本文通过CODE提供的全球范围GIM格网电离层TEC数据，针对2015年4月20日花莲M_W 6.4级地震，在尽可能排除太阳和地磁活动等干扰因素后，借助滑动四分位距法，以震前27天同一时刻的观测值为背景值，判别与地震有关的电离层异常信息.分析结果显示：花莲地震前TEC出现明显正异常，排除来自太阳和地磁活动因素的影响，震前17天的TEC正异常在很大程度上与花莲地震有关；震前TEC异常表现为自东向西移动，并消失在西部，且异常区形态呈现共轭结构，共轭区与震中附近异常状况变化趋势大致相同；本次异常的峰值点不在震中正上方，而是接近震中偏向高纬方向；震前17天震中的电离层TEC异常持续时间十余小时，异常持续时间是否与临震时间及地方时相关还有待对比总结.

20世纪80年代起，辽宁省岫岩县境内的一个环形构造由中国科学家从地质、地球化学推断为陨石撞击坑，后经地质钻探进行了证实.但该环形构造的深部整体特征仍有待用地震勘探方法来确认.为了对该环形构造的深部有个整体认识，利用三维地震成像方法首次对岫岩坑的地震波折射数据进行了研究，获得了该坑的三维速度结构.结果表明：该撞击坑从地表到深度100 m的速度层对应坑内上部107 m厚的湖泊相沉积物，深度100 m到300 m的速度层对应坑内下部厚度为188 m的角砾岩堆积透镜体.大约250 m深处的波阻抗界面与地质钻孔的260 m深处的陨石冲击分界面相对应.深度300 m到650 m的低速度层可能对应角砾岩堆积透镜体下面的下元古界变质岩系的程度较低的撞击裂隙层.坑中心深度约700 m周围以及向下出现的7.0 km/s以上的高波速可能是陨石撞击时所产生的高温高压使表层岩石达到熔融状态，改变了围岩的性质，致使围岩速度升高.

对最新发射的FY-2G静止气象卫星可见光和红外通道图像质量进行分析与评价，为静止卫星监测数据的获取与处理提供参考.基于直方图、纹理特征参数、功率谱、调制传递函数和噪声估计等指标，并与同一区域的MTSAT-2图像对比，得到以下结论：FY-2G可见光通道图像清晰、层次丰富，能较明确地反映地物空间结构，图像质量略优于MTSAT-2；FY-2G红外四个通道相比，长波红外通道图像最为清晰，包含地物信息最多，相对MTSAT-2，两颗卫星红外图像质量差别不大，后者略好.总体而言，FY-2G图像具有很好的性能，可满足业务运行和实际应用的需要.

以向错理论为基础，利用经典点源位错理论的解析式，推导得出了断层三维滑动和转动引起的空间重力变化.计算并分析了简单断层三维转动引起的空间重力变化特征，并基于子断层叠加法，采用数值方法模拟计算了智利大震同震断层转动引起的空间重力变化，将计算结果与断层滑动模拟的结果进行了对比.结果表明：断层单分量转动ω₁产生的空间重力变化分布区域具有明显的不对称性，单分量转动ω₂、ω₃时均呈现沿断层倾向方向为轴的对称分布特征；当断层同时以ω₁ω₂转动时，ω₁的转动效应将打破整个重力变化分布区域的的空间对称性.当断层同时以ω₂ω₃转动时，ω₂的转动效应对转动结果起主导作用；断层转动和断层滑动在计算大震同震引起的空间重力变化时，计算结果具有相同的量级.相较于断层滑动，断层转动引起的重力变化在空间上呈显著的不均匀分布，重力变化分布区域相对更大.

天球参考系转换、勒让德函数计算是精密引潮力计算的两个核心工作.为了确保计算结果的准确性，采用两种彼此相互独立的算法公式进行检核计算.对于天球参考系转换，分别采用基于春分点的岁差章动转换和基于CIO的无旋转原点转换两种方法，转换参数分别采用IERS 2003、2010规范推荐的4组参数模型；对于勒让德函数计算，分别采用勒让德函数的递推算法、完全规格化缔合勒让德函数的递推算法两种数学模型；计算结果验证了引潮力计算过程与数据成果的准确性.以德国BFO测站为例，计算得到1962年1月1日至2015年8月1日54年内，时间间隔为1小时的精密引潮力时间序列，统计结果表明引潮力的量值在149459.841×10^-11 ms^-2（10^-11 ms^-2=1 nGal）以内.同时对精密引潮力计算中的各类影响因素进行计算与分析，计算结果表明：岁差章动模型更新、以及两种天球参考系转换方法之间的差异对引潮力的影响可完全忽略不计；地球扁率、极移、参考框架偏差、历表更新对引潮力影响的量值分别在1.891×10^-11 ms^-2、0.586×10^-11 ms^-2、0.032×10^-11 ms^-2、0.012×10^-11 ms^-2以内，这些因素在高精度引潮力计算中不能忽略；而地球时与世界时转换、径向法向转换对引潮力的影响分别达到916×10^-11 ms^-2、476×10^-11 ms^-2，忽略这两个因素将会导致计算结果错误.

全面禁止核试验条约组织（The Comprehensive Nuclear-test-ban Treaty Orginization，CTBTO）筹委会临时技术秘书处（Provisional Technical Secretariat，PTS）国际数据中心（International Data Centre，IDC）负责对来自国际监测系统（International Monitoring System，IMS）台站数据的接收、处理、分析、报告及归档.降低在全球范围内的监测阈值，提高自动处理结果的准确性，是IDC一直以来所追求的目标.在核查地震监测方面，IDC不断改进数据处理软件以满足监测技术发展所带来的新需求，开展了软件结构优化、精确的地球物理模型应用，先进的数据处理方法集成等工作.本文首先简要介绍了IDC地震数据处理方法，然后从软件结构、信号检测与关联算法、区域走时模型等几个方面总结了目前IDC地震数据处理软件研究进展，对涉及的相关算法进行了分析.希望对国家数据中心数据处理软件的发展、以及对核查技术相关的研究工作起到借鉴作用.

塔里木盆地虽广泛分布一到两期二叠系火山岩，但它们何时尖灭、如何尖灭、与奥陶系碳酸盐岩热液储层及断裂活动有无关系等均不十分清楚.在塔里木盆地东部顺南1井三维地震区内发育火山岩，且在奥陶系发现可能的热液储层气藏.本文根据钻井和三维地震仔细解释了火山岩的岩性、期次、展布、火山口位置和沉积尖灭线等，认为工区内二叠系只发育了一期库普库兹曼组玄武岩及凝灰岩，开派雷兹克组为陆源碎屑岩，周边顺南2井、古隆1井火山岩的缺失属于沉积缺失，非剥蚀缺失.火山口虽然分布在过顺南4井的北北东断裂两侧，但其位置也受早期NEE和NW向断裂带与晚期NNE向断裂交汇点的控制.此外，顺南1井工区奥陶系地层发育大量由热液溶蚀造成的片状强振幅异常以及管状强振幅异常，其中片状强振幅的分布与火山口位置有一定相似性，即受到多组断裂交汇以及断裂密集程度的控制.

建筑物的抗震设防需要地震动的输入，但往往在抗震设防区缺少地震记录，这就需要地震动的模拟.在总结现有经验格林函数方法的基础上，提出了改进的经验格林函数方法，并用该方法对卢龙地震进行了模拟.模拟的结果表明：模拟的结果无论是地震动加速度时程还是反应谱与实际地震记录都符合得比以往好.说明改进的格林函数方法是模拟地震动的有效方法，可以在工程实践中应用推广.

本文运用可公度计算及时空对称性理论，结合蝴蝶结构图及可公度结构图对印度尼西亚地区1900年以来VEI≥4火山喷发活动进行趋势判断分析，结果显示：（1）运用三元、四元、五元可公度可知2018年印度尼西亚地区发生VEI≥4火山喷发事件的信号较强.（2）结合蝴蝶结构图及可公度结构系计算得出，2018年印度尼西亚地区发生VEI≥4火山喷发事件的随机概率为45.5%，不漏报置信水平为41.6%.（3）通过经纬度迁移分析，发现其在空间上有一定的迁移规律；纬向迁移对称轴在3.5°S左右，经向迁移对称轴在115°E左右.未来火山喷发事件有可能向东北方迁移.（4）太阳黑子数周期年份与火山喷发有很好的对应性，即火山喷发事件多发生在太阳黑子数下降阶段，在太阳黑子数上升阶段发生火山喷发事件的概率较小，在太阳黑子数峰年和谷年也会发生火山喷发事件，但发生概率明显小于太阳黑子数下降阶段的概率.

盐下碳酸盐岩产层有效厚度标准对于估算勘探区块的储量和资产价值有重大意义.工程实践中，常存在缺乏相对渗透率等特殊岩心分析和单层测试资料的情况，常规方法确定碳酸盐岩产层的物性和饱和度下限的难度较大.本文基于MDT、NMR新技术，结合常规岩心分析（孔隙度、渗透率）以及测井资料开发了一种确定碳酸盐岩物性下限和饱和度下限的方法和技术流程.工程应用效果表明，应用该方法确定的下限与实验室分析结果和试油结果吻合的很好.

冰川均衡调整（GIA）是黏弹地球对末次冰期地表冰和海水负荷改变的响应，对地壳运动、海平面变化、地球重力场变化、地球旋转运动和应力状态等都有着重要的影响.介绍了目前国际上常见的几种冰川均衡调整（GIA）模型如ICE系列、Paulson07、Geruo13和IJ05系列、W12系列等，从数据来源、建模方法和应用方面对各模型进行了总结，对六种模型在南极地区的预测结果及不确定性进行了比较和分析，最后介绍了中国科学家在全球GIA研究和模型精化方面的重要进展和突出贡献.结果显示GIA模型之间的差别主要来自冰模型，三种冰模型较新的GIA模型ICE-6G_C（VM5a）、IJ05_R2和W12a在抬升峰值分布和东南极沿海大于内陆的量级分布上具有较好的一致性，但在平均量级上和下沉区域分布上仍存在较大的不确定性.随着数据源的扩展和建模方法的不断改进，未来的GIA模型将以更小更真实的不确定性用于地球科学相关领域.

长白山火山是一座具有潜在喷发危险的大型近代活动火山，因此通过对该火山活动的监测，加强对长白山天池火山岩浆系统的研究并了解天池火山的活动性质是很有意义的.除了开展长白山火山活动历史、火山地层学、火山岩岩石学、年代学以及火山地质等研究之外，我国从20世纪80年代开始在该火山区域进行了一系列的地球物理探测活动.为深入了解长白山火山区岩浆的分布与活动特征，本文对前人工作进行总结，得到了关于长白山火山活动的以下几个方面的认识：1）通过火山区地震活动性监测得到了火山区的岩浆活动状态；2）利用大地电磁测深对火山区地下是否存在可能再次活动的岩浆囊及其分布形态进行监测，为火山喷发的危险性预测和灾害评价提供依据；3）利用人工源深地震测深对长白山天池及其邻域的结晶基底及地壳精细结构进行讨论；4）利用天然地震对火山区地壳、上地幔结构进行深入研究，分析了与火山区有关的深层动力学因素；5）对国外火山区重力监测实例的调研表明，重力监测对了解岩浆活动状态是十分有效的手段.多种地球物理方法的综合应用，获得了长白山火山地区地壳至地幔转换带的详细资料.

近年来，中国地震活动频繁且震害严重，给人民生命财产造成重大损失.地震能不能有效预测是目前困扰地震研究的科学难题，历史上也有成功利用形变监测资料预测地震案例.本文利用康定M_S 6.3地震前区域精密水准和GPS观测资料，系统分析研究区域形变场变化与康定M_S 6.3级地震发生之间的关系，以期为今后地震研究提供参考依据.文章所使用GPS观测数据首先利用GAMIT软件处理基准网观测数据，然后利用GLOBK软件进行综合平差计算处理，获取研究区地震发生前水平速度场图像；精密水准观测数据采用“拟稳点”法，对观测网数据进行计算处理，获取研究区震前垂直速度场图像.经过对获取结果的研究分析，得出以下结论：1）区域水平形变场变化与龙门山断裂带、鲜水河断裂带、安宁河断裂带在空间上关系密切，反映该区域在2009-2014年期间发生了引起形变场变化的构造活动或形变，与巴颜喀拉块体近E向滑移有直接的关系.2）区域垂直形变场显示地震发生在垂直梯度带正负变化交界附近，与海城地震和唐山地震相似.3） GPS和精密水准资料分析结果能有效反映孕震信息，建议未来5年重点监测鲜水河断裂带、龙门山断裂带西南段、安宁河断裂带和东昆仑断裂带中东段.

长白山火山区经历了漫长的地质演化，多期火山喷发，形成了复杂的地质构造，特别是新生代中期火山活动形成的大面积的玄武岩覆盖层遮盖了它古老的面貌.为了解该区地下详细信息，本文介绍了长白山地区地层及岩性，结合长白山地区布格重力异常和航空磁异常分析长白山地区重磁特性.本文还根据长白县某地区一条重力，磁法及CSAMT联合物探剖面资料，并结合当地地质资料对测区地质构造进行综合解释.得出测区玄武岩厚度在50-200m，由南向北逐渐变厚，并得出玄武岩盖层下地层分布，圈定了6处断裂构造和2处岩体侵入.

1999年发生在台湾的集集地震，是战后台湾遭受到的最严重自然灾害.集集地震后发生了大量余震.使用较新的方法重新研究这次地震的余震，对于研究该地区的应力状况具有比较重要的意义.本文尝试用较新的“裁剪-粘贴”法反演并分析余震的震源机制解.本研究共反演了168个地震的震源机制解，其中5级以上地震12个，6级以上7个.本研究发现余震的震中位置和震级具有很强的相关性、而余震的震源机制普遍以走滑分量为主而不是和主震以倾滑为主.

由于微地震信号能量微弱、信噪比低，需要对采集到的微地震数据进行去噪处理，从而提高微地震记录的信噪比，提高震源定位的精度.目前存在许多基于模型的先进滤波方法，如基于机理模型的卡尔曼滤波已经成功应用在微地震信号去噪中.为了建立微地震信号的数学模型，改善卡尔曼滤波效果，本文通过数据辨识方法，对微地震信号建立了ARMA模型，并进一步转化为适用于卡尔曼滤波算法的状态空间模型.在此基础上研究了卡尔曼滤波方法，设计了适用于微地震去噪的卡尔曼滤波实现算法.理论模型和实际微地震监测数据处理结果表明，基于辨识模型的卡尔曼滤波算法能够有效抑制微地震信号中的随机噪声，显著提高微地震监测信号的信噪比，从而验证了该辨识模型的准确性和滤波算法的可行性.

黄土高原风尘沉积序列厚度大、地层连续，是高分辨率古地磁研究和古气候研究的理想材料.然而，缺少精确年龄控制点制约了黄土古气候信息的区域对比和海陆对比研究.地磁极性漂移是地球磁场长期变化过程中的基本行为之一，全球同步性使其成为古气候研究可靠的年龄控制点.布容正极性时记录了多次极性漂移事件，为高分辨率黄土古气候学提供的新的途径.通过回顾近年来的研究成果可知，黄土沉积物广泛记录了Laschamp和Blake地磁极性漂移事件，且部分剖面中存在Mono Lake事件的报道.此外尚未明确限定的倾角变负波动不断提出，极大地拓展了黄土沉积物极性漂移事件研究的深度和广度.然而，部分高沉积速率黄土剖面存在极性事件缺失现象对黄土沉积物可以稳定记录地磁极性漂移事件提出了质疑.目前对这一现象的解释有剩磁获得机制、Lock-in效应、沉积间断和气候响应等.然而，热退磁可有效去除化学剩磁（CRM）的影响，与CRM密切相关的剩磁获得机制无法解释相近区域内极性事件记录的差异.黄土沉积物较浅的Lock-in效应否定了其会普遍引起极性事件记录的缺失.黄土高原内部低沉积速率（小于10 cm/Ka）地区千年尺度极性事件和地磁场长期变化的记录否定了黄土沉积存在千年尺度的沉积间断.本文通过分析已有研究成果，认为极性漂移期间地磁场稳定性较差，导致磁性颗粒记录的磁场信息存在差异，可能是极性事件记录缺失的主要原因.

探寻可靠的地震前兆对大地震预测具有重要意义.地震前兆复杂多样，根据感知方式不同，可分为微观前兆和宏观前兆两大类.本文从大地震孕育的物理机制角度出发，结合典型震例，讨论前震事件与标志性地震事件之间已发现的可能地震前兆的可靠性.研究表明，已发现的物理异常现象可能反映了大地震孕育过程中应力的局部涨落效应，难以作为可靠的大地震短临前兆.我们强调，判断某种物理异常是否为可靠的大地震前兆，需进行长期观测才能得出明确结论.

使用高斯射线束方法对三维井间地质模型进行波场正演，解决三维井间地震复杂构造波场识别问题.正演模拟时将每一个检波点与炮点拟合出一个接收平面，使得每一个检波点处的能量都由其接收平面上检波点的有效半宽度范围内所有射线能量高斯加权.高斯束正演具有地震波动力学特征且能够有效解决复杂构造盲区问题，同时保持波场的相对振幅特征，因而适用于不同地质构造模型.比较三维井间地震逐段迭代正演方法，高斯束正演克服了复杂地质模型的盲区与动力学特征问题；并且高斯束正演时反射点的分布范围广，大大提高了反射波成像精度.应用三维井间地震高斯束正演方法对X地区进行波场正演，结果表明该方法可以有效分辨波场特征，为进一步地震数据处理提供准确依据.

固体潮信号是地球自转在月球和太阳作用下产生的混合复杂信号.本文提出一个重力固体潮信号的正交分解模型，通过将重力固体潮信号谐波分量，分解在两个正交的方向上，以提取独立的谐波分量.为了实现这一分解，本文采用独立成分分析算法进行验证分析.独立成分分析主要用于提取信号中的独立成分，但一般的独立成分分析算法具有对初始值敏感，收敛较早熟等问题.本文利用分布估计算法的学习概率模型全局寻优，克服独立成分分析算法缺点.通过实验仿真分析，改进算法可将重力固体潮信号成功分离出以下独立的谐波状态：半日波信号、日波信号、长周期波信号.并且，这些分离出的独立成分与本文提出的重力固体潮信号正交分解模型一致，分别对应于模型中的正交谐波分量.

选取渤海古近系目标区累计20个井段的岩心，模拟实际地层温度、压力条件，对岩心直接进行岩石物理参数测试.岩心测试结果与目标区已钻井的测井数据分析相结合，以泥岩为基值计算不同层段砂泥差异百分比门槛值，优选杨氏模量、剪切模量、泊松比作为渤海中深层储层的岩石物理敏感参数.根据优选敏感参数的储层响应特征，进行三参数联合，构建目标区的储层敏感因子（Li）.利用叠前反演技术反演储层敏感因子，成功识别目标区岩性-构造油气藏.钻井证实了该方法的有效性.

在合成孔径雷达（SAR，Synthetic Aperture Radar）定位中，电离层延迟是不可忽略的误差源之一，需要选择合适的电离层模型进行校正.为了验证IRI2012模式和GIM模式在中国不同纬度地区的适用性以及中国地区电离层扰动与太阳耀斑、地磁场等因素的相关性，本文利用IRI2012模式计算的TEC预测值，并结合GIM模式给出的TEC观测值对2014太阳活动低年的中国不同纬度地区TEC时空变化特性进行了分析，包括周日变化、半年变化和年变化等.此外，由于电离层扰动引起的电离层延迟对星载低频SAR定位精度影响比较严重，以IRI2012模式为背景电离层，根据电离层平静期的GIM-TEC观测值确定电离层TEC扰动指数的阈值，在太阳耀斑和地磁异常发生时统计前后一定时间的电离层TEC扰动指数.实验结果表明：IRI2012模式和GIM模式在中国低纬和中高纬度地区的空间和时间变化均符合一般规律，在中国地区具有适用性；电离层扰动指数连续5小时超过阈值0.5判定为电离层扰动事件，当中国地区位于向阳面或处于日冕物质抛射区时，其上空电离层扰动与太阳磁暴和地磁暴紧密相关.

本文用错格实数似谱法数值模拟分析了在盆地中地震波传播时空变化，及后继地震波的视速度及频率等动力学特征的的空间变化.结果表明来自岩层的波动折射入盆地后，可形成次生面波及多重反射波.地震波能量容易由高速度岩层介质传入低速的沉积土层中，相辅地，地震波能量却极难由低速的沉积土层传入高速度岩层介质中.这对地震勘探研究是有意义的见解.多重反射波在盆地中多次上下震荡，对地面建筑物造成连续多次破坏.不同波之间的干涉及盆地底部拐角的聚焦作用都可能增幅地面运动.峰值地面运动远离震中，这意味着非均匀地质构造对地面运动的影响有时大于距离的影响.视速度可能随多重反射次数的增加而变小，也随盆地底部形状而变化.多重反射波的后继震相可能发生频散.多震相的不同频率的峰值地面运动可能对地面建筑物造成延时性多次破坏.不同频率的后继转换波拓宽了入射地震波的频带，可能对具有相应不同固有周期的建筑物造成严重的破坏.反射波的频率变化特征对于地震勘探中识别和消除多次反射干扰也具有重要意义.

随着卫星大地测量技术的发展，平均海平面高度与大地水准面资料的分辨率和精度得到大幅提高，这为确定高精度高分辨率的海面动力地形提供了条件，进而也促进了海面动力地形及地转流研究的发展.本文从数据资料、计算方法、空间尺度分析、误差分析及多源数据融合五个方面总结了目前利用卫星大地测量技术研究海面动力地形及地转流的进展.在此基础上，对目前该研究中存在的问题进行了分析，并对该研究今后的重点发展方向进行了展望.

以往的天然气水合物开采数值模拟研究大多集中于产能结果分析，鲜见关于降压开采过程中储层内部压力变化规律的研究.本文基于质量守恒、能量守恒和达西定律，建立了水合物降压开采气、水和水合物三相一维模型，并首次在模拟计算中引入压降半径公式，利用有限差分法，采用IMPES（隐式压力-显式饱和度）方法求解模型.文中对比研究了井口压力、温度、渗透率和水合物分解对储层内压力变化的影响，结果表明：降压开采水合物导致井口附近形成低温区，可能引起水结冰和水合物再生的现象；储层绝对渗透率越大，压降在储层内的传播越快，总产气量也越大；水合物分解引起得水气两相相对渗透率变化和分解产生的水气是影响储层内压降传播速度的主要因素.

天水地震台井下地电观测与常规的地面观测相比，减少干扰、提高信噪比，在近三年的地电阻率观测中，观测精度无超过0.5%数据，数据的内在质量较好.2013年4月10日开始，NS、EW道井下（100 m）观测的地电阻率出现了波动变化，持续11天后距该台550 km的四川芦山发生了M_S 7.0级地震，5月4号芦山地震余震相对减少后，地电阻率资料的波动变化也同步终止；2013年6月11日18时开始，天水台地电阻率再次出现异常波动变化，7月22日距该台156 km发生岷县-漳县M_S 6.6级地震.采用天水地电台井下不同时段（凌晨2点和全天）和不同深度（6 m和100 m电极）观测的地电阻率数据对比分析这两次地震前后地下介质的电性变化，深部记录到明显的异常变化；用小波（db4）分解发现在芦山M_S 7.0和岷漳M_S 6.6级地震前视电阻率的细节部分的形态是连续的振荡，尺度部分出现了趋势性似“漏斗”变化形态，与过去强震震例形态具有相似性、重复性.深井地电观测技术的应用，减小了地面离散电流影响，直接观测探测层介质的电性变化，是探索预报地震的新思路、新方法.

利用直流电法技术在探测煤矿岩层富水性时，顶板或者底板的低阻异常体彼此容易引起旁侧干扰，传统的数据处理过程并没有对其处理，致使成果图中出现一些假异常，给解释工作带来很大困难.为了准确探查目标区，本文基于以上问题，利用ANSYS软件自带的APDLP模块进行编程，建立全空间环境下不同位置异常体的三维模型，使用三极装置模仿现场数据采集，提取模拟数据并成图，得到不同位置异常体电阻率变化曲线，分析电阻率曲线变化特征，剔除旁侧干扰，为准确探测目标区岩层富水性打下基础.

受地下介质吸收衰减及环境噪声的影响，地震反射波的频率主要集中在中低频，且频带较窄，信噪比较低.反褶积方法是解决此类问题的重要手段，而谱模拟反褶积方法因克服了传统反褶积的假设条件“反射系数为白噪声”而备受推崇，但子波振幅谱无法准确获取的缺陷限制了其应用.为此，在传统的谱模拟反褶积方法基础上进行改进，提出了一种基于二阶谱及多阶微分融合的频谱拓展方法.微分算子在频率域具有单调递增的线性特征，可提高信号的高频成分并压制低频成分，即具有分频属性，且反映频率的高低与微分阶数成正比.以期望子波振幅谱为约束条件，对不同阶微分信号的振幅谱进行融合，可获得精确的宽频地震资料，避免传统谱模拟反褶积方法在求取子波振幅谱过程中存在的误差.经过对薄互层模型及实际地震记录的试算，获得了比传统方法更好的效果，证明本文方法对提高地震资料分辨率比传统谱模拟反褶积方法更加有效.

研究地震波原始记录特征，可为提高地震波层析成像探测地下孤石的精确度提供理论基础与科学依据.论文首先引用一地震波层析成像探测孤石的实例，并对其进行反演分析；然后对原始数据进行频谱分析，得出频谱图中高频能量强弱与地下介质高、低速介质分布有关；再分析单道地震波记录中的初至畸变与地下介质岩性突变异常相关，从而推测地下孤石分布的位置；最后经钻探成果资料的验证，充分说明地震波波场规律准确合理以及层析成像反演结果的精确度.

叠后地震反演技术自提出以来，在储层预测和评价、油藏特征描述等方面得到了广泛的应用.叠后地震反演可以相对快速地将地震波形信息转换为具有地质意义的波阻抗等信息，指导储层的识别与刻画.因此叠后地震反演技术在油气勘探中发挥了十分重要的作用.本文首先就叠后地震反演技术的起源、分类做了简要介绍；然后对影响反演结果的因素进行了归纳，总结出叠后地震反演结果主要受地震频带宽度、子波、地质层位和井信息这4种因素的影响，并系统梳理总结了每种影响因素在叠后地震反演中发挥的作用和目前在优化反演结果中所用的方法和技术；接着分析了反演过程中构建的低频和高频分量是造成叠后地震反演多解性的主要原因，介绍了相关研究成果；最后点明了现阶段叠后地震反演技术存在的问题并展望了其发展趋势.

中国东部某油田X油层为近岸水下扇及扇三角洲砾石质沉积，沉积旋回性较差，给高分辨率层序地层学分析带来较大难度.以声波时差曲线资料为基础，应用Morlet一维连续性小波变换分析其所包含的旋回信息，由其获得的小波系数曲线具有良好的旋回性，并且与基准面旋回有较好的相关性.通过小波系数曲线识别的旋回称为小波旋回，统计小波旋回的数量及厚度，应用Fischer图解分析X油层长期基准面旋回的变化.研究表明，X油层由两期长期基准面旋回组成，即仅包含下降半旋回的不对称旋回和仅包含上升半旋回的不对称旋回.结合取心井的长期基准面旋回识别可知该方法识别的长期基准面旋回与由岩心识别的结果有着较好的一致性.在高分辨率层序地层对比中，可先通过Morlet小波一维连续性变换结合Fischer图解分析剖面内多井的长期基准面旋回变化，即识别异旋回变化，并通过Fischer图解异常井识别剖面中的异常处，分析自旋回变化对异旋回的干扰作用，从而辅助区域高分辨率层序地层的对比.

物探中的面波一般认为是干扰波.从理论上研究了瑞利面波在地表介质中的分布和传播特征的基础上，认为可以利用瑞利面波对表层岩土介质进行分层.通过工程实践证明，瑞利面波在浅部的地基勘察中是一种有效的方法，在地表岩土分层等方面有比其他方法更好的效果.另外，由于瑞利面波波速和横波波速的数值上的接近，使得在一定条件下可以代替跨孔横波测量，该方法是一种值得进一步研究和推广的方法.

针对常规岩性识别方法在复杂储层的非均衡测井数据准确率不高的问题，本文提出了一种面向复杂储层非均衡测井数据的多层BP神经网络的岩性识别算法.根据测井数据的特点及测井数据间的非线性关系，对测井数据进行均衡化处理，利用多层BP神经网络进行逐层岩性识别.在13个含油气盆地的7793个地层元素测井数据中测试表明，本文提出的方法在数据非均衡比达到1：6的情况下，岩性识别的符合率仍能达到92%以上，在复杂储层的岩性识别方面具有很好的应用前景.

在海洋地震勘探中，水层多次波是一种常见的干扰波.水层多次波的存在常常会造成地震资料分辨率降低，损伤地震资料频带，产生虚假同相轴等假象，严重影响波组特征与地震资料解释.SRME（Surface Related Multiple Elimination）和MWD（Model-based Water-layer Demultiple）方法的提出为多次波预测压制提供了有效的解决方案.但SRME方法并不能适用于浅水以及起伏海底的OBC（Ocean Bottom Cable）观测数据的多次波压制，而常规的MWD方法构建格林函数进行多次波预测时仅仅考虑了地震波在传播过程中产生的时移和几何扩散等运动学特征，不能很好地将多次波进行精确的重建.为了解决上述问题，本文基于克希霍夫衍射理论在格林函数中加入角度算子，使预测结果更加准确、更具有动力学特征，并根据多次波射线路径提出了一种相对更加灵活的适用于浅水的水层多次波预测方法，精确预测了水层多次波，结合曲波域多次波提取技术使水层多次波得到了有效压制.

本文使用M_WP震级测定方法，对地震参数自动测定系统进行了改进，实现了对全球M_W≥6.0地震震级更快更精确的自动测定.与传统的M_L、M_S等震级测定方法相比，M_WP震级测定方法有2个显著优点：①由于只使用P波列，因此该方法可使用S波或面波限幅记录，可用波形资料较多；②选取的时间窗位于S波之前，震级测定速度更快.对地震参数自动测定系统在2014年9月22日至2015年12月22日测定的254个全球M_W≥6.0地震参数进行分析，结果表明，M_WP与全球矩心矩张量（GCMT）产出的M_W的一致性较好，无明显系统偏差，86.2％的M_WP与M_W的偏差绝对值小于等于0.3，可在震后平均531 s获得全球地震时空强参数.中国地震台网对全球中强地震时空强参数的自动测定与准实时地震信息服务，对于提高中国地震台网对全球地震的应急处置能力，提升中国在国际防震减灾领域的影响有现实意义.

准确地测量煤层气储层的声波时差是提高煤岩力学参数、地应力计算精度的保障，进而为压裂施工设计提供测井技术支持.煤岩性脆、机械强度低，钻进过程中不可避免地会出现井壁坍塌、扩径，致使声波时差测井值受扩径的影响在所难免.现有声波时差测井扩径影响校正方法多针对的是石油领域的砂泥岩剖面而提出的，专门针对煤层气储层的方法尚不多见，现有方法是否适用于煤层气储层不得而知.鉴于此，本文以鄂东气田韩城矿区为例，采用统计方法对研究区主力煤层的声波时差、井径测井响应特征进行了翔实剖析，发现扩径严重的煤层气储层声波时差较大.通过对常用声波时差扩径影响校正方法进行系统梳理和深入分析，得知其在煤层气储层中的适用性.优选适用性较高的频率法，对研究区煤层气储层进行了扩径影响校正.结果表明，校正结果较实测值低、且与实验室分析化验值较为接近，表明频率法能够较有效地提高声波时差测井扩径影响的校正精度.

叠前弹性反演是目前岩性气藏储层预测的主要技术，仅仅使用纵波阻抗反演预测储层在理论和准确性方面都存在着一些不足，反演的多解性更是其致命的缺陷.本文从横波测井资料不同岩性、流体的岩石物理参数分析入手，优选能够区分岩性和流体的最佳敏感弹性参数，通过叠前反演获得反映储层岩性和含气性的弹性参数体，最后进行地震弹性参数交汇解释预测储层和识别流体.将纵向分辨率较高的测井岩石物理参数分析和横向分辨率较高的地震叠前反演结合起来，应用多个弹性参数，明显提高了储层预测的精度.地震数据中的AVO信息得到了充分的应用，采用纵波独立变量求解Zoeppritz方程.为有效储层预测和流体识别探索出了新途径.在靶区利用叠前弹性纵横波速比的属性，刻画出五级层序单砂体，在此基础上确定建议的水平井井位及其轨迹，通过叠前弹性反演比P波数据独立反演钻井成功率提高了10%以上.

储层微观孔隙结构是影响油气富集与油气田开发效果的内在因素.为探讨深层砂岩油藏储层孔喉参数特征及分布规律，应用铸体图像分析技术、高压压汞技术对渤海湾盆地东濮凹陷濮城油田沙河街组深层砂岩油藏储层孔喉特征参数进行了研究.铸体图像分析技术研究表明，储层物性与孔隙半径、喉道宽度呈正相关关系；面孔率参数与孔隙度、渗透率相关性较好，面孔率较相应的孔隙度参数小；比表面、形状因子与其储层物性参数不相关，储层孔隙、喉道形状无规律；由特低渗至高渗储层，孔喉比参数无明显变化趋势，孔喉配位数呈增大趋势，孔喉均质系数、分选系数、变异系数规律性不强.高压压汞资料分析研究表明，储层最大喉道半径、平均喉道半径、主流喉道半径、主流喉道半径下限值、最小可流动喉道半径等均与储层岩石的渗透率参数呈正相关关系；平均水力半径与平均喉道半径呈正相关关系；储层岩石比表面与渗透率参数呈负相关关系.基于高压压汞资料，建立了渤海湾盆地东濮凹陷濮城油田沙河街组深层砂岩油藏储层孔喉参数预测模型.

激电测深方法是一种典型的地球物理勘探方法.它被广泛应用于金属矿勘探及地下水勘探中.对称四极测深方法是野外激电测深的主要方法之一.理论上，激发极化方法很少受到地形的影响，主要是因为激发极化方法的基础是地下极化体受到激发电流的激发而产生的极化效应，从而产生二次极化电流，极化率与激发电流的大小没有直接的相关性.但在实际的应用中，由于地形条件的变化，可能导致测深装置的装置系数发生变化，人为的因素可能导致测深的拟断面图发生畸变，影响测深结果的解译.作者通过理论模型的推导方法，形象直观的演示了单斜地形条件下，对称四极激电测深拟断面图发生变形的过程.并通过新疆某地钨矿实例，说明了单斜地形条件下，对实测对称四极激电测深拟断面图进行修正的重要性.

南黄海中部隆起发育巨厚的中、古生界海相碳酸盐岩地层，油气勘探前景良好，但地震资料品质差，中、古生界地震数据信噪比低导致残留盆地构造落实困难，长期制约南黄海油气资源潜力评价研究.本文首先运用有限差分方法开展南黄海中、古生界海相地层地震波场反射特征模拟分析，认为中部隆起浅层存在强反射屏蔽层、多次波特别发育、深层有效反射能量弱是影响地震成像质量的主要原因.为了从采集环节提高原始数据质量，引进立体震源激发、双检波器接收、宽线采集和海底电缆等新技术，从震源端、接收端和观测系统几方面进行技术优化组合，联合发挥新采集技术的优势，使用立体震源拖缆宽线采集和海底电缆双检宽线采集技术在南黄海中部隆起分别开展采集方法试验，获得的新资料中、古生界地震反射信噪比和分辨率比以往的老资料更高，成像品质更好，表明新技术值得进一步推广应用.

地震相分析技术并不是陌生的的事物，通常在地震资料解释时已经被不自觉地大量使用.地震相分析技术忠实于地震信息本身，克服了地震反演技术的某些缺陷，是研究沉积相和储层预测的重要手段之一.在做地震相分析过程中一般会遇到多解性问题，不同处理机构使用的软件和处理流程会有差异，处理当中使用不同替换速度和显示方法会产生有差异的时间剖面，这也会对地震相分析造成不同解释，即便使用分析软件依然会加入人为的不确定因素，对地震解释产生干扰.本文针对以上问题进行深入细致地探讨研究，有效地避免以上因素造成的地震相解释的多解性，从而达到对地震成果更为科学准确的解释，以便更好地获得更为准确的地质成果.本次探讨对破解这一难题做出了有益的探索.在这一领域内有重要的理论和实践的意义.

多道瞬变电磁法（Multi-transient electromagnetic method，MTEM）最早由英国爱丁堡大学学者提出，该方法不仅融合了地震勘探中的数据采集和处理解释方法，而且把电磁法勘探中的几何测量和感应测量结合在一起，它是目前石油和矿产资源勘查领域具有发展潜力的电磁勘探方法.本文首先对MTEM方法的提出和发展过程进行了回顾，然后分析了其采用大功率接地源形式、伪随机码发射源、多道观测、类地震资料处理等特点等.最后介绍了采用MTEM在陆地、海洋等勘探环境下进行的探测和监测实际勘探例子.该方法成功的应用，为推进我国多道瞬变电磁深部探测系统研发起到了积极的作用.

在重磁等离散数据处理中，通常需要首先按预设网格对离散数据进行网格化，继而进行后续处理.当野外测量途径沼泽、水域、凹陷等不能直接获取测量数据时，网格化后的数据在该区域通常表现为数据空缺，常规处理如此尚可，但若资料进行场源反演等特殊计算时，需要将空缺补全，本文则针对此问题进行研究.本文介绍了一种基于2D傅立叶变换的凸集投影迭代算法，能够直接对网格数据进行计算，无需坐标信息，直接补全缺失数据.该方法具有计算直接、简单、精算精度高的优点.实际数据对比分析表明，在足够的计算迭代后，计算结果数值精度与最小曲率方法相当.

微观剩余油形成机理、赋存量以及空间分布是油田评价储层不同开发阶段含油性、提高采收率的重要研究内容，由于微观剩余油尺寸较小，影响因素复杂，需要借助特殊的方法进行研究.本文从微观剩余油研究的手段入手，将微观剩余油研究分为物理实验技术和数值模拟方法，并探讨了各种方法的优缺点.物理实验技术主要包括传统光学技术、扫描电镜技术、激光共聚焦技术、CT技术、核磁共振成像技术；数值模拟方法主要包括基于网格化方法、无网格化方法、孔隙网络方法等.结合国内外研究现状的综合评述，对两类微观剩余油方法进行展望，指出微观剩余油研究对探勘和开发的重要性，认为CT技术、核磁共振成像技术、格子玻尔兹曼方法和孔隙网络方法是未来微观剩余油研究的主要手段.

由于鄂尔多斯黄土塬探区的地貌特点和表层复杂的地震地质条件，地震资料存在很严重的静校正问题；层析反演静校正和剩余静校正基本解决了短波长静校正，但仍有部分长波长静校正未解决，因此，识别和解决残留的长波长静校正问题，恢复地层真实形态是地震资料处理的重点内容之一.本文系统地总结了长波长静校正常用方法的三种思路及其适用限制，在分析长波长静校正成因的基础上，详细给出了五种长波长静校正问题的识别方法：水平叠加剖面法、共炮检距剖面法、分偏移距叠加法、地形相关法、交会图法，并对这些方法的应用效果及其适用条件进行分析研究，最后提出采用测井实钻深度约束的井控静校正方法消除剩余长波长静校正量.应用表明，识别方法可以准确地辨别长波长静校正问题，而且井控静校正能有效解决鄂尔多斯黄土塬长波长静校正问题，效果显著，为长波长静校正研究提供了借鉴和启示.

综合利用三维地震、钻井和测井等资料，通过地震层拉平法和印模法进行佳木河组古地貌恢复.在分析古地貌特征和油气藏分布关系基础上，系统总结了古地貌对油气藏的控制作用.研究结果表明：金龙2地区二叠系佳木河组古地貌整体呈现出“凹-隆-坡”的格局，不但控制着佳木河组沉积类型和岩性，同时控制着优质储层的发育和展布，古地貌较高部位为油气优先聚集部位，同时受长时间风化淋滤及后期构造运动影响，形成溶蚀孔和裂缝发育的双重孔隙介质储集岩，为油气的聚集成藏提供了空间，是油气勘探的有利区域.在此思路指导下，取得金龙2地区勘探的重大突破，发现整装油田，对准噶尔盆地西北缘和类似区块的油气勘探有着积极的指导意义.

致密砂岩孔喉细小，孔隙结构和孔隙表面性质复杂.深入理解电学参数变化规律对认识储层孔隙结构和含油气饱和度具有重要意义.本文选取鄂尔多斯盆地上古生界二叠系某致密砂岩气藏18块岩样，采用自吸増水法建立含水饱和度，测定岩样原地有效应力25 MPa下的电学参数，并采用压汞实验分析了岩样孔隙结构.原地有效应力下，致密砂岩的岩性系数a大于1、b小于1，胶结指数m、饱和度指数n均小于2，反映出致密砂岩的次生孔隙类型和片状孔喉特征；渗透率增加，岩性系数b缓慢增加，饱和度指数n主要介于1.0~1.5之间；在对数坐标系中，低含水饱和度阶段，部分岩石电阻率增大系数与含水饱和度的关系线发生弯曲，出现非阿尔奇现象；高含水饱和度阶段，随含水饱和度增加，部分岩石电阻率增大系数与含水饱和度RI-S_w关系线出现饱和度指数降低的非阿尔奇现象.低含水饱和度阶段，岩石孔隙表面的水润湿性是RI-S_w曲线向下弯曲的主要原因；孔喉连通性差、非均质性强的部分水湿岩石的RI-S_w曲线可能向上弯曲；致密砂岩的进汞中值压力高，孔喉非均匀性强，水在岩石中不均匀地分布，含水饱和度大于（70%~90%）后，RI-S_w曲线出现平缓折线，该阶段的n值远小于2.

目前地震反演方法广泛应用于储层预测，并已取得重要进展.常规反演技术以测井数据为约束，有效结合测井资料与地震资料的优势频段信息，根据反演结果波阻抗的差异区分储层.但在复杂地质条件下薄储层砂泥岩波阻抗信息较为接近，反演结果难以满足储层精细刻画要求，为此在已有波阻抗信息的基础上进行神经网络岩性反演，将波阻抗等地震属性转化为与岩性更密切的伽玛数据体，使地震反演的地质属性与测井标定的地质属性达到最大程度的相关，从而提高对簿储层的识别能力.实际资料的应用效果表明，该方法较为准确地实现了对簿储层的精细刻画，为非构造油气藏的勘探提供了重要依据.

乌兰花凹陷位于二连盆地南部温都尔庙隆起上，是白垩纪开始形成的一个陆相湖盆，主要发育阿尔善组四段和腾格尔组一段.阿尔善组四段沉积时，凹陷断裂活动剧烈、沉降速率高，凹陷整体以深湖-半深湖环境为主，发育规模小、沉积时间短的扇三角洲、近岸水下扇和湖底扇.腾格尔组一段沉积时，断裂活动依然剧烈，但在凹陷南部陆源碎屑物质的供给率大于凹陷的沉降率，因此发育大面积的扇三角洲沉积；而在凹陷北部陆源碎屑物质供给仍然较少，为深湖-半深湖环境.通过对已有钻井的分析发现，在阿尔善组四段，砂体的展布主要受古地形的控制，有利储层主要为湖底扇的辨状水道砂体；而在腾格尔组一段，砂体的展布主要受沉积物供给和古地形的控制，有利储层主要为扇三角洲前缘水下分流河道砂体和席状砂砂体.

地震速度体建模是海洋深水区地层深度预测的有效方法，而基于井控层控的速度体建模方法能够进一步提高地层深度预测的精度.本文对该技术的关键要素进行了深入研究，分析了速度体优选、中值滤波处理对地层深度预测精度的影响规律.结果表明：通过地震速度体的优化，选取合适的滤波窗口及滤波次数，目的层的地层预测深度相对误差能控制在0.3%左右.

介绍了一套矿井瞬变电磁合成孔径成像数据处理计算方法及数据处理系统，该数据处理系统实现了对探测目标的处理解释和精细成像.介绍了瞬变电磁的视纵向电导微分成像法和人机对话计算机自动反演解释方法；阐述了瞬变电磁多用途处理解释系统的设计方法；通过对模型计算和实测数据的处理，做出视电阻率断面图、微分电导图、合成孔径成像图，通过对图形的比较分析以及根据验证成果的对比，证明该软件及数据处理方法达到了提高信噪比、提高分辨率的目的.

莺山地区火山岩的岩石类型复杂，区域分布状况不均衡，岩性横向变化快，物性致密，火山岩油气藏勘探难度大.火山岩喷发特征研究能够揭示火山岩空间展布规律和不同岩性组合的成因联系，能够为火山岩储层勘探提供有效的指导.通过钻井、测井及三维地震等资料的综合分析，将莺山地区营城组火山岩划分为三个旋回，六个期次.在精细分期次层序约束的框架下，利用相干体技术和趋势面分析法并结合火山机构在地震上的响应特征，分期次地识别火山口及火山机构，通过分析各个期次火山机构分布及演化特征开展本区火山岩喷发特征研究，总结了本区火山岩喷发规律.研究结果表明：莺山地区营城组火山岩喷发具有阶段性和差异性，各期次喷发强度差异大，总体表现为逐渐增强的趋势，旋回内部表现为先强后弱的特征.方向由东南向西北迁移，主要形成东、中、西三个大的火山机构发育带.

深水区受钻井资料少、中深层地震资料品质差和速度场求取困难等客观因素影响，常规的烃源岩预测方法受到限制.文章研究了白云深水区利用纵波阻抗与烃源岩TOC关系进行海相烃源岩预测的方法，提出了一种少井条件下井震联合预测烃源岩TOC的技术流程.首先，通过井曲线多属性融合技术预测连续的TOC曲线（TOC测井预测）；其次，将预测的TOC曲线与弹性参数交会分析，得到烃源岩TOC与纵波阻抗的拟合关系（烃源岩岩石物理分析）；然后引入无需井约束的高精度网格层析速度反演求取速度谱，用于波阻抗反演（地震反演）；最后基于拟合关系和波阻抗反演结果预测烃源岩品质.实际数据无井约束波阻抗反演结果与井上TOC曲线关系匹配较好，验证了井震联合预测方法的有效性.

地震波速度是联系地层界面深度与地震波反射时间的纽带，更是时深转换的桥梁.井震联合速度建模可以分别采用以地震为主的速度建模方法（叠加速度分析、偏移速度分析、层析速度反演等）和以测井为主的速度建模方法（克里金估计法、随机模拟和随机反演法等）.以地震为主的速度建模方法建立的速度场横向连续性较好，但算法稳定性和纵向精度等有待进一步提高.以测井为主的速度建模方法建立的速度场精度较高，可靠性好，但计算效率仍需改善.通过加强井震资料之间在不同尺度和频率特征方面的匹配，并在相关方法中加强约束条件的使用能够有效提高井震联合速度建模的准确性和可靠性，进一步加强时深转换过程中的不确定性分析，有助于提高利用井震联合速度建模开展时深转换的精度.

源储配置关系是致密油评价的核心组成部分.以鄂尔多斯盆地延长组长7段的岩心、测井资料为基础，经岩-电关系分析，优选深感应电阻率（RILD）与声波时差（AC）测井参数曲线重叠图法来识别烃源岩，并结合地球化学参数进行烃源岩品质评价；同时，开展砂体结构特征研究，并在单井、连井剖面中综合分析烃源岩品质、砂体结构特征、源储配置关系及含油性.研究表明：1）延长组长7段烃源岩发育段在深感应电阻率（RILD）与声波时差（AC）测井曲线重叠图上存在明显幅度差，累计厚度一般5～70 m，分布面积达10×10⁴ km；岩心分析及测井模型计算TOC值一般2%～20%，平均11.6%，TOC在平面上分布具较强非均质性；基于测试分析数据和实际生产需求，把鄂尔多斯盆地长7段泥页岩分为4类，优质烃源岩：TOC>10%，中等烃源岩：6% < TOC < 10%，差烃源岩：2% < TOC < 6%，非烃源岩：TOC<2%.2）影响鄂尔多斯盆地长7致密油富集程度的关键因素是烃源岩有机碳含量，其次是砂体结构，以及砂体与烃源岩之间的距离.一般在优质和中等烃源岩发育区，紧邻烃源岩的块状砂体的每米日产油指数（PI）一般大于2.0 t/m·d，远离优质或中等烃源岩的块状砂体PI一般为1.5 t/m·d；不论层状砂体与烃源岩的距离远近，PI一般均为1.0 t/m·d.差烃源岩发育区，紧邻或远离烃源岩发育区的块状砂体、层状砂体一般均为差油层或干层.

随着勘探对象的复杂程度不断增加，地震数据处理对偏移成像技术的要求逐渐从以构造成像为主发展到以岩性参数估计为主.Kirchhoff叠前时间偏移提供的成像道集保幅性评价对于后续的AVO分析和储层预测至关重要.本文以渤海海域渤中28构造区地质结构为基础建立数值模型开展三维波动方程正演模拟，基于三维模型数据研究了偏移速度精度及偏移孔径对Kirchhoff叠前时间偏移保幅性的影响，研究成果对实际资料的处理有一定的指导意义.

黄土塬地区进行的煤田三维地震勘探中，往往受到各种复杂条件的限制，使野外地震记录信噪比非常低，寻找一个适合该地区的地震数据综合处理技术非常重要.以山西省某煤田黄土塬区野外采集的三维地震数据为基础，针对黄土塬地区的覆盖层厚度变化剧烈、地形起伏变化大和煤层埋藏深度浅的特点，采用除了常规的三维地震处理流程之外，重点采用炮偏校正建立三维空间属性，合适的静校正参数和预测反褶积处理技术，利用高精度多次速度分析和三维一步偏移技术等处理措施，使得处理后的地震记录品质和分辨率均得到提高，为地震数据的解释奠定了基础.

大地电磁测深二维正则化反演方法常见的有NLCG（非线性共轭梯度反演）和OCCAM反演等.NLCG反演速度较快，但较依赖初始模型和经验参数输入；OCCAM反演对初始模型和参数依赖较弱，且效果平滑度、与模型的拟合度较好，但是速度慢、计算消耗大；本文采用综合反演法（NLCG2OCCAM，NLCG的反演结果作OCCAM反演的初始模型），旨在结合二者的优势，避免其短板.对典型模型分别进行了TE、TM、TETM三种模式的试算，结果显示综合反演法效果比只进行NLCG反演好，收敛速度上比单独进行OCCAM反演快，从而削弱由于NLCG人为经验参数输入及初始模型带来的影响，同时也能满足速度的需求.通过这些研究，可以对野外大地电磁资料处理与解释提供参考，从而更好地利用其测深资料.

自然电场对多种地下污染物敏感，开展相应的场源反演成像研究可帮助有效监测污染源活动.把目标区域内的多种自然电场场源进行统一处理，利用有限单元构建二维地电模型，实现自然电位正演的高精度计算.采用最小二乘正则化反演迭代，实现自然电场场源的二维反演.在设计二维自然电场场源反演算法的基础上，利用加入高斯噪声的合成模拟数据，对反演算法进行测试.测试结果表明：基于有限单元二维模型的最小二乘正则化反演算法能有效地实现对自然电场场源的反演成像，并能准确地确定自然电位异常源的位置和深度，且算法收敛快速稳定，具有一定的抗噪声能力.

为了有效的进行井地电法勘探，本设计以ARM7系列的LPC2368为主控芯片，配合LCM12864液晶显示屏和4*4阵列式键盘，用C程序设计语言进行了井地电磁发送机嵌入式人机交互软件程序设计，以实现实时更改发送参数，实时监测并调整发送机状态，从而提高勘探精度和效率的目的.针对井地电法勘探中的实际需求，要求电磁发送机人机交互软件能够实现包括修改发送频率、改变发送模式、GPS对钟、显示当前时间及电池电量等功能.经室内及野外实验证明，人机交互软件编程思路新颖，程序运行稳定可靠，能够满足井地电法勘探过程中对发送机的需求，具有一定的借鉴和参考价值.

未爆弹严重威胁人类的安全，瞬变电磁是一种对其有效的探测方法.探讨了瞬变电磁波场变换理论，实现了对瞬变电磁信号中波场特性的提取，提出了基于虚拟波场波形特征的速度分析反演成像方法，计算了三维数值模型和水槽物理模拟数据的反演结果，取得了良好的成像效果.结合未爆弹探测的工程实例，对瞬变电磁虚拟波场反演成像方法的实用性和有效性进行了验证.研究表明：瞬变电磁虚拟波场反演成像方法能够解决微小低阻异常体精确定位的难题.

应用微破裂向量扫描技术的必要条件是避免、去除、和压制干扰信号以获得较小振幅的随机记录，故其工程化中的核心任务是尽力提高记录数据中的有效信噪比；而最关键和基础性的环节是数据采集，这也是当前微震监测的最大问题.应用向量扫描的专用微震监测仪器应当适合地表接收具有剪切成分的微弱地震信号、可独立布设、和无线高速传输数据，以适应地表恶劣监测环境和对监测的常规合理要求.记录仪和检波器参数或性能，均应围绕这些要求设计和研制；特别的，检波器应具有较高的灵敏度、恰当的3D地面运动响应频率范围（较低的自然频率）、与大地高度耦合为一个整体的特性.在地表实施向量扫描的理想微震监测台网，作为努力方向，应当是：每个台点非常安静；台点尽可能接近目标；台点越多越好；和台点均匀分布并包围覆盖监测目标地表投影点（域）.为满足向量扫描应用的必要条件、适合地面监测环境、并照顾到对监测方法的常规要求，除按理想微震监测台网的条件去努力外，实际应用时，台网布设原则应当是：（1）台点距诸如压裂车等强干扰源的近边界约在1 km；（2）排除监测区域内所有强干扰源影响范围后，以满足安静点数值定义布设台点；（3）台点距强干扰源的远边界，应服从安静点定义和越接近目标越好的原则.

研究断层系统中局部断层破坏过程中事件释放能量的大小、事件的尺寸及断层活动顺序对于地震及矿震等自然灾害的预防具有重要意义.本文考虑了事件的尺寸，对Z字形断层系统中一些量的演变规律进行了统计.研究发现，各条断层上事件的数目小于剪切破坏单元的，二者具有类似的变化规律；位于标本中部的断层B上事件的最大尺寸变化晚于折拐断层A+D上的，更晚于长且平直断层C上的，但增加非常迅速，断层C和A+D的破坏造成了断层B的破坏，反过来，又引起了自身的进一步破坏，这类似于一个正反馈过程；标本中事件的b₀值（事件的频次-能量释放关系的斜率的绝对值）先增后降，直到趋于稳定；在不同断层上，释放高能量的大事件的数目和尺寸可以小，也可以大；在某条断层上，释放高能量的大事件的数目和尺寸较大.通过对各条断层上大事件释放能量的统计，获得了断层的活动顺序.

质子旋进磁力仪是根据拉莫尔旋进效应设计的精密静磁测量仪器，具有高精度、高灵敏度、携带方便等优点，广泛用于地质调查、矿产与油气勘探、考古、未爆炸物探测、沉船打捞等领域.灵敏度作为磁力仪的一个重要指标，对其性能具有决定作用.本文以一款新型质子旋进磁力仪为例，讨论高灵敏度质子旋进磁力仪的设计.在详细描述质子磁力仪的工作原理、仪器设计与测试之后，本文重点讨论了磁力仪灵敏度评价方法和测试结果.实验结果表明：在极化电流为0.8 A，极化时间为1.6 s时，新型质子磁力仪的信噪比可达27/1，灵敏度可达0.1 nT.