❶ 本書的研究思路、研究內容及研究方法
一、研究內容
針對目前農業節水及灌區地下水模擬研究中亟待進一步研究和解決的問題，本書以陝西省涇惠渠灌區為例，根據灌區的地下水開發利用實際情況，結合水文地質資料建立地下水數值模擬模型，分析預測不同農業節水措施對灌區淺層地下水的影響，並提出灌區適宜的節水方案。具體內容主要包括五個方面。
1.利用ArcGIS技術研究灌區水循環要素的空間分布特徵
根據灌區水文氣象和地下水觀測資料，運用Mann-Kendall法、Spearman秩相關法及R/S重標極差法等方法對灌區蒸發量、降水量、涇河徑流量及其他氣象因子進行趨勢分析，利用ArcGIS地統計學方法對灌區水循環要素進行空間分析，為地下水資源合理開發利用提供准確翔實的基礎數據。
2.灌區農業節水對淺層地下水系統的影響分析
在調查統計節水改造和地下水開發利用現狀的基礎上，從灌區干支渠道襯砌改造、農業種植結構調整、節水型灌溉制度等方面研究農業節水措施對灌區淺層地下水系統的影響。
3.基於鑽孔資料和GMS的灌區淺層地下水含水層空間結構變化可視化模型
根據灌區已有地質、水文地質鑽孔資料和研究成果，系統分析灌區典型剖面鑽孔岩性、岩相等資料，參考地震及其他相關物探等資料，刻畫灌區地下水系統地質、水文地質結構及其空間展布，建立灌區地下水系統三維空間結構模型。
4.灌區淺層地下水數值模擬模型
根據灌區水文地質勘探、水文地質試驗以及地下水長期觀測等資料，分析灌區地下水流動場、水化學場及水文地質參數演變等，查明地下水補、徑、排條件。在此基礎上，分析灌區地下水補、徑、排條件變化及其原因，綜合灌區地下水補、徑、排條件、生態水位及工農業需水量分析成果，建立基於GIS面向水資源合理配置的地下水數值模型，實現地下水資源的持續動態評價。
5.基於地下水模型的適宜農業節水方案及地下水合理開采模式
在灌區地下水現狀開采條件下進行模型預報，設計農業節水措施的不同方案，利用建立的地下水模擬模型對每一個方案進行預測，通過對預測結果的定量分析，提出灌區適宜農業節水方案及地下水合理開采模式。
二、研究方法
（1）應用ArcGIS技術和現場調查統計等方法，收集並整理灌區有關水文氣象資料，對灌區水循環要素空間分布特徵進行分析。利用主成分分析法分析灌區農業節水對淺層地下水系統的影響；
（2）利用灌區水文地質鑽孔資料，通過GMS軟體建立灌區淺層地下水含水層三維空間結構模型，尋求更為准確表達含水層空間結構的技術方法，揭示灌區含水層系統空間結構，為灌區地下水資源的開發利用提供依據；
（3）綜合應用ArcGIS，GMS，PMWIN軟體，利用VB程序語言改寫MODFLOW軟體中EVT蒸發蒸騰模塊的源代碼，使其能模擬非線性蒸發，利用灌區地下水水位觀測資料、田間試驗資料及節水改造統計資料等，針對灌區節水改造條件下水循環變化的實際情況，模擬分析農業節水措施對淺層地下水系統的影響。
三、技術路線
本書研究的技術路線如圖1-4所示。
圖1-4 研究技術路線 Fig.1-4 The framework of technical routes
❷ 研究內容、思路和方法
1.2.1 主要研究內容
以遙感、地質、航放、重磁、DEM 信息處理分析為基礎，以多源信息深入挖掘和深化應用為目標，以相山地區進一步找礦方向的釐定為目的，重點開展了以下研究工作:
圖 1.1 相山礦田鈾礦分布略圖
1.2.1.1 相山火山- 侵入雜岩總體形態研究
主要研究其形成背景、基底構造、形態特徵、與區域地層構造的關系和成因定位機制。相山火山- 侵入雜岩的總體形態研究是深部成礦條件研究的基礎。
1.2.1.2 新構造運動研究
通過 Landsat-7ETM+多光譜數據的圖像融合和 RGB 合成，對相山地區地貌景觀、岩性、線狀構造和環狀構造進行全面分析，並重點研究線狀構造的第四紀活動形跡，探討新構造運動對該區成礦幅度和礦床保存的影響。
1.2.1.3 相山西北與東南部的對比研究
相山鈾礦主要集中在西北部，南東部很少。筆者將進行構造岩漿發育特徵、遙感影像、重磁表現、基底形態、成礦特徵的對比分析，探索相山鈾礦空間分布差異性的主控因素。
1.2.1.4 侵蝕作用和保存狀態研究
礦床是地質作用的歷史產物，礦床形成後還會經歷各種變化和改造。相山礦田全盲礦床很少，礦床受到了不同程度的侵蝕作用。雖然以往礦床成因研究成果頗豐，但礦田的侵蝕深度以及保存狀態研究薄弱，因此筆者開展了侵蝕深度或侵蝕程度的評價研究。
1.2.2 研究思路
以地球系統科學理論為指導，在前人豐富資料、成果及野外調查的基礎上，採用空間資料庫技術、信息集成技術、三維可視化技術等，對相山火山- 侵入雜岩總體特徵及礦床保存狀態進行研究，為相山礦田深入找礦提供依據。
(1) 調研、收集國內外遙感、地質、航放、重磁、DEM 技術的發展態勢和技術資料，了解多源信息集成技術在地質勘查中的應用現狀和動態，明確技術關鍵，確定研究重點及所採用的 GIS 技術平台。
(2) 系統地收集相山地區區域地質、遙感、航放、航磁、地面物化探和水文地質等資料以及相關論文、專著。了解研究區的工作程度和研究現狀，成岩成礦方面存在的問題。
(3) 對收集的資料和數據進行數字化和影像化，構建相山地區空間資料庫。
(4) 在空間資料庫技術、三維可視化技術支持下，首先對相山地區積累的多源信息逐一進行單信息分析，然後進行多源信息集成處理。通過信息挖掘，發現規律，形成認識，並應用於勘查實踐。
技術路線框圖見圖 1.2。
1.2.3 研究方法
在文獻調研、資料收集、建立空間資料庫的基礎上，主要採用以下技術方法:
(1) 野外地質調查，包括地形、地貌、植被、新構造運動的調查，重點觀察主斷裂的活動形跡。
(2) 地質、ETM、航放、重磁、DEM 單信息分析。ETM 圖像處理在 Erdas imagine8.6 平台進行，通過增強處理、比值分析、主成分變換，提取線性構造和蝕變異常並進行地質分析; 航放信息採用能譜參數計算、圖像編碼等技術方法; 重、磁信息則採用不同高度的向上延拓和方向導數處理; DEM 主要採用地形形態分析等方法。
圖1.2 技術思路框圖
(3) 在空間資料庫等相關技術的支持下，將遙感信息與地質、航放、重磁和 DEM 數據進行集成處理，開展相山火山- 侵入雜岩總體特徵和侵蝕狀態保礦條件研究。信息集成是本次研究將要採用的主要技術方法，包括遙感與航空放射性信息的集成，遙感與重磁信息的集成，遙感與地球化學信息的集成，遙感與地質地理信息的集成。
(4) 採用 C 語言和 MATLAB 軟體開發平台相結合的方式，對地學數據進行三維可視化分析。
(5) 以基礎地質信息的深入挖掘為主導，結合其他地學信息和集成處理成果，開展相山地區關鍵地質問題的綜合應用研究。
本選題的創新點主要有:
(1) 研究思路上實現兩個轉移，即從單信息研究到多源信息的對相山地區的總體研究; 從成礦作用研究為主到成礦作用和保礦研究並重。
(2) 在研究內容上，注重了新構造運動和剝蝕狀態研究。
(3) 在研究方法上，側重於多源地學信息的綜合運用，其中傳統的地學研究方法與空間資料庫技術、信息集成技術相結合是本次研究的主要技術手段。
❸ 研究思路、研究內容與研究方法
層序地層分析的基本思路可概括為:從地表露頭或鑽孔岩心的研究入手，綜合利用鑽孔測井曲線和地震剖面資料，以沉積盆地整體性為著眼點，根據構造－沉積－熱體制以及沉積間斷和沉積環境演化特點將盆地劃分為不同層次結構的建造塊，然後詳細解剖不同層次或級別的建造塊的內外沉積構成，綜合解釋沉積體系和成因相的空間配置關系，在此基礎上，建立沉積盆地的等時地層格架和盆地演化模式，進而達到對盆地含油氣特徵的評價和預測。簡單地說，層序地層分析就是從沉積學和地層學兩方面對沉積盆地進行系統工程的研究，因此，層序地層分析更好地揭示了沉積體的空間分布規律，也更有利於含油氣盆地生儲蓋配套研究和儲集層的預測。
本書以層序地層學為研究主線，研究三亞組、梅山組、黃流組和鶯歌海組沉積體系構成，建立盆地等時地層格架，查明不同體系域內主要儲層砂體的分布，為該區儲層(儲集體)和有利的構造－岩性圈閉的預測提供地質依據。同時結合天然氣成藏條件分析，研究隱蔽油氣藏成藏特徵和規律，構建構造活動型盆地層序地層分析和油氣成藏模式研究的系統思路和方法體系。具體的研究內容和研究路線如下(圖1－5)。
1.區域構造與盆地內部構造演化特徵研究
考慮到鶯歌海盆地演化受區域構造活動的控製作用顯著，本書從區域構造活動入手，著重分析印支地塊的構造活動特徵以及對鶯歌海盆地的形成與演化的控制，以助於探討鶯歌海盆地的發育機制。此外，鶯歌海盆地內部構造特徵的分析是進行構造古地貌恢復以及層序地層解釋的基礎。
2.層序地層格架分析
應用層序地層學的基本觀點，以研究區常規地震剖面資料和高解析度地震剖面資料為基礎，根據層序界面的地震相特徵，並綜合考慮全球海平面變化特徵、鑽井標定等，進行層序地層的劃分與對比;根據地震反射特徵，結合強制海退的概念，進行層序單元內部構成的識別與解釋，通過地震資料的解釋建立盆地層序地層格架，以及反映各沉積體系域構成特徵的平面圖、剖面圖的編制。
同時，選取具有代表性的鑽井資料進行精細的觀察、分析，劃分不同級別的層序單元和沉積體系域。具體包括從岩性相、測井相、地震相等方面進行沉積環境和層序地層單元的分析，通過各個基本要素的綜合分析，確定各級層序地層單元的各種沉積體系沉積特徵及內部構成特徵。研究過程突出了以下幾個方面:①單井沉積相分析:一方面是通過鑽井岩心提取各種相標志信息，包括岩石顏色、岩石類型、碎屑顆粒結構、沉積構造、古生物、地球化學標志等，繪制代表層段的高頻層序關系圖;另一方面根據多種電性曲線形態特徵及其組合特點、准層序的疊加方式，繪制其層序展布、體系域類型、沉積相特徵及其各微相類型圖;②強調利用高解析度過井地震剖面配合，強調剖面的分析與單井分析的相互校正與驗證;③井間的層序地層和沉積相的對比分析，可進行四級層序或體系域的劃分和對比。
圖1－5 層序構成樣式及構造控製作用的研究流程
3.層序內部構成特徵、層序類型、層序發育樣式分析
綜合地震與鑽井的層序地層解釋結果，進行層序地層的構成特徵分析，包括各沉積體系域構成特徵、時空展布規律等。重點研究對象放在與油氣勘探關系密切的低位域沉積特徵的研究之上。將層序地層分析與構造地層分析相結合，以大量的地震解釋為基礎，以盆地內不同構造發育部位對沉積的控制為出發點，對鶯歌海盆地層序類型、發育樣式等進行分析。
4.沉降史模擬與盆地古地貌恢復
通過定量－半定量的分析方法，採用回剝分析原理，以地層解釋、沉積環境解釋為基礎，以沉降史二維模擬軟體為依託，對盆地3個主要沉積時期的構造古地貌進行定量－半定量的恢復，重建沉積時期的地貌形態。通過總沉降量等值線圖的編制，進行盆地構造活動強弱差異性分析。通過構造古地貌圖的編制，進行構造單元特徵研究與劃分。
5.構造對沉積的控製作用分析
綜合層序地層解釋結果、體系域構成特徵、層序類型以及層序發育樣式的研究與構造地層分析相結合，進行構造對體系域發育特徵、層序類型以及層序發育樣式的控製作用分析，探討低位域的形成模式與主要控制因素。
6.天然氣成藏模式分析與有利儲集體預測
根據以上研究內容取得的認識，綜合前人在該區域已經取得的成果，從烴源岩、儲集體、生儲蓋組合特徵分析入手，進行成藏組合特徵分析，並在此基礎上，提煉出本區的成藏模式，預測有利的區帶。
❹ 研究思路、技術路線和方法
自20世紀80年代以來，盆地分析已成為地學研究的熱點（Miall，1990）。結合昌都地區的實際情況，作者擬定的分析思路為：以多島弧-盆系統作為工作假說或模式，搜集區內地質、物探、化探、遙感等資料；作精細沉積相研究，建立沉積相模式；運用層序地層學知識，結合地質事件，進行盆地分析與成礦耦合研究。
研究思路與技術路線見圖1.1。
圖1.1 盆地分析思路和技術路線框架
擬定的研究方法如下：
（1）充分利用現代化手段，開發和提取區內「七五」、「八五」成果資料和區域、物探、化探、遙感等地質資料，立足於高層次開展工作，避免低水平重復。
（2）層序地層學研究，通過對盆地內沉積體系、三維構形、體系域的疊置樣式、關鍵層序界面識別，分析海平面變化規律。結合構造、沉積事件的探討，闡明層序地層的形成機制和沉積盆地的演化過程。
（3）在典型礦床的成礦條件分析基礎上，運用成礦動力學理論和方法，探討盆地成礦作用過程。
（4）利用各種測試方法和手段，例如同位素、包裹體、稀土元素、X熒光分析、電子探針等方法，進行盆地分析與成礦作用的研究。
（5）運用多媒體技術，處理區內多元地質信息資料，進行定量化研究。
❺ 系統設計思路
本開發系統藉助於國內外企業已有的煤與瓦斯突出預測技術，以及安全信息系統的開發經驗，結合煤礦的實際情況，作為煤礦安全管理信息系統的一個子系統。從整體出發，以發展的觀點，利用系統化的方法開發和設計，在系統的開發過程中，考慮以下幾個方面:
1) 將預警的基本原理與 GIS 的功能結合，構建煤與瓦斯突出預警理論技術，明確其內涵，並就邏輯工作過程進行研究，形成完整的煤與瓦斯突出預警理論體系。
2) 通過對煤與瓦斯突出影響因素的分析，研究基於 GIS 表達的關鍵技術預警模型，提出基於 GIS 的煤與瓦斯突出預警實現的標准化過程 ( Bellacicco，2002) 。
3) 對煤與瓦斯突出警兆指標進行篩選，給出預警信息的分級輸出標准，提出基於GIS 的預警級別輸出方式。
4) 採用基於 ActiveX / COM 的 MapX，VB6. 0 編程語言，開發集信息管理、煤與瓦斯突出危險性預警於一體的煤與瓦斯突出預警系統 ( 張華兵等，2006) 。
5) 根據突出災害區域特點和區域預警原則，收集煤礦地勘鑽孔資料、歷史特殊資料中，與煤與瓦斯突出密切相關的信息，依據 SQL Server 對數據的具體管理方式，建立煤與瓦斯突出地質資料庫。為煤與瓦斯突出預警做好基礎工作準備。
6) 結合煤與瓦斯突出地質資料庫與已經較為成熟的煤與瓦斯預測數學地質方法，如多元統計理論、數量化理論; 運用數據挖掘技術從已有資料庫中獲取知識，建立煤與瓦斯突出危險性預警模型的方法、步驟; 考慮煤與瓦斯突出從孕育到激發，具有突變的特徵，突出啟動的突變條件，確定預警指標，尤其是確定預警閾值，提出預警級別和相應的對策措施。
7) 煤與瓦斯突出預警指標與綜合預警模型的建立主要圍繞煤與瓦斯突出時間影響因素給出，主要包括: 影響煤與瓦斯突出的自然歷史原因，如: 井田的地質構造、煤厚大小、煤的破壞類型、煤的埋藏深度等; 影響煤與瓦斯突出的現實原因，如開采深度、支護方式、開采順序等; 影響煤與瓦斯突出的實時原因: 如打鑽時動力現象、瓦斯湧出初速度、瓦斯濃度等。
8) 根據煤礦企業實際需要將礦圖中現實存在的點、線、面轉換成 GIS 技術中表示空間屬性的點狀、線狀、面狀圖層。以煤礦地理底圖作為煤與瓦斯突出預警的背景位於第二層平面，煤與瓦斯突出預警信息突出在第一平面生成煤與瓦斯突出預警圖。通過利用 GIS控制項實現礦圖管理和礦圖的基本 GIS 操作功能; 利用 Visual Basic6. 0 與 GIS 控制項結合開發實現 GIS 的擴展功能; 利用 Visual Basic6. 0 與 SQL Server 實現屬性數據管理功能; 應用Photoshop、Flash 等軟體完成個性化的功能和創建友好的用戶界面、人機交互界面等。
預警系統設計方案如圖 8. 1 所示。
圖 8. 1 基於 GIS 的煤與瓦斯突出預警系統示意圖
❻ 研究方法的思路
研究方法，哲學術語，是指在研究中發現新現象、新事物，或提出新理論、新觀點，揭示事物內在規律的工具和手段。這是運用智慧進行科學思維的技巧，一般包括文獻調查法、觀察法、思辨法、行為研究法、歷史研究法、概念分析法、比較研究法等。研究方法是人們在從事科學研究過程中不斷總結、提煉出來的。由於人們認識問題的角度、研究對象的復雜性等因素，而且研究方法本身處於一個在不斷地相互影響、相互結合、相互轉化的動態發展過程中，所以對於研究方法的分類很難有一個完全統一的認識。調查法
調查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關研究對象現實狀況或歷史狀況的材料的方法。調查方法是科學研究中常用的基本研究方法，它綜合運用歷史法、觀察法等方法以及談話、問卷、個案研究、測驗等科學方式，對教育現象進行有計劃的、周密的和系統的了解，並對調查搜集到的大量資料進行分析、綜合、比較、歸納，從而為人們提供規律性的知識。調查法中最常用的是問卷調查法，它是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法，即調查者就調查項目編製成表式，分發或郵寄給有關人員，請示填寫答案，然後回收整理、統計和研究。
觀察法
觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法。科學的觀察具有目的性和計劃性、系統性和可重復性。在科學實驗和調查研究中，觀察法具有如下幾個方面的作用：①擴大人們的感性認識。②啟發人們的思維。③導致新的發現。
實驗法
實驗法是通過主支變革、控制研究對象來發現與確認事物間的因果聯系的一種科研方法。其主要特點是：第一、主動變革性。觀察與調查都是在不幹預研究對象的前提下去認識研究對象，發現其中的問題。而實驗卻要求主動操縱實驗條件，人為地改變對象的存在方式、變化過程，使它服從於科學認識的需要。第二、控制性。科學實驗要求根據研究的需要，藉助各種方法技術，減少或消除各種可能影響科學的無關因素的干擾，在簡化、純化的狀態下認識研究對象。第三，因果性。實驗以發現、確認事物之間的因果聯系的有效工具和必要途徑。
文獻研究法
（查找文獻法）
文獻研究法是根據一定的研究目的或課題，通過調查文獻來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻研究法被廣泛用於各種學科研究中。其作用有：①能了解有關問題的歷史和現狀，幫助確定研究課題。②能形成關於研究對象的一般印象，有助於觀察和訪問。③能得到現實資料的比較資料。④有助於了解事物的全貌。
❼ 系統論及其方法
系統思想從它形成時起就是用於或為了解釋復雜現象的。古代人類的生產水平低下，對自然災害的抵禦能力很差，對自然界的認識停留在「系統思想」的水平上。那時，由於無法了解到自然界復雜現象的原因，人們只能從總體上、宏觀上採用思辨的方法來認識世界。人們把人的生老病死與自然界的現象聯系在一起形成了「天人合一」的世界觀，這種世界觀中包含有系統的思想。中國老莊哲學就反映了這種思想，他們用陰陽、五行、八卦的觀點來統一自然界的各種現象、統一人類與自然，這些就是整體觀點、運動變化觀點、綜合觀點等系統思想的具體體現。古希臘哲學家德漠克利特把宇宙看成一個統一的整體，從整體上進行研究，並把宇宙看成是由原子組成的，原子的運動和相互作用構成了整個宇宙的運動變化。他的專著《宇宙大系統》被認為是最早採用「系統」一詞的著作。
系統思想雖源遠流長，但作為一門科學的系統論，人們公認是加籍奧地利人、理論生物學家L.V.貝塔朗菲(L.Von.Bertalanffy)創立的。他於1945年發表了《關於一般系統論》的論文，宣告了這門新學科的誕生。確立這門新學科學術地位的是1968年L.V.貝塔朗菲發表的專著《一般系統理論——基礎、發展和應用》(《General System Theory：Foundations，Development，Applications》)。該書被公認為是這門學科的代表作。
任何科學的發展都是由生產的發展來促進、從對實際應用的研究而開始的，系統科學的發展也是出於客觀的需要，並且首先進行的是實際應用的研究。第二次世界大戰以前，人們對系統科學應用的研究已經開始，並取得了一定的成就，但那時的研究是孤立、分散、局部的。如美國科學家W.Leontief提出的投入產出模型，是用數學方法和電子計算機來研究各種經濟活動的投入產出之間的數量關系，特別是研究和分析國民經濟各個部門(各類產品)在產品的生產與消耗之間的數量依存關系，對科學的安排、預測和分析經濟活動起了重要作用。W.Leontief因此獲得了1973年的諾貝爾經濟科學獎，他所提出的方法也在世界各國普遍得到採用。
第二次世界大戰期間，由於戰爭的需要出現了各種實際問題，像如何布置炮火防禦系統以便更好地防止敵方飛機的空襲、如何搜索目標以便發現潛艇、如何計算火炮發射提前量以便對付高速飛行的飛機等等，這些問題既是實踐性非常強的具體問題，又具有很高的理論價值。第二次世界大戰結束以後，科學工作者將戰時研究的實際問題進行了理論上的提高和升華，建立了運籌學(Operational Research，簡稱 OR)、管理科學(Management Science)、控制論(Cybernetics)及資訊理論(Information Theory)等系統科學在應用基礎層次上的學科群體。例如，第二次世界大戰期間從事雷達和防空火力控制系統研究的N.維納(N.Wiener)在1948年出版了《控制論：關於在動物和機器中控制與通信的科學》，建立了控制論；美國數學家C.E.申農(C.E.Shannon)分別於1948年、1949年發表了兩篇著名的論文《通信的數學理論》、《雜訊中的通信》，奠定了資訊理論的基礎。
經過幾十年的發展，系統論已逐漸完善，並在各學科領域得到廣泛的應用。本書試圖以系統思想和方法為指導，在相關學科已有研究基礎上，通過對復雜的土地生態系統進行表生地球化學系統、岩土-水-農作物元素系統進行較系統的分析，提出一種建立在系統論及其方法論基礎上的農業地質地球化學評價方法。
(一)系統的概念與特徵
英文中系統一詞「system」，來源於古希臘文「systεmα」，是由部分組成整體的意思。今天人們從各種角度上研究系統，關於系統的定義有幾十種。例如，「系統是諸元素及其順常行為的給定集合」、「系統是有組織的和被組織化的全體」、「系統是有聯系的物質和過程的集合」、「系統是許多要素保持有機的秩序，向同一目的行動的東西」等等。我國著名學者錢學森認為「系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分(要素)結合成的具有特定功能的有機整體」。現代科學已經表明，物質世界普遍具有系統形式或屬性，從無機界到有機界，從原生生物到人類社會都是由特定要素組成、具有一定層次和結構，並與環境發生關系的整體。顯然，這里包括了系統、要素、結構、功能四個概念，也表述了要素與要素、要素與系統、系統與環境三方面的關系。
從系統的定義可以看出，一個具體的系統，必須具備三個條件：一是任何一個系統都必須由兩個以上的要素所組成；二是要素與要素、要素與整體、整體與環境之間存在著相互作用和相互聯系，即系統的內在組織形式和內部秩序——系統結構；三是系統整體具有確定的功能——系統與外部環境之間實現物質、能量、信息交換的秩序和能力。
一般地說，系統的性質是由要素所決定的，要素通過相互作用決定系統的結構和功能，當要素的數量和性質發生變化時，系統本身的結構和功能也就相應發生變化，但同時系統本身又可通過整體作用來支配和控制要素。比如乾旱地區的人地系統是由當地的水、氣、地、生四大要素組成的，當其中的某一要素如人口數量發生變化，並且超出了整個系統所能維持的最高能力——承載力時，則系統的結構和功能將會隨之改變，從而導致整個系統發生變化。
「環境」是另一個重要概念。所謂環境，是指系統存在的外部條件，也就是系統以外對該系統有影響、有作用的諸因素的集合。實際上環境就是同某一特定的系統相關的其他系統的統稱。當環境對系統加以影響和作用後，系統會做出相應的反作用，環境對系統的作用一般以系統的輸入來表示，系統對環境的作用以系統的輸出來表示。例如，人類社會屬於人地系統中的一個子系統，但相對於自然環境子系統來說它又屬於外部環境，因此人類活動與自然環境之間無時無刻不進行著物質、能量的輸入和輸出。可持續發展的最終目的，就是通過人類的輸入、輸出活動創造支持人地系統的外部適宜條件，從而使人類生活在一種更嚴格、更合適、更健康、更愉悅的環境之中。
(二)系統論的基本原理與屬性
系統整體性原理是系統論中的一個最基本原理。L.V.貝塔朗菲強調，任何系統都是一個有機的整體，它不是各個部分的機械組合或簡單相加，系統的整體功能是各要素在孤立狀態下所沒有的新質。他用亞里士多德的「整體大於部分之和」的名言來說明系統的整體性，反對那種認為要素性能好整體性能就一定好、以局部說明整體的機械論觀點。例如鋼筋混凝土結構的強度就大於鋼筋、水泥、沙石的強度之和；沒有孟母和伽羅華之母的悉心培養就沒有孟子、伽羅華的傑出才能；「三個臭皮匠等於一個諸葛亮」；「三個和尚沒水吃」等等。
L.V.貝塔朗菲還認為，系統中各要素不是孤立存在的，每個要素在系統中都處於一定的位置，起著特定的作用。要素之間相互關聯，構成了一個不可分割的整體。要素是整體中的要素，如果將要素從系統整體中割離出來，它將失去要素的作用。正像人手在人體中是勞動的器官一樣，一旦將手從人體中砍下來它將不再是勞動的器官了。系統整體性原理的實質，是揭示一定環境下系統整體與要素之間的關系，是對整體與部分關系的深化。因此，要改善和提高系統的整體功能，不僅要注重發揮每個要素的功能，更重要的是調整要素的組織形式，建立合理的結構，從而使系統整體功能優化。
動態相關性原理是整體性原理的延續和具體化。任何一個系統都是一個處在不斷發展、變化之中的動態系統，系統狀態是時間的函數，這就是系統的動態性；系統的相關性是指系統的要素之間、要素與系統整體之間、系統與環境之間的有機關聯性。正是由於系統內部諸要素之間、要素與系統整體之間、系統與環境之間的相互作用和相互聯系，構成了系統發展變化的根據和條件。開放系統與外界環境有物質、能量和信息的交換，系統內部結構也可以隨時間變化，因此一定要在系統和環境的相互聯系和相互作用中認識和改善系統。
層次等級性原理是把整個客觀世界看作一個結構有序的、多層次等級結構的統一體。客觀世界的多樣性、統一性正是通過層次性表現出來的。在一個系統中，無論結構還是功能都具有等級性，處於不同層次的等級系統，具有不同的結構，亦有不同的功能，所以L.V.貝塔朗菲說「等級秩序的一般原理顯然將是一般系統論的主要支柱」。
系統有序性原理也稱功能結構性原理，因為系統的有序性，就是表示系統結構實現系統功能的程度。系統的結構是指系統內部諸要素之間相互聯系、相互作用的形式與方式，是系統各「部分的秩序」；系統的功能是指系統整體與外部環境相互作用的關系，是系統整體的「過程的秩序」。系統的功能是與結構不可分割的。如果說結構是系統內部聯系作用的秩序，那麼功能就是系統外部聯系作用的秩序和能力。系統功能體現了系統與外部環境之間的物質、能量、信息輸入與輸出的變換關系。任何系統都有其特定的結構，結構合理，系統的有序度高，功能就好，反之，結構不合理，系統的有序度就低，功能就差。當系統由較低級的結構轉變為較高級的結構時，即趨向有序，反之，趨向無序。根據熱力學第二定律，保持系統的開放性，即進入系統內的負熵增加，是使系統從無序向有序演化的基本前提。一般系統論的一個重要成果是把生物和生命現象的有序性和目的性同系統的結構穩定性聯系起來。也就是說，有序能使系統趨於穩定，有目的才能使系統走向期望的穩定系統結構。
大多數系統的活動或行為可以完成一定的功能，所有的系統都有一定的功能，但不一定所有系統都有目的，例如太陽系或某些低級的生物系統。目的性行為是通過反饋控制實現的。人比動物高級是因為人的大腦最發達；一個球隊在一段時間內能保持全勝，往往是因為訓練有素，其功能比別的球隊強。一個系統和包圍該系統的環境之間通常都有物質、能量和信息的交換，外界環境的變化會引起系統特性的改變，相應地引起系統內各部分相互關系和功能的變化。為了保持和恢復系統原有特性，系統必須具有對環境的適應能力，例如反饋系統、自適應系統和自學習系統等。
(三)系統方法
系統論不僅是反映客觀規律的科學理論，也具有科學方法論的意義。可以說，系統論引起了思維方式的巨大變化，為人們研究事物提供了新的科學方法論。L.V.貝塔朗菲對此曾作過說明：英語「System Approach」直譯為系統方法，也可譯成系統論，因為它既可代表概念、觀點、模型，又可表示數學方法。他說，我們故意用Approach這樣一個不太嚴格的詞，正好表明這門學科的性質特點。
系統論的基本思想方法，就是把所研究和處理的對象，當作一個系統，分析系統的結構和功能，研究系統、要素、環境三者的相互關系和變動的規律性。從系統觀點看，世界上任何事物都可以看成是一個系統，系統是普遍存在的，大至渺茫的宇宙，小至微觀的原子。一粒種子、一群蜜蜂、一台機器、一個工廠、一個學會團體……都是系統，整個世界就是系統的集合。
因此，系統論的任務不僅在於認識系統的特點和規律，更重要的還在於利用這些特點和規律去控制、管理、改造或創造一個系統，使它的存在與發展合乎人的目的需要。也就是說，研究系統的目的在於調整系統結構，直轄各要素關系，使系統達到優化。以往研究問題是把事物分解成若幹部分，抽象出最簡單的因素，然後再以部分的性質去說明復雜事物，這是笛卡爾奠定理論基礎的分析方法。這種方法的著眼點在局部或要素，遵循的是單項因果決定論。雖然這是幾百年來在特定范圍內行之有效、人們最熟悉的思維方法，但是它不能如實地說明事物的整體性，不能反映事物之間的聯系和相互作用，只適於認識較為簡單的事物，不能勝任對復雜問題的研究，而系統分析方法卻為研究復雜問題提供了有效的思維方式。
(四)黑箱方法與評價思路
黑箱方法，是控制論的一個重要方法，它為人們探索和研究未知世界特別是對生命系統的研究提供了有效的手段。控制論的創始人，美國數學家維納在《模型在科學中的作用》中對黑箱作了界定。他認為「所有科學問題都是作為『閉合』問題開始的……若干可供選擇的結構被密閉在『閉合』中，研究它們的唯一途徑是利用閉合的輸入和輸出。」他所說的「閉合」，就是指黑箱。
黑箱是指內部構造及作用機理還不清楚，但能通過外部的觀測與試驗，認識其功能和性質的系統或事物。它具有以下基本特徵：
第一，黑箱是人們對其結構和作用機理尚無認識的系統和事物。如大腦如何引起人的思維；癌細胞如何產生；人們觀察所不及的星系的結構等。黑箱在客觀世界普遍存在，但是並非不可認識，人們通過從外部輸入黑箱一種信息，測試或觀察黑箱輸出的信息，便可認識其功能和作用機理，如圖3-3 所示。圖中X(S)表示輸入信息，KW(S)表示黑箱對信息傳遞、轉換、處理的能力。只要人們獲得、並確定輸出信息Y(S)，便可了解黑箱的性質、功能和作用機理。
第二，黑箱和人的認識有關。僅就客觀存在的事物而論，無所謂黑箱、白箱、灰箱，它們僅僅反映人對事物的認識程度。對系統或事物結構的全部認識，稱之為白箱；部分認識稱之為灰箱；沒有認識稱之謂黑箱。
圖3-3 黑箱的作用機理
Fig.3-3 the Mechanism of Black-box
第三，黑箱只有相對的意義。這種相對性，有兩層含義。其一，是否黑箱，因人而異。如對電子計算機的了解就是如此，在電子計算機的技術人員看來，它是白箱；對一般人來說，它就是黑箱。其二，是否黑箱將隨著人的認識能力、認識水平的發展而變化。人的認識是發展的，今天沒有認識清楚的，明天可以認識清楚；這一代人沒有認識清楚的，下代人可以認識清楚。世界上只有尚未認識的事物，而不存在不可認識的事物。
所謂黑箱，是指人們一時無法或無需通過直接觀測來認識其內部結構、要素、本質特徵和功能，只能從外部的整體輸入值與輸出值的變化比較去認識的現實系統。這種認識現實系統的方法即通常所說的黑箱方法。
前述對表生地球化學系統和岩土-水-植物元素生物系統的例證分析說明，這兩個相互聯系的復雜系統的結構和機制雖不十分清楚，但都不是「黑箱」，可以認為是「灰箱」。可以採用黑箱方法進行研究和評價，並用已有研究成果(系統中的已知部分)詮釋評價結果。也就是說，本文提出的農業地質地球化學評價方法，是建立在表生元素地球化學系統和岩土-水-植物元素生物系統基礎上，將土壤中某元素指標的含量作為系統的「輸入」信息、農作物籽實中該元素含量作為系統的「輸出」信息，通過一系列實際測試資料研究「輸出」信息對「輸入」信息的響應關系，採用統計學方法確定評價標准值，從而實現對土地生態安全性的評價。
❽ 研究思路、方法及技術路線
本書的主要研究思路和方法大致包括以下幾方面：
（1）系統收集、歸納整理黑龍江省小興安嶺東南地區的區域地質、專題、專項研究成果及論文和礦床勘探、物化探等方面的資料，重點收集早中生代花崗岩構造－岩漿組合圖、區域地質構造圖和與早中生代花崗有關的礦產系列圖、文字總結等資料。
（2）研究中採用重點區重點解剖、重點問題重點解決，點、線、面上工作並重、協調調查，以及宏觀與微觀相結合、野外與室內綜合分析研究相結合的研究思路和研究方法，選擇早中生代花崗岩及其有關礦床出露的典型和重點地區（如伊春美溪—金山屯、湯旺河—新青、鐵力興安—鹿鳴—前進地區等）進行重點解剖，測制早中生代花崗岩代表性剖面，完善花崗岩類的劃分和歸屬，建立一個比較完整的早中生代花崗岩演化的時空格架。同時在花崗岩岩石學、岩石－構造組合，地球化學、年代學及同位素地質學等研究基礎上，討論花崗岩岩石成因與基性岩漿的底侵作用關系、花崗岩形成與古亞洲洋構造域閉合、碰撞、碰撞後垮塌等大陸動力學演化關系等，進而探討古亞洲洋和濱太平洋兩大構造域演化歷史，以及該地區早中生代花崗岩有關（超）大型礦床形成與碰撞後的大規模伸展體制下的大地構造背景關系等；進行與花崗岩有關礦床成因研究，如在礦體、礦化圍岩等進行成礦元素、主微量元素、穩定同位素等樣品的採集，來研究不同礦床的成岩成礦作用、賦礦構造、圍岩蝕變和地球化學特點，以及與早中生代花崗岩有關成礦地質背景、礦床賦存條件、礦床（點）空間展布特徵、成礦時空演化等，進行區域成礦系列的對比；要在進一步總結區域成礦條件和成礦規律的基礎上，逐步完善本區與早中生代花崗岩類有關的礦床的成礦系列及其演化特徵，利用礦床成礦系列上存在的成礦元素、成礦特徵、礦床類型、礦化強度等的差異性、互補性和繼承性、過渡性特徵，來預測該地區找礦方向、礦床類型，使找礦工作多層位的飛躍；總結區域與早中生代花崗岩有關多金屬成礦規律，根據控礦地質因素、物化遙因素、找礦標志分析來建立與早中生代花崗岩有關多金屬找礦模型，劃分成礦遠景區等，從而進行找礦潛力分析。
（3）小興安嶺南部－張廣才嶺地區的部分早中生代花崗岩體，為高Sr低Y、低Yb花崗岩類，屬於埃達克質岩（孫德有等，2001；張炯飛等，2005）。埃達克質岩與斑岩銅（鉬）、金（銀）礦之間具一定的成礦專屬性（張旗等，2002,2003,2005,2009a，b；侯增謙，2004；芮宗瑤等，2006），那麼，本選題的研究區是否存在「C」型埃達克岩？其代表的構造含義是什麼？以及與斑岩型鉬（金）或中溫熱液型多金屬礦床之間有何內在聯系？以及其時空分布如何？這些問題的解決，將會對探討小興安嶺東南地區花崗岩（包括含礦花崗岩）成因、成礦預測以及成礦大地構造背景具有重要的意義。
❾ 主要研究內容、思路和方法
根據國內外相關研究成果，結合本次研究擬解決的主要地質問題，採取如下技術路 線：在充分利用前人研究成果、地球物理信息和試油資料及相鄰區塊油氣勘探開發成果的 基礎上，以12口鑽井的岩礦資料和測井資料，以及HZ9-2和HZ27-4兩個構造帶的三維數 據體為主要分析對象，運用儲層沉積學、層序地層學、測井地質學、地震地層學等多學科 交叉的綜合研究方法，對深層儲層沉積-層序特徵、岩石學特徵、成岩後生作用特徵、儲 集物性特徵和控制因素及其分布規律等進行深入系統的綜合研究。研究思路和技術路線如 下圖所示，主要包括如下幾個方面：
1）以測井和岩礦資料為基礎，精細分析12口鑽井剖面古近系的岩性相、沉積相、沉積演化序列和層序地層學特徵；
2）在各項岩礦資料綜合分析的基礎上，深入研究深層儲層的成岩作用方式、成岩演 化序列與孔隙類型、孔隙結構和物性特徵；
3）充分應用粘土X衍射、有機質RO反射率、包裹體測溫、微區電子探針和有機酸 流體分析資料，研究惠州凹陷古近系深層儲層的埋藏史、熱史、有機質和流體演化史，以 及對深層儲層成岩史、孔隙演化史和次生孔隙發育帶的控制；
4）在上述（2）和（3）研究成果的基礎上，探討惠州凹陷古近系深層儲層原始孔隙 的保存條件、保存程度和次生孔隙形成機理，物性特徵、控制因素和分布規律；
5）以HZ9-2和HZ27-4兩個構造為重點區塊，VSP測井資料及鑽井合成地震記錄為 井-震對比的主要方式進行三維地震層位標定，地震層序劃分和地震相分析，在地震剖面 上對儲集砂體進行追蹤對比；
6）在已有構造模型和地震剖面極性的基礎上，通過儲層精細標定及正演模型製作，分析地震屬性與深層儲層岩性信息的關系，充分運用地震屬性分析技術、地震相分析技 術、地震地層反演技術，對HZ9-2和HZ27-4構造有利儲集單元的縱橫向分布規律進行預 測，研究方法主要有如下幾點：
(1)依據地震層序模式與沉積、層序研究成果，建立HZ9-2和HZ27-4構造的一維儲層 地質模型；
(2)分析此兩構造的深層儲層地震響應特徵，研究地震屬性與沉積、層序和儲層岩性信 息的相關性，提出深層儲層的地震預測模式，在反演參數（GR、波阻抗）試驗的基礎 上，進行基於儲層地質模型測井約束的地震地層反演，在區塊范圍內進行大尺度的深層儲 層橫向預測；
(3)以地震地層反演結果為主要依據，參考地震屬性、地震相分析結果，根據沉積體系 模式與層序地層特徵，編制對HZ9-2和HZ27-4古近系深層儲層分布預測圖，描述儲層縱 橫向分布規律。
7）以上述5）和6）的綜合研究成果為依據，對HZ9-2和HZ27-4古近系深層儲層的 油氣勘探潛力進行綜合評價，在此基礎上，總結和歸納形成古近系深層儲層的成因特徵、控制因素、形成條件和分布規律，提出適合惠州凹陷古近系深層儲層定量預測和評價的研 究思路和技術方法（圖1-1）。
圖1-1 研究思路和技術路線工作流程圖