矿产勘查的系统思维方法
一、矿产勘查中的“系统中心”思维方法
著名科学家贝特朗·费将“有机体系统论”的思维方法原理提炼并扩展到其他学科，从而形成了具有跨学科性质的一般系统论。系统论的思维方法在于它抽象地研究系统，不管是基本粒子、太阳系、家庭、社会，即抛开系统所依赖的具体物质基础，着眼于系统中整体与部分、结构与功能、系统与环境的关系，运用数学手段和工具，建立适用于学科系统的一般思维方法和原理，从而起到一定的方法论作用。
传统科学的“对象中心论”是指以个体对象为研究中心的思维方式。将个别的研究对象分解成各个部分分别考察，然后把对整个研究对象的认识作为对某些部分认识相加的方式。这种思维方式在理解简单组织和机械叠加中是可能的；这种思维方式是在对象本身的基础上理解个别事物，从单实体、单层次、单思维、单变量、单因果的角度理解对象。
系统论为人们提供了一种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”是指以具有整体性特征的复杂对象为研究对象的思维方式。这种思维方式就是从综合联系和功能不可加性的角度来认识事物，从多质、多层次、多维度、多变量、复杂因果关系的角度来认识事物。“系统中心论”把有机系统放在研究的中心，单个的物理对象成为系统的有机组成部分。在考察问题时，我们主要不关心物理对象的物理性质和力学运动规律，而是关心其组成部分之间的关系，即整体性、关联性、结构性、功能性、非线性、协同性、有序性等等。这种思维方式代表了当代科学思维方法的主流和趋势，表明人们对现实世界的认识已经从关注个体部分转向关注整体系统，从关注实体转向关注系统和关系。
“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以下特点:一是不可加性，即整体实现了一些不具备的性质，即“整体大于其组成部分之和”；二是存在非线性关系，即构成系统的要素之间存在非线性反馈，是整体中新事物的来源；第三，研究的零件数量多于两个；四是层次性，即可以从三个层面来描述对象:从其外部整体性的角度，从其内部结构的角度，以及从将对象理解为更大系统的子系统的角度。从矿产勘查目标的确定、找矿靶区的选择到具体勘查项目的实施，在矿产勘查活动中引入“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，不再是简单的描述性研究，而是成因岩石学和岩石动力学成为岩石学的研究中心。为了确定岩石的成因，必须把描述岩石学、同位素岩石学、岩石化学、成因矿物学和构造学作为研究体系的组成部分，任何单一元素都不能反映岩石在成因过程中的整体作用。它的整体功能只能通过元素之间的非线性关系来体现。也就是说，认识岩石成因的过程不是各种元素的简单组合，而是通过各种元素之间的相互作用表现出来的整体功能。
在矿床勘探中，对矿体的认识也是一个复杂的系统。运用“系统中心论”的探索思维方法，可以有效地达到认识矿床的目的。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、构造构造、含矿热液性质、勘查工程控制程度、勘查人员的观察认识能力等诸多因素构成的体系。这个矿体识别系统隶属于更大的矿床勘探系统。矿床勘探体系还包括对矿体的认识、区域地质、水文地质、矿石采冶性质、自然经济地理、社会经济环境、人、财、时、勘探人员素质、组织组建等。就矿体认识的体系而言，其元素只能反映矿体的一个侧面，所有元素机械相加的整体特征并不能完全反映矿体的整体特征。要了解矿体的空间变化、形成规律和形成方式，必须根据矿体各元素的结构性和不可加性以及非线性反馈原理来考虑。以热液矿床为例，控矿构造控制着矿体的大小、形态和产状，控制着矿体的形成规律，含矿热液的性质制约着矿体的成分、蚀变和形成方式。含矿热液的性质反作用于控矿构造、勘探项目的部署和揭露，影响对矿体空间分布的认识。探矿者的观察和认识能力直接关系到各种元素的研究成果和成矿模型的可靠性。只有把每个因素看作一个动态的相互作用过程，才能达到全面认识矿体的目的。所以，研究一个事物，必须从整体出发，从分析出发，通过对组织系统各要素之间非线性相互作用的考察，找到“整体大于其组成部分之和”的机制。只有运用“系统中心论”的思维方法，把孤立的部分和过程统一起来，把部分之间的动态相互作用引起的功能与系统目标统一起来，才能起到促进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，可以分解为具有交互要素的复杂系统。这个系统体现了某些部分不具备的性质，符合整体大于所有部分之和的原理。“系统中心论”的思维过程:第一，考察研究对象是否具有上述性质；二是对交互要素进行分解，分别研究每个要素的个体特征。对于单个元素，可以用“对象中心论”的思维方法来分析。三是用动力学和过程的概念来思考要素之间的相互作用，用要素相互作用引起的系统变化来推导出整个系统的总体特征，即把各个要素和系统的发展过程统一起来，而不是简单地综合各个要素的特征。从几个要素之间的相互关系可以得出结论，有新的属性或新的规律是整体上可用的，但不是孤立可用的。
二、矿产勘查中的“概率统计”思维方法
人们普遍认为事物的发展是有规律的，但对于它发展成什么样的规律有两种不同的思维方式。一种是传统科学探索事物发展关系的“严谨果断”思维。二是随着系统论的发展，出现了探索事物发展关系的现代“概率统计”思维。
严谨果断的思维方式认为，任何系统只要知道其初始状态，就可以根据动力学的普遍规律，推导出它随时间变化所经历的一系列状态。严谨果断的思维是一种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。严谨果断的思维对于简单系统是有效的。比如根据牛顿运动定律和万有引力定律，可以确定地球轨道，预测日月食。但是，对于一些复杂的事情，这是做不到的。比如，天气预报不能准确预测几个月后的天气，也不能根据刚刚发生的地震推断几年后是否还会发生地震。再比如，如果在某个地区的地层中发现了一个矿体，那么在不同地区的同一个层位中是否也有相同的矿体呢？简而言之，一旦处理多自由度多系统系统问题，在没有严格确定思维模式的情况下，只能进行概率和统计预测。
“概率统计”的思维模式认为，大多数事物的发展变化并不受单一数值所决定的因果关系的制约，而是有几种不同的可能性，而哪种结果往往是偶然的或随机的。“概率统计”思维代表了现代科学思维的一个基本方向，是系统论在科学思维中的重要成果。
客观世界事物之间的关系是复杂的，不能归结为单一的因果关系，更不能归结为纯粹的机械确定性因果关系。正是由于偶然性和随机性的关系，世界上没有完全相同的事物，新事物层出不穷，物质世界丰富多彩。按照“概率统计”的思维方式，事物的发展变化规律是为统计规律服务的，即从大量的概率统计和平均值中可以看出随机现象的发展变化趋势。“概率统计”的思维方式提醒人们在认识复杂事物的发展变化时，要注意影响事物发展变化的各种因素，用概率统计的方法去探索事物发展变化的规律。
矿产勘查中“概率统计”的思维方法首先要求勘查目标，无论是勘查方案的制定、找矿靶区的确定，还是具体勘查项目的实施，都应理解为受诸多因果关系制约的复杂发展变化系统。其次，不能根据某个因素的初始研究状态，按照一定的规律来推断目标，而要根据大量概率统计的总体趋势来确定目标。例如，在成矿预测过程中，不能根据某一地区是否存在矽卡岩矿床，就按岩体与碳酸盐岩的接触带划分成矿预测区，而应统一分析该地区所有相关矿产的不同成因矿床，找出成矿类型的概率和统计趋势，结合成矿系列进行成矿预测。同时要考虑地球物理、地球化学、成因矿物、蚀变和找矿标志之间的因果关系，才能得到一个成功率较高的预测结果。在矿床勘探中，对金矿等变化较大的矿体的认识也采用概率统计的思维方式。无论是矿体的品位变化还是厚度变化，仅从少数局部观测点很难找出变化规律，矿体的变化显得杂乱无章，无法根据这些杂乱无章的点来推断矿体的变化规律。但经过对矿体的大量观察和统计分析，会显示出整体的变化趋势。这就是矿体变异函数的分析方法。这就包括了“概率统计”的思维方法。从严格决定性思维到概率性思维的转变，本质上是从简单思维到复杂思维的转变。
第三，矿产勘查中的“进化历史观”思维方法
耗散结构理论、协同学、超循环理论等系统科学的最新成果，突出了客观世界物质系统演化过程的方向性和意义，即时间的矢量指向未来过程的不可逆性。这种“进化史观”的思维方式，相对于时间反转不变性、进化过程退化趋势等“退化史观”的传统科学思维方式，是一种思维方式的变革。两种思维方式在地质学上也表现出矛盾。
传统科学考察过程中采用的“退化进化观”的思维方法。它认为时间没有方向，在认识过程中，过去可以用现在来表示，即事物的发展过程是可逆的。比如牛顿的力学方程F=m(d2r/dt2)，如果改变时间的符号，将t改为-t，方程不变，可以确定未来，解释过去。著名的薛定谔方程也是如此。地质学传统的古为今用原则，就包含了这种“退化史观”的思维方法。现代地质作用和矿化作用被用来说明亿万年前的地质作用。这也是当时科学思维发展的结果。
普里戈金创立的耗散结构是关于非平衡系统的自组织理论。它研究不同系统中由无序向有序转化的共同规律和特征。所以适用于不同的学科。在耗散结构理论中将历史和演化的概念引入自然科学，使时间的概念不再是一个简单的与可逆过程相联系的运动参量，而是一个非平衡世界内部演化的量度，与不可逆过程相联系。同时认为，一个远离平衡态的开放系统，在一定的外部条件下，随着时间的推移，通过内部的非线性相互作用和随机涨落的诱导，可以产生自身的组织性和连贯性，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，而且反映了从无序到有序、从退化到演化的历史演化过程。由此，反映了其思维方式的改变。
事实上，在生物进化论和地质渐变论中，历史进化论也包含在自然科学领域中。它所包含的地质和矿产勘查是一个“历史性”的课题。地质演化是在非平衡系统中，通过各种地质过程的自组织和连贯，由低到高，由简单到复杂。因此，在这样一门历史学科中，我们必须充分重视“进化历史观”的科学思维方法。
从现在到现在的时间可逆性的思路是根据现在的情况推断过去，还可以加入其他工作方法，如同位素法、实验方法、模拟或追溯过去的地质过程。这是地质和矿产勘探中常用的方法。但就其根本的思维方法而言，与地球演化的不可逆性是矛盾的。
矿物质也是不可逆进化的结果。古代的成矿作用比较简单，越演化越复杂多样。这可以从不同时代矿化类型的对比中得出结论。而且古生代和中生代不会重复太古宙成矿。矿物方面，25亿年前太古代主要是铁和部分金、锌、铬，没有铅矿。到了几亿年前，出现了大量的稀土和铅矿。从古生代到中生代，大量的金属可以被矿化。特别是中生代是我国主要的成矿期，如汞、锑、金、钨、锡、锑、钼等矿床。直到白垩纪，第三纪才大量出现天然气和石油。可见太古宙时与铜共生，数量少，类型简单；中生代，锌与铜、铅、金、银等元素共生，数量多，类型复杂。可见，成矿作用、矿物种类、类型及成矿元素随着时间的推移变得越来越丰富多彩，具有不可逆的演化过程。
对于上述矿物的演化过程，完全用“由今论古”的原则是不恰当的。从现在的情况推断过去相对简单，没有过去，或者有过去。这是一种与物质进化相矛盾的思维方式。但地球是一个特殊的研究对象，有40多亿年的历史，没有可比的星球。只有把地球各组成部分的演化“古为今用”的思维才是科学的思维方法。如果只强调“从现在讨论过去”，显然会得出一个错误的观点。因此，强调在认识地质矿产演化及其结果时，应采用“演化史观”的思维方法。
用系统科学的观点指导找矿工作。
矿产资源是整个经济社会系统中的一个局部因素，也是一个特定的系统。因此，要遵循客观规律的要求，用唯物辩证法的系统的、相关的观点来认识和指导矿产勘查。
1.以系统整体性原则部署找矿工作。
系统是由要素和一定的结构形式组成的整体。完整性是系统的第一个基本特征。整体性存在于一定结构形式中各种成分的相互作用中。从系统科学的整体性原则出发，矿产勘查应统筹安排，充分发挥其整体功能。在具体工作中，一是要求用全面的整体观指导矿产勘查；二是正确处理整体和局部的关系。
用全面的整体观指导矿产勘查，首先要用全局的眼光考虑和处理问题。因为有些事情从局部角度来看是合理的，但从全局角度来看是不合理且无法解决的。只有整体可行，才能做具体的事情。这就是亚里士多德所说的，整体不等于其孤立部分的总和。作为一个整体，我们首先要有一个总体目标和任务要求，并且整体的所有要素共同努力来实现总体目标和任务。同时，必须对构成整体的所有要素进行统筹。从空间上看，要求把国家勘探工作作为一个整体来考虑；就一个地区而言，要求把该地区的找矿工作作为一个整体；作为一个具体的勘探项目，要求考虑项目的方方面面。
在矿产勘查中处理局部与全局的关系时，第一，局部要服从全局；第二，要注意局部对全局的制约。整体与部分的关系是辩证的，整体系统对其构成要素起着主导和指挥作用，规定和支配着其各要素的地位和表现。系统的组成部分也可以反过来制约整体的性质和状况。比如对一个矿床的评价，也要处理好局部和全局的关系。矿床评价的因素很多，包括矿床的地质因素、开采、选矿、冶炼性能和技术因素，以及市场价格和经济因素都影响着矿床评价的整体情况。如吉林省永吉县道木河金矿，由于砷含量高，选矿工艺不完善，不能很好地开发利用。
2.用系统的构造原理指导找矿。
系统是由各种要素按照一定的结构组成的。当元素形成一个系统时，它们并不是混沌的，而是按照一定的结构组成的。所谓结构，就是系统中各要素之间有规律的、相对稳定的相互联系、相互组合、相互作用的方式。系统的整体功能取决于系统的结构，系统是要素和结构的统一整体。系统的要素和结构是相同的，其整体性能也是相同的。如果系统的要素相同，但结构不同，那么整体性能就会不同。钻石和石墨都是由碳(C)构成的，但由于结构不同，钻石成为最硬的矿物(硬度10)，石墨成为最软的矿物之一(硬度1)，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、预调查—普查—详查—勘查序列结构，使整个地质勘查在结构合理优化的基础上进行。
结构在系统的发展中起着重要的作用。结构的有序性是系统稳定发展的必要条件，合理的结构可以促进事物(系统)的发展。比如，目前我们的矿产勘查行业和矿产勘查队伍结构不尽合理，不利于矿产勘查的发展。还有各勘探单位的管理人员、野外调查人员、综合研究人员、生产辅助人员等结构性问题。在具体的勘探工作中，还存在各种勘探手段的选择、资金设备的合理配置、人员的优化组合等结构性问题。因此，用系统科学的思维方法合理安排构造关系，对取得理想的找矿效果至关重要。
3.用系统的层次原理指导找矿。
系统的层次是指定义系统和元素(子系统)之间的状态、等级和关系的特征。系统是有一定层次的，是由不同层次的子系统按照一定的结构组成的复杂组合。就全国地质工作而言，是由地质勘查、地质科学研究、地质教育、地质设备仪器生产、地质新闻出版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、环境地质等若干个子系统(要素)。在矿产勘查中，有较低层次的子系统，非金属矿产地质勘查等。在能源和矿产勘探中，有石油、天然气、煤炭、地热和放射性等矿产勘探级别。从系统的层次性原则来看，要处理好国家、省(区、市)、地(市)与具体地勘单位之间、具体找矿项目之间、总体设计与子项目之间、矿区与矿块之间的层次关系，有序地、分层次地开展工作。
4.用系统的开放性原理指导找矿。
系统的开放性是指系统与其周围环境，即与其他系统之间的关系和相互作用。世界上没有孤立的系统，任何系统都必然与周围环境有某种联系，所有的物质、能量、信息都要进行交换和转化。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、环境保护条件、土地利用条件等，对勘查工作影响很大。这些良好的条件将有利于矿产勘查的开展，促进矿产勘查的发展。恶劣的条件会限制勘探工作。因此，在研究和部署矿产勘查时，要考虑周围环境和外部条件。另一方面，在考虑外部环境时，也要注意矿产勘查对外部环境的积极影响，辩证地思考两者之间的关系。外部条件差固然会制约找矿，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探开发，使其成为现代化城市。