弱透水层是地下水流系统的重要组成部分,在含水层地下水的形成演化过程中起到重要的作用。其渗透性极低,是含水层的天然保护屏障,同时也保存着地下水形成时期的古环境信息。长期以来,相对于含水层地下水的水质、水量演化等方面的研究,弱透水层孔隙水（以下简称孔隙水）的研究进展缓慢,研究成果多集中在包气带或浅层饱水带,深层孔隙水的研究较少。明确弱透水层孔隙水的形成及演化过程,是认识弱透水层在水文地质研究中重要作用的关键。本文以苏北沿海平原为典型研究区,以弱透水层孔隙水为古环境记录的信息载体,通过多组室内实验及多方法的对比分析,确定了黏性土有效扩散系数D_e和渗透参数K的测定方法;在水化学及同位素分布特征的基础上,探讨了孔隙水的补给条件和盐分来源;结合沉积环境及历史古水文地质事件,构建了弱透水层–含水层系统孔隙水的形成与演化过程,判识了孔隙水的形成环境和时期。具体结论和认识如下:（1）孔隙水的形成条件。以盐城市SY1-250 m、SY2-120 m和连云港市SY3-350 m三个钻孔为例,通过对钻孔连续孔隙水矿化度（TDS）、主要离子(Cl^-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、Br^-)及氘氧同位素组分的分析,发现了不同深度孔隙水的盐分差别较大（TDS:0.03-26.1 g/L）,1号组和3号组孔隙水的高盐分分别主要来源于全新世（MIS 1）海水和晚更新世海侵（MIS 5）残余的海水,2号组孔隙淡水主要接受晚更新世冰期水的补给。（2）以Cl^-为示踪剂,利用混合平衡模型,确定了孔隙水中海水的混合比例。计算出研究区全新世（MIS 1）海水对孔隙水的贡献最高,最高约为82%;晚更新世海侵（MIS 5）海水的贡献总体低于5%。（3）孔隙水形成演化过程中的水岩相互作用。研究区不同盐分孔隙水的Na/Cl和Ca/Cl摩尔比变化各异,分析孔隙水ΔCa vs.ΔNa和(Ca²⁺+Mg²⁺-HCO₃^--SO₄^2-)vs.（Na⁺+K⁺-Cl^-）的关系,得出Ca-Na阳离子交换也是孔隙水形成过程中重要的水文地球化学作用,且在低盐环境中表现更为明显。（4）针对黏性土的低渗透特性和孔隙水运移参数测定的需要,本文自主设计研发了低渗透介质径向扩散实验仪,通过分析试样D_e和孔隙度的关系,验证了径向扩散实验测定黏性土D_e的可行性和准确性;同时,研发了低渗透介质高压渗透实验仪,对比分析了渗透实验、经验公式法及化学示踪法的预测结果,确定了低渗透介质K不同测试方法的适用条件;通过室内实验法得出,研究区弱透水层D_e数量级为1E-10 m²/s,K主要分布区间为2.61E-08–9E-12 m/s。（5）建立了弱透水层–含水层系统孔隙水Cl^-末次盛冰期以来垂向一维的运移过程。以3个重要的水文地质时期:末次盛冰期（约25–15 ka BP）–全新世（约10 ka BP）海退时期、全新世–AD 1128海侵时期,AD 1128–至今海退成陆时期为模拟阶段,结合室内实测弱透水层溶质运移参数,采用变化的模拟边界和初始条件,结果表明,实测数据与理论模拟结果拟合较好,指示扩散作用是苏北沿海平原弱透水-含水层系统Cl^-运移的主要机制,并识别了第Ⅰ承压含水层补给期为晚更新世末次盛冰期（约2.5–1.5 ka BP）,及全新世海侵海退的过程。