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卷 V o I u m e 2 8 ，期 N u m b e r l ，总 T o t a l 1 1 1页 P a g e s 7 2 7 8 ，2 0 0 8 ，3 ， M a r ，2 0 0 8 矿物岩石JM I N E R A LP E T R O L安徽沿江地区燕山期含铜岩体稀土、微量地球化学特征谢建成1 ，杨晓勇1 ，I n s u n gL e e 2f 1 ．中国科学院壳一幔物质与环境重点实验室，中国科学技术大学地球1和空间科学学院，安徽合肥2 3 0 0 2 6 ；JI2 ．汉城国立大学地球和环境科学学院，韩国汉城1 5 1 7 4 7l【摘耍】安徽沿江地区位于长江中下游岩浆成矿带中段，其中众多矿床的形成与燕山期岩浆密切相关。对安徽沿江地区 铜陵、安庆和庐纵 燕山期中酸性舍铜岩体地球化学研究表明含铜岩体稀土特征总体表现为右倾型，L R E E 富集，H R E E 亏损但表现为平缓的由线。无明显的E u 异常。∑R E E 舍量变化范围在8 5 ．8 4 1 0 - ‘～4 4 6 ．2 6 l o ～， L a ／Y b N 值为7 ．8 7 至6 3 ．8 ，具有高T h ，S r ；低C r ，N i ；L a ／N b 平均值为3 ．4 ，N b ／U 平均值为5 ．2 4 和N b ／P b 平均值为1 ．4 7 等特征，结合同位素特征，为壳幔混熔的物源区。研究还表明，本区燕山期舍铜岩体可能来自于底侵的幔源碱性玄武岩浆同化混染古老地壳物质同时结晶分异的产物。其中岩体中的铜能否参与成矿关键取决于是否发生热液蚀变交代作用。【关键词】舍铜岩体，稀土元素，微量元素；燕山期} 安徽沿江地区中图分类号P 5 9 5文献标识码A文章编号1 0 0 1 6 8 7 2 2 0 0 8 0 1 一0 0 7 2 一0 7长江中下游地区是我国重要的铜一铁一金一硫成矿带之一[ 1 ] ，成矿作用与岩浆活动密切相关，沿近北东向的深大断裂分布，形成裂谷型的构造一岩浆一成矿带 图1 [ 2 ] 。多年来国内外学者对该带岩浆岩和成矿特点做过研究，如常印佛等[ 1 3 将区内燕山期分为同熔型和陆壳改造型两个基本的成因系列，同熔型系列中分为扬子式和江南式两类，扬子式同熔型系列中尚包括两个成岩序列，第一成岩序列，为中基性一中性一中酸性一次碱性一碱性 一酸性 成岩演变序列，主要与铜矿有关，成矿作用主要与早期成岩阶段中出现的钾硅质异常演化有密切成因联系；第二成岩序列为基性一中基性一中性一中酸性一酸性 一碱性 成岩演变序列，主要与铁 硫 矿有关，成矿作用主要与出现在早期成岩阶段的钠硅质异常演化有密切成因联系。这些层控矿尽管有同生矿床的某些特征，但总是出现于中生代花岗质岩体周围，而且与夕卡岩一斑岩矿体密切共生，因而建议为层控夕卡岩型矿床n ’3 】。邢凤鸣[ 2 1 从区内火成岩的成因、组合及空间分布规律归纳为“夹心饼”式分带。P a n等[ 5 3 将本区矿床总结为与花岗岩有关的斑岩一夕卡岩一层控矿床。近年来该成矿带 特别是铜陵成矿区 又受新一轮的关注。安徽沿江地区位于长江中下游成矿带的中段，岩石类型齐全，构造面貌比较清楚，最具代表性，是收稿日期；2 0 0 7 1 0 一0 2 l改回日期2 0 0 7 1 2 2 9基金项目国家科技部9 7 3 项目 2 0 0 3 C B 2 1 4 6 0 6 作者简介谢建成- 男，3 4 岁，工程师 博士生 地球化学专业，研究方向岩石学和地球化学．E - m a i l l x y y a n g u s t c ．e d u ．c I l 万方数据 第2 8 卷第1 期谢建成等安徽沿江地区燕山期含铜岩体稀土、微量地球化学特征研究岩浆成矿带特点的典型地区。通过对安徽沿江地区铜陵、安庆和庐纵等地燕山期中酸性含铜岩体的稀土和微量元素研究，希望能进一步探讨区内含矿岩体的地球化学特征及其成因。1区域地质背景安徽沿江地区位于扬子地块北缘，苏鲁一大别造山带和华北板块之南 图1 。扬子地块的最古老基底为出露在三峡地区的太古界崆岭群古老变质岩。研究区仅在安庆怀宁洪镇见到古老基底董岭群片麻岩，其被寒武系一下三叠统的海相碎屑沉积岩、碳酸盐岩和蒸发岩覆盖，其上广泛分布中生代沉积一火山盆地。与成矿关系密切的地层是寒武系一奥陶系和石炭系的碳酸盐岩、二叠系石灰岩和黑色页岩以及三叠系的碳酸盐岩和泥岩[ 1 ] 。安徽沿江地区沉积盖层除缺失中下泥盆统外，其余各时代地层基本发育完整‘6 。。除扬子地块南缘的江南造山带出露新元古代花岗岩外，区内广泛分布燕山晚期岩浆岩。安徽沿江地区的晚中生代岩浆岩具有夹心饼干式的分带口] ，中间 中带 沿长江分布，为富碱的高钾钙碱性岩系和橄榄安粗岩系；两侧为钙碱性岩系。研究的3 个地区含铜岩体均处于其中间 中带 部位，主要以岩株和岩枝形式产出，属于高钾钙碱性系列，年龄为1 3 5M a ～1 4 0M a [ 7 ] 。岩石类型包括辉长岩、闪长岩、闪长玢岩、石英闪长岩、花岗闪长 斑 岩、二长岩、石英二长岩、花岗岩、正长岩、石英正长岩、石英斑岩等等。铜、铁、金、硫矿床围绕这些小侵入体产出[ 1 ] 。根据众多学者研究成果，可区分出3 种类型的矿体位于燕山晚期侵入体内的矿体，如沙溪斑岩铜矿；位于燕山期侵入岩与晚古生代一早中生代沉积岩中的夕卡岩矿体，如铜陵地区许多矿床；位于晚古生代沉积岩中的层控块状硫化物矿体，如铜陵新桥硫铁矿。2样品采集和分析方法针对安徽沿江地区铜陵、安庆、庐枞3 地中酸性含铜侵入体分别采集了样品2 1 个，其中安庆地区9个样品，铜陵和庐枞各6 个样品。用I C P ．M S 法测定其稀土及微量元素，测试方法见文献[ 8 ] ，其中R E E 含量测试误差小于7 ％，其余微量元素的误差在1 0 ％以内。稀土及微量元素测定在韩国汉城大学完成，测试结果列于表1 。图1安徽沿江地区地质图F i g ．1G e o l o g i c a lm a pa l o n gt h eY a r l g t z eR i v e ri nA n h u iP r o v i n c e3测试结果分析3 ．1稀土元素安庆地区样品R E E 球粒陨石标准化分布模式相似，总体表现为右倾型，L R E E 富集，H R E E 亏损但表现为平缓的曲线，无明显的E u 异常，反应出本区具有同源岩浆的特点 图2 a 。安庆地区样品∑R E E 含量变化范围在8 5 ．8 4 1 0 - 6 ～4 4 0 ．1 7 1 0 - 6 平均为2 1 8 ．2 3 1 0 _ 6 。三C e ／乏Y 比值很高，一般大于1 3 。除A Q l 和A Q 8 样品外，本区含铜岩体全岩的轻重稀土分异明显， L a ／Y b N 值为1 7 ．9 6至3 9 ．1 5 ， C e ／Y b N 值为1 3 ．4 2 至2 5 ．8 8 。反映轻重稀土元素内部分异情况的 L a ／S m N 和 G d ／L u N 比值差异较大，前者主要在4 ～6 之间，而后者一般小于4 。说明轻稀土元素和重稀土元素内部还具有一定程度分异，但重稀土元素内部分异程度要低。铜陵地区样品R E E 球粒陨石标准化分布模式总体表现为相似的平滑的右倾型曲线，反映了同源岩浆的特点，L R E E 富集，无明显的E u 异常 图2 b 。其∑R E E 含量变化范围在8 6 ．7 7 1 0 _ 6 ～1 8 5 ．2 6 1 0 一6 平均为1 5 2 ．0 5x1 0 6 ，乏C e ／Z Y 比值在1 2 左右，轻重稀土分异明显， L a ／Y b N 值为7 ．8 7 至1 9 ．9 6 ， C e ／Y b N 值为6 ．7 5 至1 5 ．0 9 。反映轻重稀土元素内部分异情况的 L a ／S m N 和 G d ／L u N 比值都较小，但前者主要在4 左右，而后者一 万方数据 7 4矿物岩石∞∞o _5 。如。一∞卜Noo _oooooooooooooooo西～∞o甘凸∞甘∞卜∞o岛卜Nobo ‘o甘bc o ∞oNoo 岫∞∞n ∞甘∞o 呻o6 艺8 舀∞N口，呻6 - o ．【＼ H Bf ．非幕墨瞧曾 【N ∞嘬奄簧疑嫩皿而口l 工0 ∞l 工呕棼。坦西曲．o∞∞．门甘卜．om 卜．oo ．．【N．【N ．o甘心．_ 【．【m ．6o ．_ 【m∞∞o ．一o oo ．一一。一．o∞．o 一卜．～o ．N Nn oo ．_ 【吲∞o ．西一甘一．o_ 【．∞卜．卜o ．心N∞甘o ．卜一∞o ．∞_ 【心 【．o叫．∞一．∞o ．a No 西一o ．∞o N暑．_ 【 ．．【∞h ． 【∞∞．H 譬．．【n N ．H％．H 【_ ．_ 【～h ．o∞■ 【∞N ．1 蚓引| 划刮l 矧引1 刮l 引刮I 利引引∞∞． 【 ．IH o ．∞o _ 【．h∞口．∞∞∞．∞s 三．_H n ．∞8 8 ．∞∞t _ N 口．∞∞_ ．_3 ／q Z ．N 。． 8 z ．NN 【．N∞。．- 【。o ．N霉．N I ∞．∞￡9 ．∞9 I ．。。H ．．【客．口高．_s ￡．∞～∞．∞．【N ．∞l Z ＼jN ．∞_ h ∞．。。∞南N ．_ 【_ ．N ∞∞- ￡。．．【。∞．H h ∞。∞．。．【o - 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6 ～4 4 6 ．2 1 0 - 6 平均为2 2 7 ．7 6 1 0 - 6 。艺C e ／艺Y比值亦很高，变化在7 ．5 ～2 0 ．0 4 。该区含铜岩体全岩的轻重稀土分异明显， L a ／Y b N 值为8 ．0 8 至6 3 ．8 ， C e ／Y b N 值为6 ．9 至4 4 ．7 8 。反映轻重稀土元素内部分异情况的 L a ／S m N 和 G d ／L u 。比值都较小，说明轻重稀土元素内部分异也不明显。以上3 个地区含铜岩体的稀土特征和配分特点相似，表明安徽沿江地区含铜岩体的同源岩浆的特征和一致的岩浆演化性质。3 ．2 微量元素从微量元素分析结果 表1 中可以看出3 个地区含铜岩体具有较高浓度的大离子亲石元素 L I L E ；R b ，S r ，T h ，具有相对低含量的高场强元素 H F S E ；Z r ，N b ，H f ，Y ，过渡金属含量变化规律较大，然而均明显地富集铜元素。在以大陆地壳和原始地幔的微量元素组成特征进行的标准化后的蛛网图中 图3 ，3 个地区含铜岩体的两类蜘蛛网图分配形式总体来说表现为许多相似之处，但也存在一定的差异。在两类蜘蛛图中它们一致性亏损N b ，C r 和N i ，富集S r ，C s 和C u 。C u具有非常大的正异常，这正是本区铜矿化的重要原因。高s r 可能与高钾富碱和富斜长石有关。3 个地区含铜岩体与大陆地壳相比都具有富集不相容元素、弱相容元素平缓和轻微亏损。微量元素总量与大陆地壳基本相当，反映中生代含铜岩体形成与陆壳存在密切的成因联系。与原始地幔相比，除C r 和N i 外，其他微量元素总量明显偏高 标准化值普遍大于1 ，不相容元素均出现强烈富集趋势，弱相容元素轻微富集，其中过渡族元素P b 的富集和N b 的相对亏损也显示陆壳成分之特点 图3 。区内含铜岩体在形成中与陆壳存在密切联系是勿庸置疑的，而弱相容元素丰度与原始地幔丰度相近的特点，也暗示花岗岩中有地幔成分的参与。4讨论火山一岩浆大爆发是中国东部燕山运动中的一悼匾黧壁疃牲L aC cP rN dS m E u G dT b D y H o E rT m Y bL u图2 含铜岩体稀土元素标准化分布模式曲线a ．安庆地区Ib ．铜陵地区，c ．庐纵地区F i g ．2N o r m a l i z e dR E Ep a t t e r n so tc o p p e r - b e a “n gr o c k s次大地质事件。燕山期如此大规模的岩浆物质喷发是壳幔物质大循环和以热为主的物理能量大转移，造成了中国地质历史中最具特色的一幕成矿事件。中国东部8 5 ％～9 0 ％的矿床出现于燕山期，成矿时代与成岩时代大体一致，决不是巧合，而是反映了火山一岩浆活动一壳幔物质与热能大迁移一矿床定位的构造运移四者间的内在联系[ 9 ] 。中国东部大陆在2 2 0M a ～1 6 0M a 时处于陆一陆碰撞地壳增厚期，在1 5 0M a ～7 5M a 时处于大陆伸展地壳减薄期，此时形成大规模的高钾钙碱性I 型火山一侵入岩。在微量元素R b 一 Y N b 图解中，区内所有样品均落在火山弧花岗岩区 图4 ，也证实了这点。R o b e r t s和C l e m e n s [ 1 阳对高钾钙碱性I 型火山一侵入岩研究 万方数据 矿物岩石型舞舞睡悼驰嘏冒艋k恒昶图3 含铜岩体蜘蛛图解a ．安庆地区，b ．铜陵地区} c ．庐纵地区F i g ．3S p i d e rd i a g r a m so fc o p p e r b e a r i n gr o c k s图4R b - Y N b 差别图解 底图据P e a r c e ，1 9 8 4 ‘s y n ．c o L G ．同碰撞花岗岩 V A G ．火山弧花岗岩1w P G ．板内花岗岩10 R G ．洋中脊花岗岩F i g ．4R b _ Y N b d i s c r i m i n a n td i a g r a m a f t e rP e a r c e ，1 9 8 4 表明，它们可以在两种主要构造背景中形成，其一类似安第斯背景，其二类似造山带碰撞后背景，源岩部分熔融是继地壳增厚后降压的结果。地壳增厚后的伸展作用使地幔上涌，形成下地壳高密度的玄武质底侵层，玄武质岩浆底侵的热能促使下地壳部分熔融而形成高钾钙碱性I 型岩石。本区高钾钙碱性I型火山～侵入岩正是在这种构造背景中形成的。从这3 个地区含铜岩体微量和稀土元素特征来看，具有高L R E E ，T h ；低C r ，N i 特征。R E E 配分型式为右倾型，具有与金伯利岩相似的高S r 特点，这些均显示原始岩浆可能源于地幔源区的碱性岩浆 图2 ，3 。这与前人研究成果相一致[ 3 - n 】。但它们一般无E u 的负异常，微量元素总量与大陆地壳基本相当，反映燕山期含铜岩体形成与陆壳存在密切的成因联系。微量元素图解显示R b ，B a 等的富集，在原始地幔标准化蜘蛛图中显示P b 的富集和N b的相对亏损，这些都反映出陆壳成分之特点 图3 [ 1 引。D u n g a n 等[ 1 3 ] 认为地壳的L a ／N b 比值 L5 ～2 ．2 明显高于原始地幔 地幔物质L a ／N b 比为O ．9 8 ～1 。研究区除一个样品为1 7 ．0 2 ，4 个样品低叫∞∞叫∞叫儿￡ 盯憾憎m n 比AAAAAATTTTTTLLo 口● x ▲●△◇◆V Vq ●m 万方数据 第2 8 卷第1 期谢建成等安徽沿江地区燕山期含铜岩体稀土、微量地球化学特征于O ．7 5 ，其余样品L a ／N b 比值变化在1 ．0 8 ～6 ．9 7 平均值为3 ．4 ，大都集中在2 ～4 ，与地壳L a ／N b比值的相近。1 2 个样品N b ／U 比值变化范围在1 ．1 7 ～8 ．8 5 平均值为5 ．2 4 ，低于球粒陨石和原始地幔值 3 4 ，与陆壳平均值 8 相近[ 1 “1 5 ] 。同样，2 0个样品的N b ／P b 比值平均在1 ．4 7 ，与大陆地壳值 1 ．6 相近，而与M O R B 2 5 相差甚远 表1 。安徽沿江地区含铜岩体轻重稀土元素强烈分异，球粒陨石标准化稀土分布模式呈右倾型，与一般幔源岩石[ 1 6 ] 常具有的重稀土富集的分布模式明显不同，说明本区的火成岩源区并非正常的原始地幔或亏损地幔，或者是在成岩过程中有着大量地壳物质的参与。而铕异常的不明显不仅表明斜长石的分离结晶不显著，而且和原岩的稀土模式有关系，即原岩一般为中酸性的花岗闪长岩或者花岗闪长斑岩；并且与之发生接触交代作用的岩浆热液基本来自同一源区，因此闪长岩体在发生蚀变后稀土模式变化不大，即保持铕异常不明显的特征。安徽沿江地区中酸性含铜侵人体的N d ，S r 同位素组成都有很大的变化范围初始8 7 S r ／骺S r 变化在O ．7 0 4 ～O ．7 0 8 ，￡N d f 变化在一1 0 ～一1 7 [ “ J 副；均一源区物质部分熔融不可能产生这么大的同位素组成变化。￡N d ￡ 和8 7 S r ／8 6 S r ￡ 的变化呈反相关关系，意味着本区含铜侵入体的物质来源是两种以上端元组成的混合物。本区铅同位素组成也显示这种特征，应用混合铅演化模式计算岩体中幔源铅约在7 0 ％，地壳铅平均占3 0 ％[ 1 9 2 1 1 。幔源岩浆底侵作用是引发区域岩浆活动和热液成矿作用的重要机制之一。安徽沿江地区含铜岩体岩石地球化学显示大离子亲石元素R b ，S r ，T h 富集，高场强元素N b ，Z r ，H f 和重稀土Y ，Y b 亏损，以及几个样品具有铕的弱正异常 A Q l O ，T 1 7 ，T 1 8 ，T 1 1 0 和L z 8 ，这些特征可能暗示与岩浆底侵作用相关。近期的许多研究成果都强调了玄武质岩浆的底侵作用在形成中国东部燕山期火成岩中的作用。田世洪等[ 2 2 ] 通过对铜陵地区燕山期侵入岩的及包体中熔融包裹体的研究发现，岩浆阶段的熔融包裹体的温度12 5 0 ℃～9 0 0 ℃，并认为这些高温包裹体参考文献可能是底侵的幔源岩浆同熔下地壳形成的。结合杜杨松等∞’和王强等[ 2 ‘] 对铜陵地区侵入岩的研究成果认为本区燕山期含铜岩体可能来自于底侵的幔源碱性玄武岩浆同化混染古老地壳物质同时结晶分异的产物。从安徽沿江3 个地区含铜岩体样品的铜含量可以清楚地看出，岩体中铜丰度与成矿关系密切。区内铜矿成矿岩体与非成矿岩体的铜临界值大致为3 8 1 0 一，形成铜矿床有关的铜含量一般都在6 0 1 0 ．6 以上，最高达40 7 8 1 0 一。表明本区的铜矿床都与侵入体有密切的时空联系。这样，原始的碱性玄武岩浆就可能是成矿物质的主要携带者。区内岩体中的铜主要是赋存于造岩矿物黑云母、长石、角闪石及副矿物黄铁矿、磁铁矿中，要使上述矿物中的铜成为形成铜矿床的矿质来源就必须将铜活化转移出来，形成可溶性的稳定络合物转入热液，迁聚、分解、沉淀成矿，这种活化转移一沉淀成矿作用，主要是由热液蚀变交代作用来实现。因此，岩体中的铜能否参与成矿关键取决于是否发生热液蚀变交代作用。5结论5 ．1 安庆、铜陵和庐纵地区含铜岩体稀土特征和配分特点证实其具有同源岩浆的特征和一致的岩浆演化性质。高L R E E ，T h ，s r ；低C r ，N i ，均显示原始岩浆可能源于地幔源区的碱性岩浆。5 ．2 轻重稀土元素强烈分异和右倾型的稀土分布模式说明本区的火成岩源区并非正常的原始地幔或亏损地幔，或者是在成岩过程中有着大量地壳物质的参与。L a ／N b 平均值为3 ．4 、N b ／U 平均值为5 ．2 4 和N b ／P b 平均值为1 ．4 7 比值亦反映出陆壳的特征。5 ．3同位素资料 N d ，S r 和P b 揭示本区含铜岩体可能来自于底侵的幔源碱性玄武岩浆同化混染古老地壳物质同时结晶分异的产物。5 ．4 本区原始的碱性玄武岩浆可能是成矿物质的主要携带者，但岩体中的铜能否参与成矿关键取决于是否发生热液蚀变交代作用。常印佛．刘湘培，吴言昌．长江中下游铜铁成矿带[ M ] ．北京地质出版社，1 9 9 1 ，1 2 3 8 ．邢凤鸣，徐祥．安徽沿江地区中生代岩浆岩的基本特点[ J ] ．岩石学报．1 9 9 5 。1 1 4 4 0 9 4 2 2 ．邢凤鸣，徐祥．安徽扬早岩浆岩带与成矿[ M ] ．合肥安徽人民出版社，1 9 9 9 。l 1 7 0 ．常印佛．刘学圭．关于层控式夕卡岩型矿床以安徽省内下扬子坳陷中一些矿床为例口] ．矿床地质．1 9 8 3 ，2 1 1 1 2 0[ 5 ]P a nY ．D o n gP ．T h e1 0 w e rc h a n gj i a n g Y a n g t z i ／Y a n g t z eR i v e r m e t a l l o g e n i cb e l t ，e a s tc e n t e rc h i n a l i n t r u 5 i o na n dw a l l r o c kh o s t e dc u ’阽A u ，M o Z n ，P b ．A gd e p o s i t s [ J ] ．o 他鲫I o 目代v j 州s ，1 9 9 9 1 5 1 7 7 一z 4 z ．[ 6 ] 唐永成。吴言昌，储国正，等．安■沿江地区铜金多金■矿床地质[ M ] ．北京地质出版社。1 9 9 8 ，l 一3 5 1 ．[ 7 ]c h e nJF ，F o l a n dKA ，Z h o uTx ．M e s o z o i cg f a n i t o j d so fY a n g t z ef o l db e l t ，c h i n a l s o t o p i cc o n s t r a i n so nt h em a g m a 的u r c e s [ A ] ．I n l w uL 万方数据 7 8矿物岩石2 0 0 8[ 8 ][ 9 ][ 1 0 ][ 1 1 ][ 1 2 ][ 1 3 ][ 1 4 ][ 1 5 ]D ，甜以 E d s ． ．1 h ec r 啷t - t h es i 印i n 咖∞o f g m Ⅱi t 龉g n e i s s 鹤．Ⅱl n l I 惦p h e n [ c ] ．T h e o p h r a s t u s ，A t h e n s ，1 9 8 5 ．2 1 7 2 3 7 ．Q iL ，H uJ ，G r e g o i r e D C ．D e t e 丌n i n a t i o no f t r a c ee l e m e n t s i ng r a n i t e sb y i n d u c t i v e l y ∞u p I e dp l a s m a m a s ss p e c t m m e t r y 口] ．T u 蛐“，2 0 0 0 ，5 1 5 0 7 5 1 3 ．陶奎元．毛建仁，邢光福。等．中国东部燕山期火山一岩浆大爆发[ J ] ．矿床地质，1 9 9 9 ，1 8 4 3 1 6 3 2 2 ．R o b e r t sMP C l e m e n sJD ．0 r i g i no fh i g h - p o t a s s i u m c a l c _ a l k a l i n e ，h y p eg r a n i t o i d s [ J ] ．G ∞I o 科，1 9 9 3 ，2 l 9 8 2 5 - 8 2 8 ．陈江峰周泰禧，邢凤鸣，等．长江中下游岩带含铜岩体P b ．s r 。N d 的同位素特征[ J ] ．地球学报。1 9 9 4 ，卜2 1 1 1 1 1 6 ．周家云，郑荣才，
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