海洋表层沉积物元素地球化学是资源环境研究的主要内容，是探索海底资源环境的重要科学手段。本文基于数学地质方法和信息处理分析原理，从方法论角度，结合渤海表层沉积物元素地球化学环境评价工作，对元素地球化学数据处理分析的相关技术环节进行探讨，提出一套适合海洋表层沉积物元素地球化学环境评价工作的数据信息处理分析的系统方法。提出数据平差方法，分析多种方法的优劣，并结合渤海实验区，给出实际应用。标准化方法能够消除“多源数据系统误差”差异，能将存在差异的数据统一到一个图幅，但该方法仅能够反映样品变量的分布变化情况，忽略了元素含量的真实水平；邻近点对法在缩小系统误差间距的同时将数据校正到更加合理的评定范围，保留了元素的实际含量水平。本文利用邻近点对法对渤海多来源表层沉积物地球化学常量元素以及微量元素进行平差处理。引入Kriging、CoKriging方法模型，对该方法模型的构建、变差函数模拟及使用方法进行了系统解析。计算了Ni和Co及Fe和粒度参数的实验变差函数，并进行理论拟合，提取变差函数参数和交叉变差函数参数；利用变差函数所反映的元素空间自相关性和协相关性，判断出Ni、Co和Fe、粒度不但拥有显著统计相关性，而且也具有明显的空间相关性，变差函数模拟结果显示这些参数均受北北东向构造格架控制。利用CoKriging对边界效应数据和稀疏数据的插值效果进行实验，结果表明，该方法在边界缺失数据信息的情况下，利用次变量协同插值能够减小估计误差，提高插值效果；在数据信息点稀疏的情况下，同样能够减小估计误差，提高插值效果。另外，本文还给出基于ArcGIS平台的Kriging和CoKriging应用方法。系统介绍分形、突变边界、汇流累积、移动平均等异常划分方法，并对渤海地球化学元素进行异常划分。应用结果表明，分形方法从地球化学场的空间自相似性出发，划定异常下限的同时，可以将研究区域划分出不同异常区域和异常等级；汇流累积法在圈定异常面积较小的同时保证异常区域罗列的全面，可以突出弱异常，且在高值聚集区域突出了较高值区域和线性特征；突变边界法划分的异常与移动平均法划分的异常区域较相似，移动平均法使用时人为因素较多，突变边界法比移动平均法更客观，划分的异常界限也较细致些。引入多元信息综合分析方法，将地球化学元素信息图层以及异常分布图层与构造、地形、地貌、重力异常、磁力异常等信息图层进行叠加和相关分析，分析及解算结果表明：（1）空间异常的不同提取方法可以互相弥补，不同的异常提取方法，可能会指示不同的地质环境背景；（2）异常场的空间展布与其他综合信息的关联，可以提供更多的环境信息；（3）由Zn为代表的地球化学元素异常分布，表层沉积物粒度线性异常分布，水深线性异常分布以及渤海构造环境特征等之间存在着或强或弱的相关关系；（4）Zn异常主要受控因素为表层沉积物粒度，其次为重力异常信息，呈弱贡献关系。在不同的目标域，粒度与Zn的相关程度，以及线性模型模拟的精度不同，在渤海中部的石油盆地内，粒度明显为主控变量，与Zn含量强相关，且线性模型模拟结果与实际分布高度相近，模拟精度较高，相似系数达0.79；从全区模拟来看，由于模拟单元最多，相对其它目标域，粒度贡献及线性模拟精度相对仍然较高，由此可见靠近岸边的区域，Zn含量受粒度控制较强；与之相对，在渤海构造盆地以及构造带的的模拟结果相比之下，模型模拟精度较低，粒度与Zn的相关性也相对变弱，而重力异常信息控制变强；在Zn线性异常区域，模型模拟精度最低，粒度贡献相对较弱，可见在Zn线性异常区域内，Zn含量除受到粒度控制外，可能还与其它来源因素有关。