中国西南地区76种元素地球化学填图
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Cu, Ga, In, La, Mo, Nb, Ni, Pb, R b, Sb, Th, U, W , Y, Zn, Tl, Ta, Hf, Ge,
P t, Pd, Os, R h, Ru, Ir, R e Te)
Ag, Au
As, Sb, Se, (B i, Ge)
CV - AFS
Hg
SIE ES VOL CF - COL FA - POL FA - ES FA - COL
高 、精密度好 、速度快 、成本低 ,同一份试料可同时
测定多种元素的分析方法 ,作为优选分析方法 。
表 1 76种元素分析方案 Tab. 1 M ulti2e lem ent analytical scheme s for 76 elements
分析方法 XRF
ICP - MS GF - AAS HG - AFS
1962年 H. E. Hawkes 和 J. S. W ebb在《矿产 勘查的地球化学 》[ 1 ] 一书中首次指出地 球化 学填 图的重要意义 。指出 :“将元素的变化来制图也是 研究地球的一种办法 ,与制作土壤图 ,岩石类型图 , 构造图和变质作用图件的作用一样 。”1973年 J. S. W ebb等出版了第一部地球化学图集《北爱尔兰地 球化学实验 图集 》[ 2 ] 。从 197 5 年 W eb b[ 3 ] 及 他在 伦敦帝国学院的同事们开始在赞比亚、塞拉利昂 、 马来西亚 、爱尔兰等地用稀密度的水系沉积物采样 及多元素分析进行区域性地球化学填图。
第 29卷 增刊
物探化探计算技术
2007年 10月
文章编号 : 1001—1749 (2007)增刊 (1) — 0174— 06
中 国 西 南 地 区 76种 元 素 地 球 化 学 填 图
程志中 , 谢学锦
(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所 , 河北 廊坊 065000)
方法 检出 限 (DL ) 0. 02 0. 053 1 0. 0002 2 5 0. 2 0. 05 1 0. 1 0. 053 0. 02 2 20 1 5 0. 5 1 0. 1 0. 1 0. 1 1 00 0. 053 2
序号
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
中国的地球化学填图工作一直处于国际领先 水平 ,由二十世纪八十年代开始的全国区域化探扫 面计划 [ 18, 19 ] ,经过二十多年的进行 ,已覆盖了全国 6 500 000 km2 的国土面积 ,分析了 39 种元素 。39 种元素的分析检出限均小于地壳丰度值 ,并且 ,分 析中使用标准样来监控分析批次之间与实验室之 间的分析质量 ,使得各实验室之间的分析结果可全
王水吸 附、活 性炭分 离富 集、灰 化后 光谱法 测定
A u、P t和 Pd,其分析检出限达到 012 ng/ g。采用过 氧化钠熔融 ,硫酸酸 化 ,经氧 化剂氧 化 ,使 O s、R u
生成挥发性的四氧化物 ,用蒸馏方法 ,使其与伴生
元素分离 ,再选用三氧化二砷和硫酸溶液作为 O s
的吸收剂 ; 乙醇 、盐酸 、硫酸作为钌的吸收剂 ,利用 O s、R u 对 A s3 + ～Ce4 + 体系的催 化作用 ,分别进行
Y
1
36
Lu
0. 1
74 Yb
0. 1
37 M gO
0. 053
75 Zn
5
38
Mn
10
76 Zr
5
3 以 %计量 , A u、H g、Ir、Os、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Te以 ng/ g计 量 ,其它以 μg/g计量
3 76 种元素地球化学图的编制
收稿日期 : 2007 - 06 - 30
增刊
程志中等 : 中国西南地区 76种元素地球化学填图
·175·
球对比 。这些填图成果为矿产勘查提供了重要的 信息 。1999年 ,在中国地质调查局的资助下 ,我们 开展了 76种元素地球化学填图的试验工作 ,选择 中国西南的四川、云南 、贵州 、广西和重庆五省区市 开展 76种元素地球化学填图试验工作 。
0. 2
26
Ge
0. 1
64 Tb
wenku.baidu.com
0. 1
27
Hf
1
65 Te
5
28
Hg
0. 005
66 Th
2
29
Ho
0. 1
67 Ti
50
30
I
0. 5
68 Tl
0. 1
31
In
0. 01
69 Tm
0. 1
32
Ir
0. 01
70 U
0. 2
33
K2 O
0. 053
71 V
5
34
La
1
72 W
0. 3
35
Li
1
73
摘 要 : 人类生活的地球是由元素周期表中的所有元素构成的 ,了解所有元素在地球的分布规 律对于人类认识自然以及资源与环境研究 ,具有十分重要的作用 。利用西南地区区域化探扫面 的副样 ,采用 1∶50000图幅一个组合成一个分析样的方式 ,收集水系沉积物样品 ,研制开发了 76 种元素分析方案 ,特别是对一些困难元素进行重点研究 ,使得所有元素的分析检出限低于地壳丰 度值 。编制完成 76 种元素的地球化学图 ,利用地球化学资料进行资源远景的初步评价 ,区域成 矿的划分等基础性研究工作 。
2 分析方法
早在二十世纪八十年代 ,随着我国以水系沉积 物测量为主的 1∶200 000区域化探全国扫面计划 的开展和逐步实施 ,经过广大分析工作者的辛勤劳 动和努力 , 39种元素 (Ag、A s、Au、B、Ba、B e、B i、Cd、 Co、C r、Cu、F、Hg、La、L i、M n、Mo、Nb、N i、P、Pb、Sb、 Sn、Sr、Ti、Th、U、V、W、Y、Zn、Zr、Na2 O、M gO、A l2 O3、 SiO2 、K2 O、CaO、Fe2 O3 )的分析方法已日趋成熟 ,形 成了具有我国特色的多种配套分析方案 ,其中尤以 氢化物 ～非色散原子荧光光谱法测定砷 、锑 、铋 、 硒 、锗最为突出 ;分析方法的检出限 、准确度和精密 度都在国际上处于领先地位 。发射光谱粉末法测 定银 、硼 、锡 、铅 、镓也能较好地满足区域地球化学 样品分析的要求 ,其检出限等参数都优于美国和加 拿大的指标 。到了九十年代后期 ,随着生态地球化 学调查工作的开展 ,分析元素增加到 54种 ; 对新增 元素 ,各实验室分别做了一些探索工作 ,已形成了 一套能满足生态地球化学调查的分析方案 ,经过近 几年的工作实践 , 证明是行之 有效的 。为了 满足 76种元素分析的需要 ,开展了勘查地球 化学 样品 中 76种元素测试方法技术和质量监控系统研究 ,
关键词 : 76种元素 ; 地球化学填图 ; 分析方法 ; 成矿区带 中图分类号 : P 632 文献标识码 : A
0 前言
人类生存所依赖的地球环境 ,是由元素周期表 中所有元素组成 ,了解周期表中所有元素的空间分 布情况 ,分析它们的空间分布规律将提供前所未有 的新信息 :找寻大型矿床 ; 探索新型资源利用的可 能性 ;为区域成矿学提供新的研究方向 。
测定元素 Si, A l, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ba, Ce, Co, C r, Cu, Ga, La, M n, Nb, Ni, P,
Pb, Rb, S, Sc, Sr, Th, Ti, V, Y, Zn, Zr, ( Cl, B r)
Pr, Nd, Sm , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu( Be, B i, Ce, Co, C s,
从 1973年至今 ,世界上共有 50余项区域性及 国 家 性 地 球 化 学 填 图 计 划 已 完 成 、或 正 在 进 行 [ 4～16 ] ,分析元素 的数目从数种至最 多 40 种 , 但 由于测定的元素种类较少 ,且很不一致 ,痕量或次
痕量元素信息量不够 ,特别是对一些痕量及超痕量 元素分析检出限偏高或根本未分析 ,取得结果不能 全球对比 ,使得绝大部分地球化学图远远达不到地 球化学图对资源与环境问题本应做出的贡献。
着重开发以现代大型 分析仪器 ICP - M S、XRF 和
ICP - AES为主体 、与其它多种专项分析技术和分
析方法相匹配的各种 76种元素分析方法的配套方 案。
西南地区 76种元素地球化学填图工作重点对
O s、Ir、Ru、R h、Te、Re等困难元素分析方法进行研
究 ,开发了化学光谱法测定 Au、Pt、Pd技术 。采用
F Ag, B , Sn, (B e)
C, N, ( S) I
( Rh, Ir) (Au, P t, Pd)
(Os, R u, )
XRF X - 射线荧光光 谱法 ; ICP - M S 等离子 焰质谱法 ; GF - AAS石墨炉原子吸收光谱法 ; HG
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物探化探计算技术
29卷
- AFS 氢化物原子荧光光谱法 ; CV - AFS冷蒸气 原子荧光光谱法 ; S IE 离子选 择电 极法 ; ES发射 光谱法 ; VOL 容量法 ; CF - COL催化分光光度法 ; FA - POL 火试金极谱法 ; FA - ES 火试金光谱法 ; FA - COL 火试金分光光度法 。
元素 Mo
方法检出限 (DL )
0. 2
N
20
N a2 O
0. 13
Nb
2
Nd
0. 1
Ni
1
Os
0. 02
P
10
Pb
2
Pd
0. 2
Pt
0. 2
Pr
0. 1
Rb
1
Re
0. 2
Rh
0. 02
Ru
0. 02
S
50
Sb
0. 05
Sc
1
Se
0. 01
SiO2
0. 13
Sm
0. 1
Sn
1
Sr
5
25
Gd
0. 1
63 Ta
表 2 76种元素分析检出限要求 Tab. 2 R equired detection lim its of 76 elements
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
元素
Ag A l2O 3
As Au B Ba Be Bi Br C CaO Cd Ce Cl Co Cr Cs Cu Dy Er Eu F Fe2 O3 Ga
1 样品组合
中国西南地区面积 约 1 250 0 00 km2 ,于 二十 世纪八十年代中后期完成 1 ∶200 000区域化探扫 面因而这些样品中所含有的信息应是未受到大规 模工业化进程明显干扰的原始信息 。
为了快速获得研究区内 76种元素的地球化学 图 ,本次工作采用的样品收集与组合方案是 : 将区 内已完 成 1 ∶200 00 0 区域化 探扫 面计 划 的每 个 1∶50 000图幅内的所有原始样品组合成 一件 分析 样品 。对于原保存的单件原始样品 ,图幅内每平方 公里抽取 5 g样品参与组合 。若该平方公里内有 二件或二件以上样品时 ,按等重量抽取的原则组成 总共重 5 g的组合样品参与组合 。对于原保存的 4 km2组合样 ,每件样品抽取 2 0 g参与组合。空白 格不予考虑 。总计组合样品数为 2 740件。
光度法测定 , 分析方法的检 出限均为 0102 ng/ g。 采用铅试金法富集 ,极谱法测定 Rh和 Ir,分析检出
限达到 0102 ng/ g。同时开发了硫镍试金富集 , ICP
- M S同时测定六种贵金属的方法 ,分析检出限达
到地球化学填图的要求 。
根据中国的实际情况 ,开发了以 XRF和 ICP A ES /M S为主体的分析方案 (见表 1及下页表 2) 。 根据地球化学填图分析测试技术要求 ,选用准确度
针对国际地球化学填图的现状与存在的问题 , 国际地球化学填图计划 ( IGCP 259 /360)提出新规 定要求分析 71 种元素后 [ 17 ] ,许多国家都 在努力 , 从 1996年开始 ,全欧地质调查所论坛 ( The Forum of European Geologica l Surveys ( FOR EGS ) ) ( Salm inen , R. 2005 ) 的 [ 1 ] 26 个国家开展了一项极 低密度地球化学填图计划 ,由欧洲五个实验室采用 XRF、ICP - M S、ICP - AES和 Hg测量仪等四种方 法分析 ,但分析的元素也没有完全达到国际地球化 学填图计划的要求 ,由于分析方法的单一 ,有些元 素的分析检出限达不到国际地球化学填图的要求 , 也未使用国际承认的标准样进行分析质量监控 。
P t, Pd, Os, R h, Ru, Ir, R e Te)
Ag, Au
As, Sb, Se, (B i, Ge)
CV - AFS
Hg
SIE ES VOL CF - COL FA - POL FA - ES FA - COL
高 、精密度好 、速度快 、成本低 ,同一份试料可同时
测定多种元素的分析方法 ,作为优选分析方法 。
表 1 76种元素分析方案 Tab. 1 M ulti2e lem ent analytical scheme s for 76 elements
分析方法 XRF
ICP - MS GF - AAS HG - AFS
1962年 H. E. Hawkes 和 J. S. W ebb在《矿产 勘查的地球化学 》[ 1 ] 一书中首次指出地 球化 学填 图的重要意义 。指出 :“将元素的变化来制图也是 研究地球的一种办法 ,与制作土壤图 ,岩石类型图 , 构造图和变质作用图件的作用一样 。”1973年 J. S. W ebb等出版了第一部地球化学图集《北爱尔兰地 球化学实验 图集 》[ 2 ] 。从 197 5 年 W eb b[ 3 ] 及 他在 伦敦帝国学院的同事们开始在赞比亚、塞拉利昂 、 马来西亚 、爱尔兰等地用稀密度的水系沉积物采样 及多元素分析进行区域性地球化学填图。
第 29卷 增刊
物探化探计算技术
2007年 10月
文章编号 : 1001—1749 (2007)增刊 (1) — 0174— 06
中 国 西 南 地 区 76种 元 素 地 球 化 学 填 图
程志中 , 谢学锦
(中国地质科学院 地球物理地球化学勘查研究所 , 河北 廊坊 065000)
方法 检出 限 (DL ) 0. 02 0. 053 1 0. 0002 2 5 0. 2 0. 05 1 0. 1 0. 053 0. 02 2 20 1 5 0. 5 1 0. 1 0. 1 0. 1 1 00 0. 053 2
序号
39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62
中国的地球化学填图工作一直处于国际领先 水平 ,由二十世纪八十年代开始的全国区域化探扫 面计划 [ 18, 19 ] ,经过二十多年的进行 ,已覆盖了全国 6 500 000 km2 的国土面积 ,分析了 39 种元素 。39 种元素的分析检出限均小于地壳丰度值 ,并且 ,分 析中使用标准样来监控分析批次之间与实验室之 间的分析质量 ,使得各实验室之间的分析结果可全
王水吸 附、活 性炭分 离富 集、灰 化后 光谱法 测定
A u、P t和 Pd,其分析检出限达到 012 ng/ g。采用过 氧化钠熔融 ,硫酸酸 化 ,经氧 化剂氧 化 ,使 O s、R u
生成挥发性的四氧化物 ,用蒸馏方法 ,使其与伴生
元素分离 ,再选用三氧化二砷和硫酸溶液作为 O s
的吸收剂 ; 乙醇 、盐酸 、硫酸作为钌的吸收剂 ,利用 O s、R u 对 A s3 + ～Ce4 + 体系的催 化作用 ,分别进行
Y
1
36
Lu
0. 1
74 Yb
0. 1
37 M gO
0. 053
75 Zn
5
38
Mn
10
76 Zr
5
3 以 %计量 , A u、H g、Ir、Os、Pd、Pt、Re、Rh、Ru、Te以 ng/ g计 量 ,其它以 μg/g计量
3 76 种元素地球化学图的编制
收稿日期 : 2007 - 06 - 30
增刊
程志中等 : 中国西南地区 76种元素地球化学填图
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球对比 。这些填图成果为矿产勘查提供了重要的 信息 。1999年 ,在中国地质调查局的资助下 ,我们 开展了 76种元素地球化学填图的试验工作 ,选择 中国西南的四川、云南 、贵州 、广西和重庆五省区市 开展 76种元素地球化学填图试验工作 。
0. 2
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Ge
0. 1
64 Tb
wenku.baidu.com
0. 1
27
Hf
1
65 Te
5
28
Hg
0. 005
66 Th
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Ho
0. 1
67 Ti
50
30
I
0. 5
68 Tl
0. 1
31
In
0. 01
69 Tm
0. 1
32
Ir
0. 01
70 U
0. 2
33
K2 O
0. 053
71 V
5
34
La
1
72 W
0. 3
35
Li
1
73
摘 要 : 人类生活的地球是由元素周期表中的所有元素构成的 ,了解所有元素在地球的分布规 律对于人类认识自然以及资源与环境研究 ,具有十分重要的作用 。利用西南地区区域化探扫面 的副样 ,采用 1∶50000图幅一个组合成一个分析样的方式 ,收集水系沉积物样品 ,研制开发了 76 种元素分析方案 ,特别是对一些困难元素进行重点研究 ,使得所有元素的分析检出限低于地壳丰 度值 。编制完成 76 种元素的地球化学图 ,利用地球化学资料进行资源远景的初步评价 ,区域成 矿的划分等基础性研究工作 。
2 分析方法
早在二十世纪八十年代 ,随着我国以水系沉积 物测量为主的 1∶200 000区域化探全国扫面计划 的开展和逐步实施 ,经过广大分析工作者的辛勤劳 动和努力 , 39种元素 (Ag、A s、Au、B、Ba、B e、B i、Cd、 Co、C r、Cu、F、Hg、La、L i、M n、Mo、Nb、N i、P、Pb、Sb、 Sn、Sr、Ti、Th、U、V、W、Y、Zn、Zr、Na2 O、M gO、A l2 O3、 SiO2 、K2 O、CaO、Fe2 O3 )的分析方法已日趋成熟 ,形 成了具有我国特色的多种配套分析方案 ,其中尤以 氢化物 ～非色散原子荧光光谱法测定砷 、锑 、铋 、 硒 、锗最为突出 ;分析方法的检出限 、准确度和精密 度都在国际上处于领先地位 。发射光谱粉末法测 定银 、硼 、锡 、铅 、镓也能较好地满足区域地球化学 样品分析的要求 ,其检出限等参数都优于美国和加 拿大的指标 。到了九十年代后期 ,随着生态地球化 学调查工作的开展 ,分析元素增加到 54种 ; 对新增 元素 ,各实验室分别做了一些探索工作 ,已形成了 一套能满足生态地球化学调查的分析方案 ,经过近 几年的工作实践 , 证明是行之 有效的 。为了 满足 76种元素分析的需要 ,开展了勘查地球 化学 样品 中 76种元素测试方法技术和质量监控系统研究 ,
关键词 : 76种元素 ; 地球化学填图 ; 分析方法 ; 成矿区带 中图分类号 : P 632 文献标识码 : A
0 前言
人类生存所依赖的地球环境 ,是由元素周期表 中所有元素组成 ,了解周期表中所有元素的空间分 布情况 ,分析它们的空间分布规律将提供前所未有 的新信息 :找寻大型矿床 ; 探索新型资源利用的可 能性 ;为区域成矿学提供新的研究方向 。
测定元素 Si, A l, Fe, Mg, Ca, Na, K, Ba, Ce, Co, C r, Cu, Ga, La, M n, Nb, Ni, P,
Pb, Rb, S, Sc, Sr, Th, Ti, V, Y, Zn, Zr, ( Cl, B r)
Pr, Nd, Sm , Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu( Be, B i, Ce, Co, C s,
从 1973年至今 ,世界上共有 50余项区域性及 国 家 性 地 球 化 学 填 图 计 划 已 完 成 、或 正 在 进 行 [ 4～16 ] ,分析元素 的数目从数种至最 多 40 种 , 但 由于测定的元素种类较少 ,且很不一致 ,痕量或次
痕量元素信息量不够 ,特别是对一些痕量及超痕量 元素分析检出限偏高或根本未分析 ,取得结果不能 全球对比 ,使得绝大部分地球化学图远远达不到地 球化学图对资源与环境问题本应做出的贡献。
着重开发以现代大型 分析仪器 ICP - M S、XRF 和
ICP - AES为主体 、与其它多种专项分析技术和分
析方法相匹配的各种 76种元素分析方法的配套方 案。
西南地区 76种元素地球化学填图工作重点对
O s、Ir、Ru、R h、Te、Re等困难元素分析方法进行研
究 ,开发了化学光谱法测定 Au、Pt、Pd技术 。采用
F Ag, B , Sn, (B e)
C, N, ( S) I
( Rh, Ir) (Au, P t, Pd)
(Os, R u, )
XRF X - 射线荧光光 谱法 ; ICP - M S 等离子 焰质谱法 ; GF - AAS石墨炉原子吸收光谱法 ; HG
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物探化探计算技术
29卷
- AFS 氢化物原子荧光光谱法 ; CV - AFS冷蒸气 原子荧光光谱法 ; S IE 离子选 择电 极法 ; ES发射 光谱法 ; VOL 容量法 ; CF - COL催化分光光度法 ; FA - POL 火试金极谱法 ; FA - ES 火试金光谱法 ; FA - COL 火试金分光光度法 。
元素 Mo
方法检出限 (DL )
0. 2
N
20
N a2 O
0. 13
Nb
2
Nd
0. 1
Ni
1
Os
0. 02
P
10
Pb
2
Pd
0. 2
Pt
0. 2
Pr
0. 1
Rb
1
Re
0. 2
Rh
0. 02
Ru
0. 02
S
50
Sb
0. 05
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1
Se
0. 01
SiO2
0. 13
Sm
0. 1
Sn
1
Sr
5
25
Gd
0. 1
63 Ta
表 2 76种元素分析检出限要求 Tab. 2 R equired detection lim its of 76 elements
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
元素
Ag A l2O 3
As Au B Ba Be Bi Br C CaO Cd Ce Cl Co Cr Cs Cu Dy Er Eu F Fe2 O3 Ga
1 样品组合
中国西南地区面积 约 1 250 0 00 km2 ,于 二十 世纪八十年代中后期完成 1 ∶200 000区域化探扫 面因而这些样品中所含有的信息应是未受到大规 模工业化进程明显干扰的原始信息 。
为了快速获得研究区内 76种元素的地球化学 图 ,本次工作采用的样品收集与组合方案是 : 将区 内已完 成 1 ∶200 00 0 区域化 探扫 面计 划 的每 个 1∶50 000图幅内的所有原始样品组合成 一件 分析 样品 。对于原保存的单件原始样品 ,图幅内每平方 公里抽取 5 g样品参与组合 。若该平方公里内有 二件或二件以上样品时 ,按等重量抽取的原则组成 总共重 5 g的组合样品参与组合 。对于原保存的 4 km2组合样 ,每件样品抽取 2 0 g参与组合。空白 格不予考虑 。总计组合样品数为 2 740件。
光度法测定 , 分析方法的检 出限均为 0102 ng/ g。 采用铅试金法富集 ,极谱法测定 Rh和 Ir,分析检出
限达到 0102 ng/ g。同时开发了硫镍试金富集 , ICP
- M S同时测定六种贵金属的方法 ,分析检出限达
到地球化学填图的要求 。
根据中国的实际情况 ,开发了以 XRF和 ICP A ES /M S为主体的分析方案 (见表 1及下页表 2) 。 根据地球化学填图分析测试技术要求 ,选用准确度
针对国际地球化学填图的现状与存在的问题 , 国际地球化学填图计划 ( IGCP 259 /360)提出新规 定要求分析 71 种元素后 [ 17 ] ,许多国家都 在努力 , 从 1996年开始 ,全欧地质调查所论坛 ( The Forum of European Geologica l Surveys ( FOR EGS ) ) ( Salm inen , R. 2005 ) 的 [ 1 ] 26 个国家开展了一项极 低密度地球化学填图计划 ,由欧洲五个实验室采用 XRF、ICP - M S、ICP - AES和 Hg测量仪等四种方 法分析 ,但分析的元素也没有完全达到国际地球化 学填图计划的要求 ,由于分析方法的单一 ,有些元 素的分析检出限达不到国际地球化学填图的要求 , 也未使用国际承认的标准样进行分析质量监控 。