化探知識(shí)

區(qū)域化探樣品分析方法的研究

  《區(qū)域化探全國掃面規(guī)劃(草案)》指出“取得這樣大范圍內(nèi)數(shù)以千萬計(jì)可以互相對比的地球化學(xué)數(shù)據(jù),這在世界范圍內(nèi)都是最新的艱巨的奮斗目標(biāo)。因而當(dāng)前急需采取非常措施,改變化探分析面貌,采用現(xiàn)代化分析方法,并建立嚴(yán)密的全國一致的誤差監(jiān)控系統(tǒng)”

  (謝學(xué)錦,2002)。在鄭州的區(qū)域化探訓(xùn)練班上講課時(shí),謝學(xué)錦就指出:“地球化學(xué)填圖的想法提出后,對分析靈敏度的要求也進(jìn)一步提高了,因?yàn)榛椒治鲆巡粌H是從背景中去辨認(rèn)礦異常,而且還要去辨認(rèn)區(qū)域性異常與地球化學(xué)省,并全面研究元素的地理分布。這種研究所累計(jì)的資料將成為地質(zhì)科學(xué)的基礎(chǔ)資料。這樣對化探分析的精密度,特別是準(zhǔn)確度的要求也隨之發(fā)生根本的改變。與此同時(shí),高效率、快速、適于大規(guī)模操作的要求仍舊占有突出地位。因而現(xiàn)代區(qū)域化探要求對工作效率、精密度、準(zhǔn)確度與靈敏度四個(gè)方面全面提高,并不斷權(quán)衡得失,作出最好的抉擇?!薄鞍凑?guī)圖幅進(jìn)行全國性地球化學(xué)填圖需要用一套快速定量的分析系統(tǒng)以取代半定量光譜分析。”(謝學(xué)錦,2002b)。

  1978年3月國家地質(zhì)總局物探組在江西向塘召開了區(qū)域化探樣品分析問題匯報(bào)會(huì)議,討論提高區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃樣品分析的質(zhì)量問題,謝學(xué)錦在會(huì)上提出了區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃樣品應(yīng)測定的39種元素及各元素分析的檢測限和精密度的要求、質(zhì)量監(jiān)控及制備標(biāo)準(zhǔn)樣等。

  為此,在1979年3月各大區(qū)及幾個(gè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)負(fù)責(zé)人的北京碰頭會(huì)上,確定由西安實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé),聯(lián)合沈陽、武漢、南京、蘭州實(shí)驗(yàn)室,組成協(xié)作組,執(zhí)行部1979年第94項(xiàng)(1980年續(xù)為第75項(xiàng))科技項(xiàng)目“區(qū)域化探樣品分析方法研究”(7月由部科技司正式下達(dá)計(jì)劃執(zhí)行);國家地質(zhì)總局物探局也同時(shí)執(zhí)行同名項(xiàng)目。7月“區(qū)域化探樣品分析方法研究”首次協(xié)作會(huì)在南京召開,謝學(xué)錦應(yīng)邀到會(huì),詳細(xì)闡述了區(qū)域化探的意義、目標(biāo)、部署以及各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求,特別是對分析工作的要求。在這次南京會(huì)議上作出了幾項(xiàng)重要決定:①區(qū)域化探樣品所測定的所有元素的含量都必須是“全量”,以從宏觀上反映各元素在不同地質(zhì)地球化學(xué)環(huán)境中的運(yùn)移、富集規(guī)律,更便于全國范圍內(nèi)的對比研究;②根據(jù)參加研究工作的各實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)裝備情況,確定以發(fā)射光譜方法為主,輔以原子吸收分光光度法、極譜法、分光光度法、原子熒光光譜法、X射線熒光光譜法等進(jìn)行配套,并對各單位的的研制內(nèi)容做了明確的分工;③要取得準(zhǔn)確可靠的分析數(shù)據(jù),就必須選擇正確的分析方法,對各單位提供的分析方法,都必須根據(jù)化探掃面對第一批分析的33個(gè)元素分析靈敏度的原則要求,采用檢出限、測定限、精密度、準(zhǔn)確度等4個(gè)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行評定;④在1980年底前,提交試驗(yàn)研究報(bào)告(許嘉績,2003)。

  1979年1月謝學(xué)錦在《物探與化探》上發(fā)表《區(qū)域化探全國掃面各種方法的討論》,對暫行規(guī)定的內(nèi)容做進(jìn)一步說觀(謝學(xué)錦,1979a).罰年4月,孫煥振、鄭康樂在《物探與化探》上發(fā)表題為“區(qū)域化探樣品快速定量分析方法的幾項(xiàng)技術(shù)要求一的文章,對其中提出的區(qū)域化探樣品分析中的靈敏度、精密度、準(zhǔn)確度等方面的技術(shù)要求作了進(jìn)一步的解釋和說明(孫煥振,鄭康樂,1979)。

  5個(gè)協(xié)作單位在近兩年的時(shí)間內(nèi),經(jīng)過總計(jì)達(dá)80多專題研究人員的辛勤勞動(dòng),于1980年底圓滿完成項(xiàng)目研究,提交試驗(yàn)研究報(bào)告76篇。1981年初,項(xiàng)目協(xié)作組在西安召開總結(jié)會(huì),對項(xiàng)目成果進(jìn)行了評議,接著由部科技司組織了項(xiàng)目成果驗(yàn)收,并給予了較高的評價(jià)。

  項(xiàng)目研究的成果可以概括為:為滿足所規(guī)定的32種微量元素、痕量元素和超痕量元素的分析檢出限要求,制定了以發(fā)射光譜法為主體,配合原子吸收法、極譜法、比色法、選擇性離子電極法等的多方法多儀器分析系統(tǒng);用改進(jìn)和完善了的光譜技術(shù)來提高分析的靈敏度和精度。

  在取得上述成果的基礎(chǔ)上,西安、沈陽、武漢3個(gè)實(shí)驗(yàn)室分別與各自所在省的化探隊(duì)緊密結(jié)合,選取了1:200 000陜西紫陽幅、遼寧開原幅、湖北竹山幅,進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用試驗(yàn),取得了優(yōu)良的成果。

  1979年到1982年之間,參加“區(qū)域化探樣品分析方法研究”項(xiàng)目的各個(gè)實(shí)驗(yàn)室每年都在南京舉行一次會(huì)議,交流經(jīng)驗(yàn),使分析方法得到不斷改進(jìn),并不斷有新的儀器進(jìn)口。

  這個(gè)時(shí)期,國外已使用等離子發(fā)射光譜法,以代替發(fā)射光譜方法;但他們單打一地使用這一種儀器,以為它可以用來同時(shí)測定20~40種元素。受其影響,國內(nèi)也有人準(zhǔn)備大批進(jìn)口等離子發(fā)射光譜儀(ICP-ES),謝學(xué)錦不贊成這種意見;他堅(jiān)持認(rèn)為,無論它有多么先進(jìn),沒有哪一種儀器能用來測定所有要測定的元素,因而應(yīng)該走多儀器多方法分析系統(tǒng)的路子,并主張選擇以X射線熒光分析(XRF)為主體,再配合其他各種適當(dāng)?shù)姆椒?。他認(rèn)為盡管等離子發(fā)射光譜方法對一些痕量元素的靈敏度高于X射線熒光方法,但仍達(dá)不到區(qū)域化探的要求,只能另用原子吸收、原子熒光或極譜法測量。但對宏量及微量元素,X射線熒光法的準(zhǔn)確度與精密度都優(yōu)于等離子發(fā)射光譜。由于已經(jīng)訂購了幾臺(tái)等離子發(fā)射光譜儀,故從1982年起,分析方法和分析流程逐步統(tǒng)一成了兩個(gè)多元素分析系統(tǒng):以X射線熒光光譜法為主體的多元素分析系統(tǒng)和以等離子發(fā)射光譜法為主體的多元素分析系統(tǒng)( Xie,1995);這兩種儀器都能同時(shí)分析24種元素,并將檢出限降至相應(yīng)地殼豐度值以下,而其余15種元素使用原子熒光法、原子吸收法或發(fā)射光譜法、極譜法、激光熒光法和選擇性離子電極法(Xie and Ren,1991)。表2示以X射線熒光法為主體的分析系統(tǒng)。

  區(qū)域化探樣品分析方法研究的項(xiàng)目,不僅取得了非常好的成果,而且鍛煉了我們的隊(duì)伍,造就了一大批分析技術(shù)骨干,使我們的化探分析技術(shù)水平走在了世界前列。項(xiàng)目因此獲得地質(zhì)部1985年度科技一等獎(jiǎng)和同年的國家科委科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。項(xiàng)目的部分成果還在1990年于加拿大舉行的Geoanalysis'90上進(jìn)行了學(xué)術(shù)交流。

  這期間,謝學(xué)錦還提出,必須使用標(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行系統(tǒng)誤差的監(jiān)控,以使分析數(shù)據(jù)可以相互對比。重視分析數(shù)據(jù)的一致性,并用標(biāo)準(zhǔn)樣監(jiān)控地球化學(xué)填圖計(jì)劃中的樣品分析質(zhì)量,這是中國的首創(chuàng),國外的地球化學(xué)填圖計(jì)劃沒有這樣的先例。