❶ 本书的研究思路、研究内容及研究方法
一、研究内容
针对目前农业节水及灌区地下水模拟研究中亟待进一步研究和解决的问题，本书以陕西省泾惠渠灌区为例，根据灌区的地下水开发利用实际情况，结合水文地质资料建立地下水数值模拟模型，分析预测不同农业节水措施对灌区浅层地下水的影响，并提出灌区适宜的节水方案。具体内容主要包括五个方面。
1.利用ArcGIS技术研究灌区水循环要素的空间分布特征
根据灌区水文气象和地下水观测资料，运用Mann-Kendall法、Spearman秩相关法及R/S重标极差法等方法对灌区蒸发量、降水量、泾河径流量及其他气象因子进行趋势分析，利用ArcGIS地统计学方法对灌区水循环要素进行空间分析，为地下水资源合理开发利用提供准确翔实的基础数据。
2.灌区农业节水对浅层地下水系统的影响分析
在调查统计节水改造和地下水开发利用现状的基础上，从灌区干支渠道衬砌改造、农业种植结构调整、节水型灌溉制度等方面研究农业节水措施对灌区浅层地下水系统的影响。
3.基于钻孔资料和GMS的灌区浅层地下水含水层空间结构变化可视化模型
根据灌区已有地质、水文地质钻孔资料和研究成果，系统分析灌区典型剖面钻孔岩性、岩相等资料，参考地震及其他相关物探等资料，刻画灌区地下水系统地质、水文地质结构及其空间展布，建立灌区地下水系统三维空间结构模型。
4.灌区浅层地下水数值模拟模型
根据灌区水文地质勘探、水文地质试验以及地下水长期观测等资料，分析灌区地下水流动场、水化学场及水文地质参数演变等，查明地下水补、径、排条件。在此基础上，分析灌区地下水补、径、排条件变化及其原因，综合灌区地下水补、径、排条件、生态水位及工农业需水量分析成果，建立基于GIS面向水资源合理配置的地下水数值模型，实现地下水资源的持续动态评价。
5.基于地下水模型的适宜农业节水方案及地下水合理开采模式
在灌区地下水现状开采条件下进行模型预报，设计农业节水措施的不同方案，利用建立的地下水模拟模型对每一个方案进行预测，通过对预测结果的定量分析，提出灌区适宜农业节水方案及地下水合理开采模式。
二、研究方法
（1）应用ArcGIS技术和现场调查统计等方法，收集并整理灌区有关水文气象资料，对灌区水循环要素空间分布特征进行分析。利用主成分分析法分析灌区农业节水对浅层地下水系统的影响；
（2）利用灌区水文地质钻孔资料，通过GMS软件建立灌区浅层地下水含水层三维空间结构模型，寻求更为准确表达含水层空间结构的技术方法，揭示灌区含水层系统空间结构，为灌区地下水资源的开发利用提供依据；
（3）综合应用ArcGIS，GMS，PMWIN软件，利用VB程序语言改写MODFLOW软件中EVT蒸发蒸腾模块的源代码，使其能模拟非线性蒸发，利用灌区地下水水位观测资料、田间试验资料及节水改造统计资料等，针对灌区节水改造条件下水循环变化的实际情况，模拟分析农业节水措施对浅层地下水系统的影响。
三、技术路线
本书研究的技术路线如图1-4所示。
图1-4 研究技术路线 Fig.1-4 The framework of technical routes
❷ 研究内容、思路和方法
1.2.1 主要研究内容
以遥感、地质、航放、重磁、DEM 信息处理分析为基础，以多源信息深入挖掘和深化应用为目标，以相山地区进一步找矿方向的厘定为目的，重点开展了以下研究工作:
图 1.1 相山矿田铀矿分布略图
1.2.1.1 相山火山- 侵入杂岩总体形态研究
主要研究其形成背景、基底构造、形态特征、与区域地层构造的关系和成因定位机制。相山火山- 侵入杂岩的总体形态研究是深部成矿条件研究的基础。
1.2.1.2 新构造运动研究
通过 Landsat-7ETM+多光谱数据的图像融合和 RGB 合成，对相山地区地貌景观、岩性、线状构造和环状构造进行全面分析，并重点研究线状构造的第四纪活动形迹，探讨新构造运动对该区成矿幅度和矿床保存的影响。
1.2.1.3 相山西北与东南部的对比研究
相山铀矿主要集中在西北部，南东部很少。笔者将进行构造岩浆发育特征、遥感影像、重磁表现、基底形态、成矿特征的对比分析，探索相山铀矿空间分布差异性的主控因素。
1.2.1.4 侵蚀作用和保存状态研究
矿床是地质作用的历史产物，矿床形成后还会经历各种变化和改造。相山矿田全盲矿床很少，矿床受到了不同程度的侵蚀作用。虽然以往矿床成因研究成果颇丰，但矿田的侵蚀深度以及保存状态研究薄弱，因此笔者开展了侵蚀深度或侵蚀程度的评价研究。
1.2.2 研究思路
以地球系统科学理论为指导，在前人丰富资料、成果及野外调查的基础上，采用空间数据库技术、信息集成技术、三维可视化技术等，对相山火山- 侵入杂岩总体特征及矿床保存状态进行研究，为相山矿田深入找矿提供依据。
(1) 调研、收集国内外遥感、地质、航放、重磁、DEM 技术的发展态势和技术资料，了解多源信息集成技术在地质勘查中的应用现状和动态，明确技术关键，确定研究重点及所采用的 GIS 技术平台。
(2) 系统地收集相山地区区域地质、遥感、航放、航磁、地面物化探和水文地质等资料以及相关论文、专着。了解研究区的工作程度和研究现状，成岩成矿方面存在的问题。
(3) 对收集的资料和数据进行数字化和影像化，构建相山地区空间数据库。
(4) 在空间数据库技术、三维可视化技术支持下，首先对相山地区积累的多源信息逐一进行单信息分析，然后进行多源信息集成处理。通过信息挖掘，发现规律，形成认识，并应用于勘查实践。
技术路线框图见图 1.2。
1.2.3 研究方法
在文献调研、资料收集、建立空间数据库的基础上，主要采用以下技术方法:
(1) 野外地质调查，包括地形、地貌、植被、新构造运动的调查，重点观察主断裂的活动形迹。
(2) 地质、ETM、航放、重磁、DEM 单信息分析。ETM 图像处理在 Erdas imagine8.6 平台进行，通过增强处理、比值分析、主成分变换，提取线性构造和蚀变异常并进行地质分析; 航放信息采用能谱参数计算、图像编码等技术方法; 重、磁信息则采用不同高度的向上延拓和方向导数处理; DEM 主要采用地形形态分析等方法。
图1.2 技术思路框图
(3) 在空间数据库等相关技术的支持下，将遥感信息与地质、航放、重磁和 DEM 数据进行集成处理，开展相山火山- 侵入杂岩总体特征和侵蚀状态保矿条件研究。信息集成是本次研究将要采用的主要技术方法，包括遥感与航空放射性信息的集成，遥感与重磁信息的集成，遥感与地球化学信息的集成，遥感与地质地理信息的集成。
(4) 采用 C 语言和 MATLAB 软件开发平台相结合的方式，对地学数据进行三维可视化分析。
(5) 以基础地质信息的深入挖掘为主导，结合其他地学信息和集成处理成果，开展相山地区关键地质问题的综合应用研究。
本选题的创新点主要有:
(1) 研究思路上实现两个转移，即从单信息研究到多源信息的对相山地区的总体研究; 从成矿作用研究为主到成矿作用和保矿研究并重。
(2) 在研究内容上，注重了新构造运动和剥蚀状态研究。
(3) 在研究方法上，侧重于多源地学信息的综合运用，其中传统的地学研究方法与空间数据库技术、信息集成技术相结合是本次研究的主要技术手段。
❸ 研究思路、研究内容与研究方法
层序地层分析的基本思路可概括为:从地表露头或钻孔岩心的研究入手，综合利用钻孔测井曲线和地震剖面资料，以沉积盆地整体性为着眼点，根据构造－沉积－热体制以及沉积间断和沉积环境演化特点将盆地划分为不同层次结构的建造块，然后详细解剖不同层次或级别的建造块的内外沉积构成，综合解释沉积体系和成因相的空间配置关系，在此基础上，建立沉积盆地的等时地层格架和盆地演化模式，进而达到对盆地含油气特征的评价和预测。简单地说，层序地层分析就是从沉积学和地层学两方面对沉积盆地进行系统工程的研究，因此，层序地层分析更好地揭示了沉积体的空间分布规律，也更有利于含油气盆地生储盖配套研究和储集层的预测。
本书以层序地层学为研究主线，研究三亚组、梅山组、黄流组和莺歌海组沉积体系构成，建立盆地等时地层格架，查明不同体系域内主要储层砂体的分布，为该区储层(储集体)和有利的构造－岩性圈闭的预测提供地质依据。同时结合天然气成藏条件分析，研究隐蔽油气藏成藏特征和规律，构建构造活动型盆地层序地层分析和油气成藏模式研究的系统思路和方法体系。具体的研究内容和研究路线如下(图1－5)。
1.区域构造与盆地内部构造演化特征研究
考虑到莺歌海盆地演化受区域构造活动的控制作用显着，本书从区域构造活动入手，着重分析印支地块的构造活动特征以及对莺歌海盆地的形成与演化的控制，以助于探讨莺歌海盆地的发育机制。此外，莺歌海盆地内部构造特征的分析是进行构造古地貌恢复以及层序地层解释的基础。
2.层序地层格架分析
应用层序地层学的基本观点，以研究区常规地震剖面资料和高分辨率地震剖面资料为基础，根据层序界面的地震相特征，并综合考虑全球海平面变化特征、钻井标定等，进行层序地层的划分与对比;根据地震反射特征，结合强制海退的概念，进行层序单元内部构成的识别与解释，通过地震资料的解释建立盆地层序地层格架，以及反映各沉积体系域构成特征的平面图、剖面图的编制。
同时，选取具有代表性的钻井资料进行精细的观察、分析，划分不同级别的层序单元和沉积体系域。具体包括从岩性相、测井相、地震相等方面进行沉积环境和层序地层单元的分析，通过各个基本要素的综合分析，确定各级层序地层单元的各种沉积体系沉积特征及内部构成特征。研究过程突出了以下几个方面:①单井沉积相分析:一方面是通过钻井岩心提取各种相标志信息，包括岩石颜色、岩石类型、碎屑颗粒结构、沉积构造、古生物、地球化学标志等，绘制代表层段的高频层序关系图;另一方面根据多种电性曲线形态特征及其组合特点、准层序的叠加方式，绘制其层序展布、体系域类型、沉积相特征及其各微相类型图;②强调利用高分辨率过井地震剖面配合，强调剖面的分析与单井分析的相互校正与验证;③井间的层序地层和沉积相的对比分析，可进行四级层序或体系域的划分和对比。
图1－5 层序构成样式及构造控制作用的研究流程
3.层序内部构成特征、层序类型、层序发育样式分析
综合地震与钻井的层序地层解释结果，进行层序地层的构成特征分析，包括各沉积体系域构成特征、时空展布规律等。重点研究对象放在与油气勘探关系密切的低位域沉积特征的研究之上。将层序地层分析与构造地层分析相结合，以大量的地震解释为基础，以盆地内不同构造发育部位对沉积的控制为出发点，对莺歌海盆地层序类型、发育样式等进行分析。
4.沉降史模拟与盆地古地貌恢复
通过定量－半定量的分析方法，采用回剥分析原理，以地层解释、沉积环境解释为基础，以沉降史二维模拟软件为依托，对盆地3个主要沉积时期的构造古地貌进行定量－半定量的恢复，重建沉积时期的地貌形态。通过总沉降量等值线图的编制，进行盆地构造活动强弱差异性分析。通过构造古地貌图的编制，进行构造单元特征研究与划分。
5.构造对沉积的控制作用分析
综合层序地层解释结果、体系域构成特征、层序类型以及层序发育样式的研究与构造地层分析相结合，进行构造对体系域发育特征、层序类型以及层序发育样式的控制作用分析，探讨低位域的形成模式与主要控制因素。
6.天然气成藏模式分析与有利储集体预测
根据以上研究内容取得的认识，综合前人在该区域已经取得的成果，从烃源岩、储集体、生储盖组合特征分析入手，进行成藏组合特征分析，并在此基础上，提炼出本区的成藏模式，预测有利的区带。
❹ 研究思路、技术路线和方法
自20世纪80年代以来，盆地分析已成为地学研究的热点（Miall，1990）。结合昌都地区的实际情况，作者拟定的分析思路为：以多岛弧-盆系统作为工作假说或模式，搜集区内地质、物探、化探、遥感等资料；作精细沉积相研究，建立沉积相模式；运用层序地层学知识，结合地质事件，进行盆地分析与成矿耦合研究。
研究思路与技术路线见图1.1。
图1.1 盆地分析思路和技术路线框架
拟定的研究方法如下：
（1）充分利用现代化手段，开发和提取区内“七五”、“八五”成果资料和区域、物探、化探、遥感等地质资料，立足于高层次开展工作，避免低水平重复。
（2）层序地层学研究，通过对盆地内沉积体系、三维构形、体系域的叠置样式、关键层序界面识别，分析海平面变化规律。结合构造、沉积事件的探讨，阐明层序地层的形成机制和沉积盆地的演化过程。
（3）在典型矿床的成矿条件分析基础上，运用成矿动力学理论和方法，探讨盆地成矿作用过程。
（4）利用各种测试方法和手段，例如同位素、包裹体、稀土元素、X荧光分析、电子探针等方法，进行盆地分析与成矿作用的研究。
（5）运用多媒体技术，处理区内多元地质信息资料，进行定量化研究。
❺ 系统设计思路
本开发系统借助于国内外企业已有的煤与瓦斯突出预测技术，以及安全信息系统的开发经验，结合煤矿的实际情况，作为煤矿安全管理信息系统的一个子系统。从整体出发，以发展的观点，利用系统化的方法开发和设计，在系统的开发过程中，考虑以下几个方面:
1) 将预警的基本原理与 GIS 的功能结合，构建煤与瓦斯突出预警理论技术，明确其内涵，并就逻辑工作过程进行研究，形成完整的煤与瓦斯突出预警理论体系。
2) 通过对煤与瓦斯突出影响因素的分析，研究基于 GIS 表达的关键技术预警模型，提出基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警实现的标准化过程 ( Bellacicco，2002) 。
3) 对煤与瓦斯突出警兆指标进行筛选，给出预警信息的分级输出标准，提出基于GIS 的预警级别输出方式。
4) 采用基于 ActiveX / COM 的 MapX，VB6. 0 编程语言，开发集信息管理、煤与瓦斯突出危险性预警于一体的煤与瓦斯突出预警系统 ( 张华兵等，2006) 。
5) 根据突出灾害区域特点和区域预警原则，收集煤矿地勘钻孔资料、历史特殊资料中，与煤与瓦斯突出密切相关的信息，依据 SQL Server 对数据的具体管理方式，建立煤与瓦斯突出地质数据库。为煤与瓦斯突出预警做好基础工作准备。
6) 结合煤与瓦斯突出地质数据库与已经较为成熟的煤与瓦斯预测数学地质方法，如多元统计理论、数量化理论; 运用数据挖掘技术从已有数据库中获取知识，建立煤与瓦斯突出危险性预警模型的方法、步骤; 考虑煤与瓦斯突出从孕育到激发，具有突变的特征，突出启动的突变条件，确定预警指标，尤其是确定预警阈值，提出预警级别和相应的对策措施。
7) 煤与瓦斯突出预警指标与综合预警模型的建立主要围绕煤与瓦斯突出时间影响因素给出，主要包括: 影响煤与瓦斯突出的自然历史原因，如: 井田的地质构造、煤厚大小、煤的破坏类型、煤的埋藏深度等; 影响煤与瓦斯突出的现实原因，如开采深度、支护方式、开采顺序等; 影响煤与瓦斯突出的实时原因: 如打钻时动力现象、瓦斯涌出初速度、瓦斯浓度等。
8) 根据煤矿企业实际需要将矿图中现实存在的点、线、面转换成 GIS 技术中表示空间属性的点状、线状、面状图层。以煤矿地理底图作为煤与瓦斯突出预警的背景位于第二层平面，煤与瓦斯突出预警信息突出在第一平面生成煤与瓦斯突出预警图。通过利用 GIS控件实现矿图管理和矿图的基本 GIS 操作功能; 利用 Visual Basic6. 0 与 GIS 控件结合开发实现 GIS 的扩展功能; 利用 Visual Basic6. 0 与 SQL Server 实现属性数据管理功能; 应用Photoshop、Flash 等软件完成个性化的功能和创建友好的用户界面、人机交互界面等。
预警系统设计方案如图 8. 1 所示。
图 8. 1 基于 GIS 的煤与瓦斯突出预警系统示意图
❻ 研究方法的思路
研究方法，哲学术语，是指在研究中发现新现象、新事物，或提出新理论、新观点，揭示事物内在规律的工具和手段。这是运用智慧进行科学思维的技巧，一般包括文献调查法、观察法、思辨法、行为研究法、历史研究法、概念分析法、比较研究法等。研究方法是人们在从事科学研究过程中不断总结、提炼出来的。由于人们认识问题的角度、研究对象的复杂性等因素，而且研究方法本身处于一个在不断地相互影响、相互结合、相互转化的动态发展过程中，所以对于研究方法的分类很难有一个完全统一的认识。调查法
调查法是科学研究中最常用的方法之一。它是有目的、有计划、有系统地搜集有关研究对象现实状况或历史状况的材料的方法。调查方法是科学研究中常用的基本研究方法，它综合运用历史法、观察法等方法以及谈话、问卷、个案研究、测验等科学方式，对教育现象进行有计划的、周密的和系统的了解，并对调查搜集到的大量资料进行分析、综合、比较、归纳，从而为人们提供规律性的知识。调查法中最常用的是问卷调查法，它是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。
观察法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。在科学实验和调查研究中，观察法具有如下几个方面的作用：①扩大人们的感性认识。②启发人们的思维。③导致新的发现。
实验法
实验法是通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果联系的一种科研方法。其主要特点是：第一、主动变革性。观察与调查都是在不干预研究对象的前提下去认识研究对象，发现其中的问题。而实验却要求主动操纵实验条件，人为地改变对象的存在方式、变化过程，使它服从于科学认识的需要。第二、控制性。科学实验要求根据研究的需要，借助各种方法技术，减少或消除各种可能影响科学的无关因素的干扰，在简化、纯化的状态下认识研究对象。第三，因果性。实验以发现、确认事物之间的因果联系的有效工具和必要途径。
文献研究法
（查找文献法）
文献研究法是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。文献研究法被广泛用于各种学科研究中。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。
❼ 系统论及其方法
系统思想从它形成时起就是用于或为了解释复杂现象的。古代人类的生产水平低下，对自然灾害的抵御能力很差，对自然界的认识停留在“系统思想”的水平上。那时，由于无法了解到自然界复杂现象的原因，人们只能从总体上、宏观上采用思辨的方法来认识世界。人们把人的生老病死与自然界的现象联系在一起形成了“天人合一”的世界观，这种世界观中包含有系统的思想。中国老庄哲学就反映了这种思想，他们用阴阳、五行、八卦的观点来统一自然界的各种现象、统一人类与自然，这些就是整体观点、运动变化观点、综合观点等系统思想的具体体现。古希腊哲学家德漠克利特把宇宙看成一个统一的整体，从整体上进行研究，并把宇宙看成是由原子组成的，原子的运动和相互作用构成了整个宇宙的运动变化。他的专着《宇宙大系统》被认为是最早采用“系统”一词的着作。
系统思想虽源远流长，但作为一门科学的系统论，人们公认是加籍奥地利人、理论生物学家L.V.贝塔朗菲(L.Von.Bertalanffy)创立的。他于1945年发表了《关于一般系统论》的论文，宣告了这门新学科的诞生。确立这门新学科学术地位的是1968年L.V.贝塔朗菲发表的专着《一般系统理论——基础、发展和应用》(《General System Theory：Foundations，Development，Applications》)。该书被公认为是这门学科的代表作。
任何科学的发展都是由生产的发展来促进、从对实际应用的研究而开始的，系统科学的发展也是出于客观的需要，并且首先进行的是实际应用的研究。第二次世界大战以前，人们对系统科学应用的研究已经开始，并取得了一定的成就，但那时的研究是孤立、分散、局部的。如美国科学家W.Leontief提出的投入产出模型，是用数学方法和电子计算机来研究各种经济活动的投入产出之间的数量关系，特别是研究和分析国民经济各个部门(各类产品)在产品的生产与消耗之间的数量依存关系，对科学的安排、预测和分析经济活动起了重要作用。W.Leontief因此获得了1973年的诺贝尔经济科学奖，他所提出的方法也在世界各国普遍得到采用。
第二次世界大战期间，由于战争的需要出现了各种实际问题，像如何布置炮火防御系统以便更好地防止敌方飞机的空袭、如何搜索目标以便发现潜艇、如何计算火炮发射提前量以便对付高速飞行的飞机等等，这些问题既是实践性非常强的具体问题，又具有很高的理论价值。第二次世界大战结束以后，科学工作者将战时研究的实际问题进行了理论上的提高和升华，建立了运筹学(Operational Research，简称 OR)、管理科学(Management Science)、控制论(Cybernetics)及信息论(Information Theory)等系统科学在应用基础层次上的学科群体。例如，第二次世界大战期间从事雷达和防空火力控制系统研究的N.维纳(N.Wiener)在1948年出版了《控制论：关于在动物和机器中控制与通信的科学》，建立了控制论；美国数学家C.E.申农(C.E.Shannon)分别于1948年、1949年发表了两篇着名的论文《通信的数学理论》、《噪声中的通信》，奠定了信息论的基础。
经过几十年的发展，系统论已逐渐完善，并在各学科领域得到广泛的应用。本书试图以系统思想和方法为指导，在相关学科已有研究基础上，通过对复杂的土地生态系统进行表生地球化学系统、岩土-水-农作物元素系统进行较系统的分析，提出一种建立在系统论及其方法论基础上的农业地质地球化学评价方法。
(一)系统的概念与特征
英文中系统一词“system”，来源于古希腊文“systεmα”，是由部分组成整体的意思。今天人们从各种角度上研究系统，关于系统的定义有几十种。例如，“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合”、“系统是有组织的和被组织化的全体”、“系统是有联系的物质和过程的集合”、“系统是许多要素保持有机的秩序，向同一目的行动的东西”等等。我国着名学者钱学森认为“系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分(要素)结合成的具有特定功能的有机整体”。现代科学已经表明，物质世界普遍具有系统形式或属性，从无机界到有机界，从原生生物到人类社会都是由特定要素组成、具有一定层次和结构，并与环境发生关系的整体。显然，这里包括了系统、要素、结构、功能四个概念，也表述了要素与要素、要素与系统、系统与环境三方面的关系。
从系统的定义可以看出，一个具体的系统，必须具备三个条件：一是任何一个系统都必须由两个以上的要素所组成；二是要素与要素、要素与整体、整体与环境之间存在着相互作用和相互联系，即系统的内在组织形式和内部秩序——系统结构；三是系统整体具有确定的功能——系统与外部环境之间实现物质、能量、信息交换的秩序和能力。
一般地说，系统的性质是由要素所决定的，要素通过相互作用决定系统的结构和功能，当要素的数量和性质发生变化时，系统本身的结构和功能也就相应发生变化，但同时系统本身又可通过整体作用来支配和控制要素。比如干旱地区的人地系统是由当地的水、气、地、生四大要素组成的，当其中的某一要素如人口数量发生变化，并且超出了整个系统所能维持的最高能力——承载力时，则系统的结构和功能将会随之改变，从而导致整个系统发生变化。
“环境”是另一个重要概念。所谓环境，是指系统存在的外部条件，也就是系统以外对该系统有影响、有作用的诸因素的集合。实际上环境就是同某一特定的系统相关的其他系统的统称。当环境对系统加以影响和作用后，系统会做出相应的反作用，环境对系统的作用一般以系统的输入来表示，系统对环境的作用以系统的输出来表示。例如，人类社会属于人地系统中的一个子系统，但相对于自然环境子系统来说它又属于外部环境，因此人类活动与自然环境之间无时无刻不进行着物质、能量的输入和输出。可持续发展的最终目的，就是通过人类的输入、输出活动创造支持人地系统的外部适宜条件，从而使人类生活在一种更严格、更合适、更健康、更愉悦的环境之中。
(二)系统论的基本原理与属性
系统整体性原理是系统论中的一个最基本原理。L.V.贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的新质。他用亚里士多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好整体性能就一定好、以局部说明整体的机械论观点。例如钢筋混凝土结构的强度就大于钢筋、水泥、沙石的强度之和；没有孟母和伽罗华之母的悉心培养就没有孟子、伽罗华的杰出才能；“三个臭皮匠等于一个诸葛亮”；“三个和尚没水吃”等等。
L.V.贝塔朗菲还认为，系统中各要素不是孤立存在的，每个要素在系统中都处于一定的位置，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正像人手在人体中是劳动的器官一样，一旦将手从人体中砍下来它将不再是劳动的器官了。系统整体性原理的实质，是揭示一定环境下系统整体与要素之间的关系，是对整体与部分关系的深化。因此，要改善和提高系统的整体功能，不仅要注重发挥每个要素的功能，更重要的是调整要素的组织形式，建立合理的结构，从而使系统整体功能优化。
动态相关性原理是整体性原理的延续和具体化。任何一个系统都是一个处在不断发展、变化之中的动态系统，系统状态是时间的函数，这就是系统的动态性；系统的相关性是指系统的要素之间、要素与系统整体之间、系统与环境之间的有机关联性。正是由于系统内部诸要素之间、要素与系统整体之间、系统与环境之间的相互作用和相互联系，构成了系统发展变化的根据和条件。开放系统与外界环境有物质、能量和信息的交换，系统内部结构也可以随时间变化，因此一定要在系统和环境的相互联系和相互作用中认识和改善系统。
层次等级性原理是把整个客观世界看作一个结构有序的、多层次等级结构的统一体。客观世界的多样性、统一性正是通过层次性表现出来的。在一个系统中，无论结构还是功能都具有等级性，处于不同层次的等级系统，具有不同的结构，亦有不同的功能，所以L.V.贝塔朗菲说“等级秩序的一般原理显然将是一般系统论的主要支柱”。
系统有序性原理也称功能结构性原理，因为系统的有序性，就是表示系统结构实现系统功能的程度。系统的结构是指系统内部诸要素之间相互联系、相互作用的形式与方式，是系统各“部分的秩序”；系统的功能是指系统整体与外部环境相互作用的关系，是系统整体的“过程的秩序”。系统的功能是与结构不可分割的。如果说结构是系统内部联系作用的秩序，那么功能就是系统外部联系作用的秩序和能力。系统功能体现了系统与外部环境之间的物质、能量、信息输入与输出的变换关系。任何系统都有其特定的结构，结构合理，系统的有序度高，功能就好，反之，结构不合理，系统的有序度就低，功能就差。当系统由较低级的结构转变为较高级的结构时，即趋向有序，反之，趋向无序。根据热力学第二定律，保持系统的开放性，即进入系统内的负熵增加，是使系统从无序向有序演化的基本前提。一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来。也就是说，有序能使系统趋于稳定，有目的才能使系统走向期望的稳定系统结构。
大多数系统的活动或行为可以完成一定的功能，所有的系统都有一定的功能，但不一定所有系统都有目的，例如太阳系或某些低级的生物系统。目的性行为是通过反馈控制实现的。人比动物高级是因为人的大脑最发达；一个球队在一段时间内能保持全胜，往往是因为训练有素，其功能比别的球队强。一个系统和包围该系统的环境之间通常都有物质、能量和信息的交换，外界环境的变化会引起系统特性的改变，相应地引起系统内各部分相互关系和功能的变化。为了保持和恢复系统原有特性，系统必须具有对环境的适应能力，例如反馈系统、自适应系统和自学习系统等。
(三)系统方法
系统论不仅是反映客观规律的科学理论，也具有科学方法论的意义。可以说，系统论引起了思维方式的巨大变化，为人们研究事物提供了新的科学方法论。L.V.贝塔朗菲对此曾作过说明：英语“System Approach”直译为系统方法，也可译成系统论，因为它既可代表概念、观点、模型，又可表示数学方法。他说，我们故意用Approach这样一个不太严格的词，正好表明这门学科的性质特点。
系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性。从系统观点看，世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的，大至渺茫的宇宙，小至微观的原子。一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体……都是系统，整个世界就是系统的集合。
因此，系统论的任务不仅在于认识系统的特点和规律，更重要的还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一个系统，使它的存在与发展合乎人的目的需要。也就是说，研究系统的目的在于调整系统结构，直辖各要素关系，使系统达到优化。以往研究问题是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素，然后再以部分的性质去说明复杂事物，这是笛卡尔奠定理论基础的分析方法。这种方法的着眼点在局部或要素，遵循的是单项因果决定论。虽然这是几百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法，但是它不能如实地说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，只适于认识较为简单的事物，不能胜任对复杂问题的研究，而系统分析方法却为研究复杂问题提供了有效的思维方式。
(四)黑箱方法与评价思路
黑箱方法，是控制论的一个重要方法，它为人们探索和研究未知世界特别是对生命系统的研究提供了有效的手段。控制论的创始人，美国数学家维纳在《模型在科学中的作用》中对黑箱作了界定。他认为“所有科学问题都是作为‘闭合’问题开始的……若干可供选择的结构被密闭在‘闭合’中，研究它们的唯一途径是利用闭合的输入和输出。”他所说的“闭合”，就是指黑箱。
黑箱是指内部构造及作用机理还不清楚，但能通过外部的观测与试验，认识其功能和性质的系统或事物。它具有以下基本特征：
第一，黑箱是人们对其结构和作用机理尚无认识的系统和事物。如大脑如何引起人的思维；癌细胞如何产生；人们观察所不及的星系的结构等。黑箱在客观世界普遍存在，但是并非不可认识，人们通过从外部输入黑箱一种信息，测试或观察黑箱输出的信息，便可认识其功能和作用机理，如图3-3 所示。图中X(S)表示输入信息，KW(S)表示黑箱对信息传递、转换、处理的能力。只要人们获得、并确定输出信息Y(S)，便可了解黑箱的性质、功能和作用机理。
第二，黑箱和人的认识有关。仅就客观存在的事物而论，无所谓黑箱、白箱、灰箱，它们仅仅反映人对事物的认识程度。对系统或事物结构的全部认识，称之为白箱；部分认识称之为灰箱；没有认识称之谓黑箱。
图3-3 黑箱的作用机理
Fig.3-3 the Mechanism of Black-box
第三，黑箱只有相对的意义。这种相对性，有两层含义。其一，是否黑箱，因人而异。如对电子计算机的了解就是如此，在电子计算机的技术人员看来，它是白箱；对一般人来说，它就是黑箱。其二，是否黑箱将随着人的认识能力、认识水平的发展而变化。人的认识是发展的，今天没有认识清楚的，明天可以认识清楚；这一代人没有认识清楚的，下代人可以认识清楚。世界上只有尚未认识的事物，而不存在不可认识的事物。
所谓黑箱，是指人们一时无法或无需通过直接观测来认识其内部结构、要素、本质特征和功能，只能从外部的整体输入值与输出值的变化比较去认识的现实系统。这种认识现实系统的方法即通常所说的黑箱方法。
前述对表生地球化学系统和岩土-水-植物元素生物系统的例证分析说明，这两个相互联系的复杂系统的结构和机制虽不十分清楚，但都不是“黑箱”，可以认为是“灰箱”。可以采用黑箱方法进行研究和评价，并用已有研究成果(系统中的已知部分)诠释评价结果。也就是说，本文提出的农业地质地球化学评价方法，是建立在表生元素地球化学系统和岩土-水-植物元素生物系统基础上，将土壤中某元素指标的含量作为系统的“输入”信息、农作物籽实中该元素含量作为系统的“输出”信息，通过一系列实际测试资料研究“输出”信息对“输入”信息的响应关系，采用统计学方法确定评价标准值，从而实现对土地生态安全性的评价。
❽ 研究思路、方法及技术路线
本书的主要研究思路和方法大致包括以下几方面：
（1）系统收集、归纳整理黑龙江省小兴安岭东南地区的区域地质、专题、专项研究成果及论文和矿床勘探、物化探等方面的资料，重点收集早中生代花岗岩构造－岩浆组合图、区域地质构造图和与早中生代花岗有关的矿产系列图、文字总结等资料。
（2）研究中采用重点区重点解剖、重点问题重点解决，点、线、面上工作并重、协调调查，以及宏观与微观相结合、野外与室内综合分析研究相结合的研究思路和研究方法，选择早中生代花岗岩及其有关矿床出露的典型和重点地区（如伊春美溪—金山屯、汤旺河—新青、铁力兴安—鹿鸣—前进地区等）进行重点解剖，测制早中生代花岗岩代表性剖面，完善花岗岩类的划分和归属，建立一个比较完整的早中生代花岗岩演化的时空格架。同时在花岗岩岩石学、岩石－构造组合，地球化学、年代学及同位素地质学等研究基础上，讨论花岗岩岩石成因与基性岩浆的底侵作用关系、花岗岩形成与古亚洲洋构造域闭合、碰撞、碰撞后垮塌等大陆动力学演化关系等，进而探讨古亚洲洋和滨太平洋两大构造域演化历史，以及该地区早中生代花岗岩有关（超）大型矿床形成与碰撞后的大规模伸展体制下的大地构造背景关系等；进行与花岗岩有关矿床成因研究，如在矿体、矿化围岩等进行成矿元素、主微量元素、稳定同位素等样品的采集，来研究不同矿床的成岩成矿作用、赋矿构造、围岩蚀变和地球化学特点，以及与早中生代花岗岩有关成矿地质背景、矿床赋存条件、矿床（点）空间展布特征、成矿时空演化等，进行区域成矿系列的对比；要在进一步总结区域成矿条件和成矿规律的基础上，逐步完善本区与早中生代花岗岩类有关的矿床的成矿系列及其演化特征，利用矿床成矿系列上存在的成矿元素、成矿特征、矿床类型、矿化强度等的差异性、互补性和继承性、过渡性特征，来预测该地区找矿方向、矿床类型，使找矿工作多层位的飞跃；总结区域与早中生代花岗岩有关多金属成矿规律，根据控矿地质因素、物化遥因素、找矿标志分析来建立与早中生代花岗岩有关多金属找矿模型，划分成矿远景区等，从而进行找矿潜力分析。
（3）小兴安岭南部－张广才岭地区的部分早中生代花岗岩体，为高Sr低Y、低Yb花岗岩类，属于埃达克质岩（孙德有等，2001；张炯飞等，2005）。埃达克质岩与斑岩铜（钼）、金（银）矿之间具一定的成矿专属性（张旗等，2002,2003,2005,2009a，b；侯增谦，2004；芮宗瑶等，2006），那么，本选题的研究区是否存在“C”型埃达克岩？其代表的构造含义是什么？以及与斑岩型钼（金）或中温热液型多金属矿床之间有何内在联系？以及其时空分布如何？这些问题的解决，将会对探讨小兴安岭东南地区花岗岩（包括含矿花岗岩）成因、成矿预测以及成矿大地构造背景具有重要的意义。
❾ 主要研究内容、思路和方法
根据国内外相关研究成果，结合本次研究拟解决的主要地质问题，采取如下技术路 线：在充分利用前人研究成果、地球物理信息和试油资料及相邻区块油气勘探开发成果的 基础上，以12口钻井的岩矿资料和测井资料，以及HZ9-2和HZ27-4两个构造带的三维数 据体为主要分析对象，运用储层沉积学、层序地层学、测井地质学、地震地层学等多学科 交叉的综合研究方法，对深层储层沉积-层序特征、岩石学特征、成岩后生作用特征、储 集物性特征和控制因素及其分布规律等进行深入系统的综合研究。研究思路和技术路线如 下图所示，主要包括如下几个方面：
1）以测井和岩矿资料为基础，精细分析12口钻井剖面古近系的岩性相、沉积相、沉积演化序列和层序地层学特征；
2）在各项岩矿资料综合分析的基础上，深入研究深层储层的成岩作用方式、成岩演 化序列与孔隙类型、孔隙结构和物性特征；
3）充分应用粘土X衍射、有机质RO反射率、包裹体测温、微区电子探针和有机酸 流体分析资料，研究惠州凹陷古近系深层储层的埋藏史、热史、有机质和流体演化史，以 及对深层储层成岩史、孔隙演化史和次生孔隙发育带的控制；
4）在上述（2）和（3）研究成果的基础上，探讨惠州凹陷古近系深层储层原始孔隙 的保存条件、保存程度和次生孔隙形成机理，物性特征、控制因素和分布规律；
5）以HZ9-2和HZ27-4两个构造为重点区块，VSP测井资料及钻井合成地震记录为 井-震对比的主要方式进行三维地震层位标定，地震层序划分和地震相分析，在地震剖面 上对储集砂体进行追踪对比；
6）在已有构造模型和地震剖面极性的基础上，通过储层精细标定及正演模型制作，分析地震属性与深层储层岩性信息的关系，充分运用地震属性分析技术、地震相分析技 术、地震地层反演技术，对HZ9-2和HZ27-4构造有利储集单元的纵横向分布规律进行预 测，研究方法主要有如下几点：
(1)依据地震层序模式与沉积、层序研究成果，建立HZ9-2和HZ27-4构造的一维储层 地质模型；
(2)分析此两构造的深层储层地震响应特征，研究地震属性与沉积、层序和储层岩性信 息的相关性，提出深层储层的地震预测模式，在反演参数（GR、波阻抗）试验的基础 上，进行基于储层地质模型测井约束的地震地层反演，在区块范围内进行大尺度的深层储 层横向预测；
(3)以地震地层反演结果为主要依据，参考地震属性、地震相分析结果，根据沉积体系 模式与层序地层特征，编制对HZ9-2和HZ27-4古近系深层储层分布预测图，描述储层纵 横向分布规律。
7）以上述5）和6）的综合研究成果为依据，对HZ9-2和HZ27-4古近系深层储层的 油气勘探潜力进行综合评价，在此基础上，总结和归纳形成古近系深层储层的成因特征、控制因素、形成条件和分布规律，提出适合惠州凹陷古近系深层储层定量预测和评价的研 究思路和技术方法（图1-1）。
图1-1 研究思路和技术路线工作流程图