”形，冻融循环引起的差异主要集中在主脱饱和段和高吸力尾部；泾阳土样对冻融作用最为敏感并表现为明显的阶段性重组，宁夏土样表现出较强的含水率分化特征，山西土样整体变化较为平缓；Fredlund–Xing 模型参数a、b、c均随冻融条件发生变化，表明冻融循环不仅改变了进气特征，而且改变了主脱饱和段斜率和高吸力区残余持水特征。区域差异不仅决定黄土初始持水能力，也影响冻融扰动下孔隙结构重组的路径。研究结果可为季节冻土区黄土工程中非饱和渗流分析、冻融劣化评价及水致灾害防控提供试验依据。

在全球气候变化与区域水资源短缺背景下，干旱半干旱区植被水分利用的多因子协同驱动机制研究亟待深化，但现有研究对毛乌素沙地旱柳液流过程中气象因子–土壤水–地下水协同调控机制解析仍存在不足。因此，本研究以毛乌素沙地40年生旱柳为对象，通过原位连续监测气象要素、地下水埋深、土壤含水率及树干液流密度，结合结构方程模型与增强回归树模型，系统解析雨季气象因子与土壤水、地下水协同作用下旱柳的水分利用策略，阐明气象因子调控旱柳液流的关键路径。结果表明：旱柳为深层水分依赖型树种，形成随生长季水文气象条件动态调整的水分利用策略，优先利用250～450 cm深层土壤水与地下水，对降雨形成的表层土壤水利用效率极低；气象因子对旱柳液流存在直接驱动与间接调控的双重机制，太阳辐射为核心直接驱动因子，相对湿度为关键大气约束因子，地下水位通过地下水–深层土壤水–植被液流水文传导链产生显著正向间接效应（总效应0.39）；在气温9.97～21.20℃、相对湿度适中时旱柳液流密度达峰值。本研究厘清了旱柳液流过程的多因子协同驱动机制，为毛乌素沙地旱柳林经营与生态恢复工程提供了理论支撑。

极端气候背景下西北地区流域沟道红层泥岩崩解、剥蚀及崩塌问题突出，流域沟道泥石流灾害链风险增大，研发流域沟道灾害链削链技术对于控制泥石流物源量具有重要意义。笔者选取西宁盆地第三系红层泥岩，制备微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）固化红层泥岩样品，采用自主研发的可控温度和压力的岩土崩解性测试装置及测试方法，开展MICP固化红层泥岩的崩解试验，研究温度、压力、含水状态及养护时间等因素影响下MICP固化红层泥岩的崩解规律与防护效果。研究表明：含水状态对红层泥岩崩解性影响显著，干燥状态红层泥岩崩解性强，饱和状态红层泥岩崩解性较弱，水压力增大和温度升高均促进干燥状态红层泥岩崩解进程，但水压力在红层泥岩崩解过程中发挥力学约束与水力驱动的双重作用；MICP固化养护时间延长对崩解过程的抑制作用显著，经过3 d、7 d、14 d养护后MICP固化红层泥岩的初始阶段崩解率平均下降13%、33%和39%，崩解速率平均下降13%、27%和36%；常温养护过程中矿物颗粒接触从“点接触”转变为“面接触”，表面形成钙质胶结壳，促使强烈崩解阶段的崩解率和崩解速率减小，明显缓解了红层泥岩崩解进程。该结果可为西北地区流域沟道红层泥岩坡面生态防护提供依据。