矿产勘查的系统观思维方法

按照唯物辩证法的系统观，世界一切事物都是由其内部相互联系、相互制约着的要素，按一定的层次、结构方式所组成，并同其周围环境相互联系与作用着的整体。也就是说，事物都是作为系统而存在的。这是现代系统科学的哲学基础。系统科学是关于客观世界的系统结构、信息联系、反馈作用、自组织机制和行为功能的一般规律的知识体系。它是系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同学、超循环理论和系统工程等一类学科的统称。系统科学的出现导致科学思想方法的3次大的转向。即：从“实物中心论”思维向“系统中心论”思维的转变；从“严格决定性”思维向“概率统计性”思维的转变；从“退化历史观”思维向“进化历史观”思维的转变。这是20世纪一次重大的科学思维突破。它不仅进一步深化了人们对现实世界的认识，而且还以其特有的新颖思路，改变了人们的思维方法，成为当今人们解决一些复杂的科学、技术、经济和社会问题的行之有效的方法，并且解决了单用传统方法无法解决的许多跨学科、跨领域的科学难题。矿产勘查活动也是作为一个系统而存在的，在矿产勘查活动过程中必须按系统的观点来观察、分析和处理各种问题。

一、矿产勘查中“系统中心论”思维方法

著名科学家贝塔朗菲把“机体系统论”的思维方法原则提炼并推广到其他学科领域，从而形成了带有跨学科性质的一般系统论。系统论的思想方法在于，它抽象地研究系统，而不管它是基本粒子、太阳系、家庭和社会，即抛开系统赖以依存的具体物质基础，着重考察系统中整体与部分、结构与功能、系统与环境的关系，并运用数学手段和工具确立适用于所用课题系统的一般思想方法和原则，从而起到某种方法论的作用。

传统科学的“实物中心论”是指把个别对象置于研究中心的思维方式。将个别研究对象分解为各个部分予以分别考察，然后采取对部分认识的加和方式作为对研究对象整体的认识。这种思维方式在认识简单组织和机械叠加性的事物时是可以的；这种思维方式是就对象本身来认识个别事物，是从单质、单层次、单思维、单变量和单因果关系的思维视角来认识对象的。

系统论向人们提供了一套超越以往科学思维框架的新的理性思维形式。现代科学的“系统中心论”是指把具有整体性特征的复杂对象作为研究的思维方式。这种思维方式在考察对象时是以全面联系和功能上的非加和性的观点来认识事物，是从多质、多层次、多维、多变量和复杂因果关系的思维视角来认识事物。“系统中心论”将有机系统置于研究的中心，而个别实物对象则成为系统有机组成要素，在考察问题时主要不是关心实物的物理性质和机械运动规律，而是它的组成要素之间的关系，即整体性、关联性、结构性、功能性、非线性、协同性、有序性等。这种思维方法代表着当代科学思想方法的主流和走向，表现着人们对现实世界的理解方式已经从以认识个别部分为主转向以认识系统整体为主，从认识实体为主转向以认识系统和关系为主。

“系统中心论”的思维方法适用于研究有组织的复杂的对象。这些研究对象一般具有如下特点：一是非加和性，即整体实现了部分所没有的性质，亦即“整体大于各组成部分之和”；二是非线性关系，即组成系统的各要素之间发生非线性的反馈作用，这是整体中新增加出来东西的来源；三是所研究的部分，其数量在两个以上；四是等级性，即可以从3种层次水平上来描述对象：从它所具有的外在整体性的角度，从其内在结构的角度，从把对象理解为更大系统的子系统的角度。矿产勘查活动，无论从矿产勘查目标的判定、找矿靶区的选定，到具体勘查项目的实施活动中引进“系统中心论”思维方法是可行的，也是建立正确的矿产勘查思维方法的有效途径。

在现代岩石学研究中，已不再是简单的描述性研究，而成因岩石学和岩石动力学已成为岩石学的研究中心。为确定岩石的成因，必须把描述性岩石学、同位素岩石学、岩石化学、成因矿物学、构造学作为研究系统的组成要素，其中任何单一要素都不能反映出岩石在成因过程上整体的功能。其整体功能只能通过各要素之间的非线性关系得以体现。也就是说，岩石的成因认识过程不是各要素的简单组合，而是通过各要素间的相互作用表现出来的总体功能。

在矿床勘探中，对矿体的认识也是一个复杂的系统。应用“系统中心论”的勘探思维方法能有效地达到认识矿床这一目的。对矿体的认识是由控矿构造、蚀变特征，矿体规模、形态、产状，矿体空间变化，矿体成分、结构构造，含矿热液性质，勘探工程控制程度，勘探人员观察与认识能力等诸多要素构成的系统。这一矿体认识系统又从属于矿床勘探的更大系统。矿床勘探系统又包括矿体认识、区域地质、水文地质、矿石采选冶性质、自然经济地理、社会经济环境、人财物及时间、勘探人员素质及组织形成等。就矿体认识这一系统而言，其各要素只能反映矿体的某一侧面，而各要素机械相加的总体特征又不是以全面反映矿体的整体特征，对矿体的空间变化，形成规律及形成模式的认识必须把矿体各要素按其结构性和非加和性质原理及非线性的反馈作用原理来考虑。以热液矿床为例，控矿构造控制矿体的规模、形态及产状、控制矿体形成规律、含矿热液的性质制约着矿体的成分、蚀变和形成模式；含矿热液性质又反作用于控矿构造、勘探工程部署和揭露，影响对矿体空间分布的认识，勘探者观察与认识能力直接关系到各要素的研究成果和成矿模式的可靠性。只有在把各要素当作动态的相互作用过程来加以思考，才能达到完整认识矿体这一目的。因此，研究一个事物，必须从整体出发，从分析入手，通过对组织系统各要素之间的非线性相互作用的考察中，发现“整体大于各组成部分之和”的机制。运用把孤立的部分与过程统一起来，由部分间动态相互作用引起的功能同系统目标统一起来的“系统中心论”思维方法，才能起到推动矿产勘查思维的作用。

矿产勘查中“系统中心论”思维方法的研究对象是有组织的，可分解为相互作用要素的复杂的系统。这一系统体现出部分所没有的性质，符合“整体大于各部分之和”的原理。“系统中心论”思维过程：一是考察研究对象，是否具有上述性质；二是分解出可相互作用的各要素，并分别研究各要素的个体特征，对于单一要素可采用“实物中心论”的思维方法加以分析；三是以动态、过程的观念来思考各要素间的相互作用，用要素相互作用引起的系统变化来推导整个系统的整体特征，即把各要素和系统发展过程统一起来，而不是简单地将各要素特征进行综合。从若干要素之间的相互联系中，归纳出在整体上具有、而各要素在孤立的情况所不具有的新的属性或新规律性。

二、矿产勘查中“概率统计性”思维方法

人们都普遍认为事物的发展是有规律的，但是以什么样的规律发展，这在认识上存在着两种不同的思维形式，一是传统科学探寻事物发展联系的“严格决定性”思维。二是随着系统论的发展而出现的现代探寻事物发展联系的“概率统计性”思维。

严格决定性思维方式认为，任何一个系统，只要知道了它的初始状态，就可以根据普遍的动力学定律，推演出它随时间的变化所经历的一系列状态。严格决定性思维是经典的科学思维方式，是传统科学从时间的可逆性和现实世界的简单性原则出发的必然产物。严格决定性思维对于简单的系统是有效的。比如，根据牛顿运动定律和万有引力定律，可以测定地球运动轨道，预报日食和月食。然而，对于一些复杂的事物则无法做到这一点。比如，天气预报不能准确预报几个月后的天气，也不能根据刚发生的地震来推断若干年后是否再发生地震。又如，在某一地区的地层中发现矿体，是否在不同地区同一层位有同样的矿体？总之，一旦处理多自由度、多体系的系统问题时，就脱离了严格决定思维模式，而只能作出概率统计性的预测。

“概率统计性”思维方式认为无论是在自然界，还是在社会领域中，大多数事物的发展变化并不受单值的确定的因果关系的制约，而是具有几种不同的可能性，究竟出现哪一种结果，往往带有偶然性或随机性。“概率统计性”思维代表了现代科学思维的一个基本方向，也是系统论在科学思维方面的重要成果。

客观世界的事物关系是复杂的，不能都归为单一的因果关系，更不能归结为纯粹的机械决定论的因果关系。正因为偶然性和随机性关系的存在，世界上才没有完全相同的事物，新事物才层出不穷，物质世界才丰富多彩。照“概率统计性”思维模式认为，事物发展变化规律服务于该统计性的规律，亦即可以大量的概率统计、平均值中看出随机现象的发展变化趋向。“概率统计性”思维方式提示人们在认识复杂事物发展的问题时，要注意到影响事物发展变化的多种因素，用概率统计方法来探讨事物发展变化的规律。

矿产勘查中的“概率统计性”思维方法首先要求把勘查目标，不论是勘查计划的制定，找矿靶区的确定，还是具体勘探项目的实施，都应理解为——受到许多因果关系制约的复杂的发展变化系统。其次不能依据某一因素的初始研究状态，按某一规律来推测目标，对目标的推测要依据大量的概率统计的总体趋势来确定。例如，在成矿预测过程中，不能依据某一地区存在矽卡岩型矿床就按岩体与碳酸盐岩的接触带这一规律来划分成矿预测区，而是要对该区内所有有关矿种的不同成因矿床进行统一分析，找出成矿类型的概率统计趋势，并结合成矿系列进行成矿预测。同时要考虑到地球物理、地球化学、成因矿物、蚀变及找矿标志等影响预测结果的因果关系，才能得到成功率高的预测结果。在矿床勘探时，对金矿等矿体变化较大的矿体的认识也是采取了概率统计的思维方式。无论对矿体的品位变化还是厚度变化，仅就局部的数个观察点，很难找出变化规律，矿体变化显得杂乱无章，不能依据这些杂乱点来推测矿体的变化规律。然而对矿体作大量的观察后，进行概率统计分析，就会显示出总体的变化趋势。这就是矿体变异函数分析方法。这其中就包含有“概率统计性”思维方法。由严格决定性思维向概率统计性思维的转变，实质上是简单性思维向复杂性思维的转变。

三、矿产勘查中的“进化历史观”的思维方法

系统科学的最新成果，诸如耗散结构理论、协同学和超循环理论，突出了客观世界中物质系统演化过程的方向性及其意义，即时间的矢量指向未来的过程不可逆性。这种“进化历史观”的思维方式相对于传统科学关于时间反演的不变性和演化过程的退化趋势等“退化历史观”的思维方式是一次思维方式上的转变。两种思维方式在地质学上亦显现出其中矛盾表现。

传统科学考察过程时采用的“退化演化观”的思维方法。它认为时间是没有方向性的，在认识过程中，用现在可以表现过去，即事物发展过程是可逆的。如，牛顿力学方程F=m（d2r/dt2），如果将时间改变符号，t改变为-t，该方程是不变的，它既可以决定未来，又可以说明过去。著名的薛定谔方程也是如此。地质学中传统的将今论古原则，就包含有这种“退化历史观”的思维方法。用现代发生的地质作用和成矿作用来说明过去几亿、几百万年前的地质作用过程。这也是受到当时的科学思维发展所影响的结果。

普利高津所创立的耗散结构是一种关于非平衡系统的自组织理论。它研究各种不同系统的无序向有序转化的***同规律和特点。因此它适合于不同的学科领域。在耗散结构理论中把历史和进化的观念引进到自然科学中，使时间这一概念不再是一个与可逆过程联系在一起的简单的运动参量，而是在非平衡世界中内部进化的度量，是与不可逆过程联系在一起的。同时认为远离平衡态的开放系统能够在一定外界条件下，随时间的推移，通过内部非线性的相互作用，在随机涨落的诱发下，自行产生组织性和相干性，即自组织现象。耗散结构理论不仅提出了时间演化的不可逆性，也反映出从无序到有序、从退化到进化的历史演化过程。从而体现出其在思维方式上的转变。

事实上，在生物进化论和地质渐变论等理论中，也都把历史进化包含于自然科学领域。地质学及其所包容的矿产勘查学是一门“历史性”的学科。地质演化是在非平衡系统中，通过各种地质作用的自组织性、相干性，由低级向高级、由简单向复杂的方向演化。因此，在这样一个具有历史性的学科中，必须要充分重视“进化历史观”的科学思维方法。

将今论古的时间可逆性思维是以现在的情况来推断过去，其中可加上其他工作方法，如同位素方法、实验方法、模拟或跟踪追溯过去地质作用等方法。它是地质学和矿产勘查学中经常使用的方法。然而就其根本思维方法来看，是与地球演化的不可逆性相矛盾的。

矿产也是不可逆性的演化的结果。古老时代的成矿作用是比较简单的，越演化成矿作用越复杂、越多样化。这一点从不同时代成矿作用类型的比较就可以得到结论。而且太古代的成矿作用在古生代和中生代不会重复产生。从矿种来看，25亿年前太古代主要是铁及一些金、锌、铬，没有铅矿。到几亿年，出现大量稀土、铅矿。到古生代至中生代，大量的金属都可以成矿。尤其是中生代是我国主要成矿时期，如汞矿、锑矿、金矿、钨、锡、锑、钼等矿床。而到白垩纪，第三纪才大量出现天然气和石油。从中可以看到，在太古代是和铜***生的，数量少，类型简单：而到中生代锌和铜、铅、金、银等多种元素***生，数量也多，类型也复杂多样。由此可见，成矿作用，矿产种类，类型，成矿元素等随着时间推移，越来越丰富多彩，具有不可逆的演化进程。

对上述矿产的演化进程完全用“将今论古”的原则就不合适。用现在的情况推断过去，过去没有，或者过去有也是比较简单。这是一种思维方法和物质演化相矛盾的思维方法。然而地球是一具有40多亿年历史的特殊研究对象，又没有可以类比的星球，只有“将古论今”与地球各个组成部分的演化关系相联系起来的思考才是一个科学的思维方法。如果只强调“将今论古”，很显然会得出错误的看法。因此，强调在以认识地质与矿产的演化及其结果时，要采用“进化历史观”的思维方法。

四、用系统科学的观点指导找矿工作

矿产在整个经济社会大系统中是局部的一个要素，本身又是一个特定的系统。因此，遵循客观规律要求，应当运用唯物辩证法系统的、联系的观点来认识和指导矿产勘查工作。

1.用系统的整体性原理部署找矿工作

系统是由要素和一定结构形式组成的整体。整体性是系统的第一个基本特征。整体性存在于各组成要素以一定结构形式而产生的相互作用之中。从系统科学整体性原理出发，矿产勘查应当统筹安排，充分发挥整体的功能，在具体工作中一是要求用全面的整体观点指导矿产勘查工作；二是要求正确处理全局与局部的关系。

用全面的整体的观点来指导矿产勘查工作，首先要求我们考虑问题、处理问题要着眼于整体。因为有些事从局部看是合理的，而从全局看是不合理的、不可解的。只有从整体看可行，具体的事才可以办。这也就是亚里士多德所说的，整体不等于各个孤立部分的总和。作为整体，首先要有一个整体的目标和任务要求，整体的各个要素都为实现整体的目的任务而协同动作，同时要对构成这个整体的各个要素统筹兼顾、全面安排。从空间角度看，要求把全国的勘查工作作为一个整体考虑；就一个地区而言，要求把所在地区的找矿工作作为一个整体；作为一个具体勘查项目，要求对有关这个项目的各方面问题考虑周到。

在矿产勘查中处理局部与全局的关系时，一是要做到局部服从全局；二是要重视局部对全局的制约。全局和局部之间的关系是辩证的关系，系统整体对其构成要素起主导和统帅作用，并规定和支配着所属各个要素的地位和性能。系统的组成要素也可反过来制约着整体的性质和状况。例如，对一个矿床评价来说，也要处理好局部与全局的关系，评价矿床的因素是多方面的，包括矿床地质因素，采、选、冶性能和技术因素，市场价格经济因素都影响着矿床评价的全局。如吉林省永吉县倒木河金矿就是因为含砷高、选矿技术没有完全解决而不能得到很好的开发利用。

2.用系统的结构性原理指导找矿

系统是各要素按一定结构组成的。要素组成系统时，并不是杂乱无章的，而是按一定结构组成的。所谓结构性就是系统内各要素之间合乎规律的，相对稳定的相互联系、相互结合、相互作用的方式。系统的总体功能取决于系统的结构，系统是要素和结构的统一整体。系统的要素和结构相同，其整体性能相同。系统的要素相同而结构不同，则整体性能就不相同。金刚石和石墨这两种矿物的组成要素都是碳（C），但由于结构不同，结果使金刚石成为最硬的矿物（硬度10），而石墨成为最软的矿物之一（硬度为1），由此可见结构的重要性。在找矿工作中，要注意不断调整和优化矿产勘查的矿种结构、队伍结构、技术结构、预查——普查——详查——勘探的次序结构等，使整个地质勘查能在结构合理和优化的基础上进行。

结构性对系统的发展起重要作用。结构的有序性是系统稳定发展的必要条件，合理的结构能促进事物（系统）的发展。例如，目前我们矿产勘查行业结构、矿产勘查队伍结构不尽合理，这些不利于矿产勘查事业的发展。在各勘查单位也存在管理人员、野外调查人员、综合研究人员、生产辅助人员等结构问题。在具体的勘查工作中也存在各种勘查手段的选择、资金和设备等合理配置、人员优化组合等结构性问题。为此，以系统科学的思维方法合理安排结构关系对取得理想的找矿效果非常重要。

3.用系统的层次性原理指导找矿

系统的层次性是指规定系统和要素（子系统）之间地位、等级和相互关系的特性。系统都有一定的层次，都是由不同层次的子系统按一定结构所组成的复杂的结合体。就全国地质工作而言，是一个包括地质勘查、地质科研、地质教育、地质装备及仪器生产、地质新闻出版事业等子系统组成的大系统。在地质勘查子系统中又有矿产勘查、基础地质、环境地质等几个次一级的子系统（要素）。在矿产勘查中又有更低一级的子系统、非金属矿产地质勘查等等。在能源矿产勘查中又有石油、天然气、煤、地热及放射性等矿产勘查层次。从系统的层次性原理看，必须处理好国家、省（区、市）、地（市）、具体地勘单位之间，具体找矿项目之间，总体设计与子项目之间，矿产区与矿段、矿石之间等各层次性关系，有条不紊、层次分明地开展工作。

4.用系统的开放性原理指导找矿

系统的开放性是指系统同其周围环境，即与其他系统之间的相互关系、相互作用。世界上孤立的系统是不存在的，任何系统都要与周围环境发生一定的联系，都要进行物质、能量和信息的交换和转换。矿产勘查与周围环境有关，如交通条件、气候条件、地理条件、施工条件、资金条件、林业条件、环保条件、土地使用条件等等都对勘查工作有很大影响。这些条件好，将有利矿产勘查工作开展，能促进矿产勘查工作发展。条件不好，则会对找矿工作带来制约。所以，在研究与部署矿产勘查工作时，就要考虑周围环境和外部条件。但反过来，在考虑外部环境时还要注意到矿产勘查工作对外部环境的积极影响，要辩证地思维两者之间的关系。外部条件不好，固然会制约找矿，但找矿的重大突破，也会促进和改善外部条件，我国攀枝花、白云鄂博、金川等矿产资源的勘查、开发使之建设为现代化城市就是例证。