志留系致密砂岩储层是顺9井区下古生界碎屑岩勘探的重点领域，柯坪塔格组下砂岩段良好的油气显示表明该区志留系地层具有巨大的油气潜力。岩石力学及地应力等岩石物理特征研究对该区志留系深层（＞5000m）致密储层的有效开发具有现实意义。该论文在收集研究区（塔中顺9井区）测试资料、地质分析资料及工程资料基础上，同时开展了所取样品的物性测试、单轴及三轴条件下岩石力学测试、差应变、声发射及古地磁测试等，获得了大量单轴及三轴条件下岩石力学数据及地应力大小及方向数据。在获得这些参数基础上，利用测井法对顺9井区志留系目的层的纵向力学参数及地应力进行了解释，同时建立了三压力剖面，从而可以为后续工程施工或安全密度窗的确定提供参考。研究中认为高温-高压、及地层水条件会导致志留系地层岩石力学参数及地应力发生一些复杂变化。该区志留系地层应力状态为：σv＞σH＞σh，为正常压力系统。水平最大主应力的方向为北东向，部分地区由于受大断裂的影响可能会略微发生偏转。分别讨论了目的层岩石力学参数、地应力及三压力中坍塌压力与岩性之间的关系，认为岩石的杨氏模量、泊松比、抗压强度及抗张强度4个参数与岩性之间相关性较好，而内聚力和内摩擦角与岩性之间相关性不是很显著；水平主应力大小与岩性之间存在相关性，一般泥岩层段应力值略小于临近的砂岩段，但随着深度的增加，两者关系复杂多变。根据主应力大小可以对地下岩体或断裂的活动性进行表征；坍塌压力与岩性的关系为:泥页岩地层的坍塌压力一般大于孔隙压力，而砂岩地层的坍塌压力小于孔隙压力。探讨了非线性准则在岩石力学参数预测中的应用及不同非线性准则之间预测精度的对比。结果表明，非线性准则在预测岩石力学参数时可以具有较高精度，从而扩展了岩石力学参数的计算方法，但这些方法的适用性仍需近一步检验。本文研究对油田后期工程施工、参数优化、水平井定向、储层改造等方面具有一定参考价值。