皖南中生代高鉀鈣堿性埃達克巖地球化學特征及巖石成因

翁望飛，支利庚，蔡連友，徐生發(fā)，王邦明

(安徽省地質礦產勘查局332隊地調院，安徽黃山 245000)

皖南中生代高鉀鈣堿性埃達克巖地球化學特征及巖石成因

翁望飛，支利庚，蔡連友，徐生發(fā)，王邦明

(安徽省地質礦產勘查局332隊地調院，安徽黃山 245000)

皖南晚侏羅世-早白堊世早期酸性巖漿巖產于揚子陸塊江南古隆起東段，巖體類型為花崗閃長巖，主礦物組合為斜長石+石英+鉀長石+角閃石±黑云母，副礦物有磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦、鈦鐵礦。巖石主量元素含量(%)具有高SiO2、Al2O3、K2O/Na2O，低TiO2、MgO、CaO、P2O5的特征，A/CNK≈1.06，σ≈1.97，為弱過鋁鈣堿性系列。稀土元素表現(xiàn)為LREE富集，HREE虧損，具弱的負Eu異常，元素Y和Yb(×10-6)含量低，但具有較高的Sr/Y和(La/Yb)N比值;微量元素表現(xiàn)為富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和虧損HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0。通過巖石學及地球化學特征分析，認為皖南晚侏羅世-早白堊世早期酸性巖漿巖為“C”型、高鉀鈣堿性埃達克巖。晚侏羅世-早白堊世早期，皖南地區(qū)大地構造環(huán)境處于由擠壓到伸展的轉折時期，埃達克巖漿來源于印支期加厚的下地殼受地幔物質上涌影響而拆層熔融形成。皖南埃達克巖的發(fā)現(xiàn)，可為該地區(qū)尋找與之有密切成因聯(lián)系的Au、Ag、Mo及斑巖銅礦等提供理論依據(jù)。

埃達克巖;地球化學特征;巖漿巖;中生代;加厚地殼;皖南

埃達克巖(Adakite)是1990年Defant和Drummon在研究Aleutian(阿留申群島)的Adak(埃達克島)新生代火山巖基礎上引入地學領域的一個巖石學術語[1]，它的提出在地學界引起了廣泛的關注[2-13]。2000年，王焰[14]、王強[15-17]、張旗[18-20]等將埃達克巖引入國內。張旗等在研究中國東部中生代火成巖的基礎上，將埃達克巖劃分為“O”型(太平洋及其周邊)和“C”型(中國東部中生代火成巖)兩類。并認為“O”型埃達克巖由年輕洋殼俯沖熔融形成，而“C”型埃達克巖的形成則與玄武巖漿底侵到加厚陸殼(＞50 km)底部導致下地殼部分熔融有關。對埃達克巖研究運用過程中擴展而來的“C”型埃達克巖，是近年來我國埃達克巖研究中充滿爭議性的話題，焦點集中在Defant和Drummond厘定的埃達克巖概念是否可以擴展?埃達克巖產出的構造背景是否僅僅局限于年輕洋殼俯沖帶?不同學者對此提出了眾多的看法和認識[21-36]。筆者贊同張旗等學者的理解，“認為埃達克巖的命名只是一種描述性的表述，不應當與其成因及其形成的構造環(huán)境聯(lián)系起來”[32-33]；“埃達克巖只是一個一般意義上的術語，指的是具有埃達克巖地球化學特征的那些巖石，而沒有特定的構造含義”[12]。

皖南地區(qū)作為中國長江中下游成礦帶及揚子陸塊江南古隆起成礦帶的一部分，前人曾對本區(qū)及其周邊中生代火成巖體的地球化學特征、構造環(huán)境、侵入時代等進行了很多有益的探討[37-47]，但論及埃達克巖的文獻則較少[16，36]。本文從巖體的地質特征、主量元素、稀土及微量元素等方面，探討了皖南晚侏羅世－早白堊世早期鈣堿性埃達克巖的地化特征、形成機制及地質意義，以期為皖南乃至中國東部地區(qū)中生代埃達克巖的研究及Cu、Au、Mo等多金屬礦床的地質勘探提供一些依據(jù)。

1 地質概況

皖南地區(qū)大地構造位置隸屬揚子陸塊江南古隆起東段，涵蓋了下?lián)P子地塊、江南地塊及浙西地塊三個構造單元，主體區(qū)域為江南地塊的江南造山帶和太平褶斷帶，包括歷口構造區(qū)、障公山隆起區(qū)和白際嶺島弧區(qū)三個次級構造單元。區(qū)內地質構造演化較為復雜，經歷了晉寧、加里東、海西、印支、燕山及喜山期構造運動，不同構造運動時期的沉積特征、巖漿活動、變質變形及成礦作用均各具特色，且后期構造對前期構造形跡多加以疊加改造，其中中生代構造運動表現(xiàn)最為強烈，奠定了現(xiàn)今的構造格局。印支期，江南古隆起自南東向北西擠壓造山，在皖南地區(qū)發(fā)育了一系列逆沖－推覆構造，致使前南華紀(中、新元古代)基底巖系和古生代蓋層巖系相互疊置、縮短并隆升造山。燕山期，中國東部地區(qū)進入了大陸邊緣濱太平洋構造域發(fā)展的大陸邊緣活動帶階段，地殼構造由擠壓造山轉變?yōu)閼ι煺闺A段，伴隨著區(qū)域內北東向斷裂的活動，發(fā)生了大規(guī)模鈣堿性巖漿侵入與噴發(fā)活動。而晚侏羅世－早白堊世是區(qū)內最重要的巖漿活動時期。

依據(jù)現(xiàn)有的巖石年齡數(shù)據(jù)[37-41]，皖南地區(qū)燕山期花崗巖類可以劃分出兩個較大規(guī)模的侵入(噴發(fā))幕次，第一幕在130～170 Ma，平均年齡為145 Ma，時代是晚侏羅世－早白堊世早期，巖性為花崗閃長巖，典型巖體有太平、旌德、黟縣巖體等(圖1)；第二幕在109～132.2 Ma，平均年齡123.5 Ma，時代為早白堊世中－晚期，以花崗巖為主，如黃山、九華山、伏嶺花崗巖等。燕山期先后兩個幕次形成的花崗巖，在巖性、侵入層位、地球化學特征及構造環(huán)境等方面均各不相同，已有學者注意到這兩幕燕山期花崗巖的迥異，并進行了相關研究[41-45，48-49]。筆者通過對這兩幕花崗質巖體地球化學數(shù)據(jù)分析，認為晚侏羅世－早白堊世早期形成的花崗閃長巖為一套“C”型、高鉀鈣堿性埃達克巖，發(fā)育于由擠壓造山到伸展變形這一轉折時期，巖漿來源于印支期加厚下地殼在燕山早期的部分熔融；而早白堊世中－晚期的花崗巖則可能為A2型，產生于造山后的完全伸展環(huán)境。下文筆者僅就皖南“C”型埃達克巖的地球化學特征及構造成因詳加探討。

2 巖石地球化學特征

2.1 巖石學及主量元素

2.1.1 巖石學特征

皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖體在TAS圖解(圖2)中投影顯示以花崗閃長巖為主。造巖礦物為斜長石、石英、鉀長石，斜長石An排號在30～50之間，屬中長石，暗色礦物普遍含有黑云母，角閃石，副礦物有磷灰石、鋯石、榍石、磁鐵礦、鈦鐵礦。巖石具塊狀構造、斑狀結構，斑晶主要為融蝕后的顆粒石英、斜長石、黑云母；基質呈顯微花崗結構，由斜長石、石英、黑云母以及金屬硫化物、碳酸鹽等組成。巖石普遍遭受蝕變，多為絹云母化、碳酸鹽化、硅化。

圖1 皖南地區(qū)構造及巖漿巖分布圖Fig.1 Distribution map of the structure and magmatic rock in south Anhui

2.1.2 主量元素

巖漿巖的主量元素地球化學分析數(shù)據(jù)及有關參數(shù)見表1，其與表2、表3中有相同資料來源及巖體編號的為配套分析數(shù)據(jù)。皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖體SiO2含量較高，為63.0%～71.66%，平均67.22%，均大于56%；Al2O3含量亦較高，為14.26%～16.46%，平均15.23%，大于15%；MgO含量較低，為0.75%～2.43%，平均為1.4%，均小于3%；巖體富K2O，含量為2.49%～4.2%，平均3.52%，貧Na2O，含量為2.96%～3.88%，平均為3.37%，因此K2O/Na2O比值較高，可達0.76～1.31，平均1.05，表明巖體為鉀質火成巖。鋁飽和指數(shù)A/CNK值0.97～1.26，平均1.06，巖石呈弱過鋁質；全堿含量ALK值為5.77～7.76，平均6.89；里特曼指數(shù)σ為1.62～2.39，平均1.97，為鈣堿性系列，與SiO2-K2O圖解(圖3)一致。SiO2-CaO圖解(圖4)及SiO2-MgO(圖4)圖解顯示巖體均落入埃達克巖區(qū)。通過巖石礦物、主量元素含量及圖解判斷，皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖體明顯具埃達克巖特征。

2.2 稀土與微量元素

圖2 皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖TAS分類圖解Fig.2 TAS diagram of magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

圖3 皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖鈣堿性圖解Fig.3 Calc-alkaline diagram of the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

圖4 皖南晚侏羅世－早白堊世早期埃達克巖主量元素圖解(右圖中缺少投影點)Fig.4 Major element diagram for the Adakite of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖體稀土及微量元素地球化學分析數(shù)據(jù)見表2、3。巖體稀土元素總量ΣREE為（55.95～184.74）×10-6，平均141.35×10-6，其中LREE為（51.74～168.23）×10-6，平均129.48 ×10-6；HREE 為 4.21×10-6～16.66× 10-6，平 均 僅11.87×10-6，LREE/HREE比值為7.74～18.72，平均11.5，明顯呈輕稀土富集、重稀土虧損的特點，稀土元素球粒隕石標準化蛛網圖(圖5)顯示為顯著陡右傾型，說明輕、重稀土元素分異明顯。巖體Yb元素含量普遍較低，為（0.61～2.16）×10-6，平均1.53 ×10-6，小于1.9×10-6；δEu值在0.61～1.12，平均0.76，具弱的負Eu異常；εNd＜0，平均為-8.18[40，50-51]。從元素比值看，La/Yb值較大，為 13.82～68.31，平均23.42；(La/Yb)N比值亦較高，為9.34～35.14，平均15.35；(La/Sm)N比值平均為4.14，表明輕稀土元素分餾明顯；(Gd/Yb)N比值2.12，表明重稀土元素分餾不明顯。巖漿巖體微量元素表現(xiàn)為富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和相對虧損HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，在微量元素球粒隕石標準化蛛網圖上呈現(xiàn)明顯的Nb、Ta、Y負異常谷(圖5)。特征元素Y含量較低，為（5.04～22.2）×10-6，平均14.77×10-6，小于18×10-6；富集元素Sr，其含量為（227.5～861）×10-6，平均429.66×10-6，大于400×10-6。且具有較高的Sr/Y比值，為13.1～134.72，平均達32.99；較高的Y/Yb比值，為5.21～36.39，平均11.06；巖體的(87Sr/86Sr)i值為0.70040～0.72267，平 均 0.70920[40，50-51]，稍 大 于0.704。在Sr/Y-Y圖解及(La/Yb)N-YbN圖解(圖6)中，多數(shù)巖體落入埃達克巖區(qū)內，表明皖南晚侏羅世－早白堊世早期花崗閃長巖具埃達克巖性質的稀土與微量元素特征。

圖5 皖南晚侏羅世-早白堊世早期巖漿巖稀土元素及微量元素蛛網圖Fig.5 Spider diagrams of rare earth elements and trace elements of the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui

表2 皖南晚侏羅世-早白堊世早期侵入巖微量元素含量(×10-6)Table 1 Trace element content(×10-6)of the intrusive rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

表3 皖南晚侏羅世-早白堊世早期侵入巖稀土元素含量(×10-6)Table 3 Rare earth element content(×10-6)of the intrusive rocks of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

2.3 與“O”型及“C”型埃達克巖對比

皖南晚侏羅世－早白堊世早期的埃達克巖地球化學特征與“O”型(即Defant所定義的經典埃達克巖)及“C”型埃達克巖對比(表4)，其主要的地化指標十分近似。巖石主元素SiO2、Al2O3、MgO等含量均在埃達克巖的限制范圍內；微量元素及稀土元素顯示富集LILE和LREE，而相對虧損HREE及HFSE，Y和Yb含量較低，富集Sr，且具Sr/Y、La/Yb高比值等特征，符合埃達克巖的地化特征。兩者主要區(qū)別在于:

（1）“O”型埃達克巖K2O/Na2O比值比較小，為＜0.5，而皖南埃達克巖普遍富K貧Na，因而其K2O/Na2O比值相對較大，平均為1.05，這與張旗所提的“C”型埃達克巖相符。高K2O/Na2O比值也合理地解釋了皖南埃達克巖中通常含有一定量的鉀長石，而含有Na元素的角閃石含量較“O”型埃達克巖要低。其高K2O特點可能是源區(qū)成分的差異、富鉀幔源熔體的大量參與和地殼物質混染造成的。

（2）“O”型埃達克巖的(87Sr/86Sr)i＜0.704，εNd＞0，富含相容元素Mg(Mg#平均為71)、Cr(平均165×10-6)、Ni(平均為125×10-6)等。而現(xiàn)有資料表明皖南埃達克巖的(87Sr/86Sr)i值普遍較大，平均為0.7092；εNd也多小于0，平均為-8.18；相容元素含量較低，其Mg#平均32.48、Cr含量為30.55×10-6、Ni含量為8.62×10-6。這明顯與“C”型埃達克巖相一致，分析其原因為“O”型埃達克巖形成過程中受到地幔楔物質的混染，而皖南埃達克巖則是源自加厚下地殼的部分熔融，其混染源為中、上殼源物質。

（3）“O”型埃達克巖的熔融殘留相為榴輝巖，而皖南埃達克巖源區(qū)殘留相為角閃榴輝巖。皖南埃達克巖虧損HREE和HFSE，表明源區(qū)殘留相為石榴石，而Y/Yb比值(平均11.06)大于10，(Ho/Yb)N比值平均為1.16，也指示殘留相以石榴石為主，但存在有少量的角閃石；其稀土元素蛛網圖中HREE表現(xiàn)為較為平坦的配分模式，同樣表明其殘留相中有角閃石存在。這說明皖南埃達克巖來源自加厚下地殼的部分熔融，但是其厚度不大，深度(≈50 km)亦不及形成“O”型埃達克巖的地幔楔混染板片熔體(75～85 km)。

綜上所述，皖南晚侏羅世－早白堊世早期埃達克巖屬于“C”型、高鉀鈣堿性埃達克巖。

3 巖石成因及地質意義

3.1 巖石成因

圖6 皖南晚侏羅世－早白堊世早期埃達克巖微量元素與稀土元素圖解Fig.6 Trace element and rare earth diagram for Adakite of late Jurassic-early Cretaceous in south Anhui

表4 皖南埃達克巖與“O”型及“C”型埃達克巖地球化學參數(shù)對比表Table 4 Comparison of geochemical parameters between two types of Adakite and Mesozoic Adakite in South Anhui

兩種成因類型(“O”型和“C”型)的埃達克巖均由玄武質巖石在榴輝巖相或角閃巖相向榴輝巖相過渡條件下發(fā)生部分熔融形成，因而具有十分相似的地球化學特征。張旗等[18-20]學者認為，除了年輕洋殼板片俯沖熔融形成埃達克巖外，加厚的下地殼底部基性巖部分熔融也可以形成埃達克巖。這種由加厚地殼部分熔融形成的埃達克巖常常發(fā)生在碰撞造山作用的后期階段，其構造體制處于碰撞期擠壓環(huán)境轉變?yōu)榕鲎埠笃诶瓘埈h(huán)境的轉折時期。此時熱的軟流圈地幔物質受應力狀態(tài)的改變而上涌，玄武質巖漿底侵至下地殼的底部，由于處于高熱狀態(tài)及地熱梯度的增加，促使加厚下地殼底部基性巖發(fā)生部分熔融，從而形成“C”型埃達克巖巖漿?？梢姡鲎苍焐降貧ぴ龊袷切纬伞癈”型埃達克巖的前提，而應力的轉變(擠壓－伸展)是其重要的觸發(fā)條件，地殼增厚產生的火山弧是形成“C”型埃達克巖的主要構造環(huán)境。

印支期構造旋回是我國乃至全球擠壓造山運動最為活躍、劇烈的時期。早、中侏羅世，皖南江南古隆起發(fā)生自南東向北西的擠壓逆沖活動，基底巖系和古生代蓋層巖系相互疊置、縮短并隆升。因此有理由相信，在印支期構造擠壓造山作用后發(fā)生了地殼加厚現(xiàn)象。到晚侏羅世，印支運動逐漸停止，皖南的大地構造環(huán)境開始由板內擠壓造山轉變?yōu)樯煺棺冃坞A段，而增厚的高密度地殼在軟流圈物質上涌減壓熔融作用下隨即發(fā)生拆沉形成埃達克質巖漿，并且伴隨著區(qū)域內眾多北－東向斷裂的活動，發(fā)生了巖漿的侵入與噴發(fā)，從而形成了現(xiàn)今的埃達克巖。國內已有多位學者也關注過中國東部中生代曾經存在過地殼加厚的問題[54-56]，張旗等[18，27，31]研究認為中國三疊紀以來曾經存在過7條大型古山脈和3個古高原，中國東部曾經存在過中侏羅世的湘贛山脈、早白堊世的浙閩山脈以及中侏羅－早白堊世的中國東部高原。湘贛山脈大致從湘東北延伸至贛東北，時代在160～171 Ma；中國東部高原最大范圍北起內蒙古赤峰－遼寧彰武，西抵陜西華縣，南達長江中下游，東部進入東海之下，時代從165～125 Ma。皖南地區(qū)即在古湘贛山脈和古中國東部高原范圍內，從巖石年齡上看，皖南埃達克巖為＞145 Ma，與古山脈、古高原存在的時間相當?？梢酝茰y古山脈、古高原大約在中侏羅世開始整體抬升，晚侏羅世－早白堊世早期埃達克巖形成時開始發(fā)生塌陷，直至晚白堊世古山脈、古高原完全湮滅消亡。

3.2 地質意義

對于“C”型埃達克巖，由于其形成于特殊的地殼加厚－拆沉消減的地球動力學背景，因此有著特殊的地質意義和指示。①可用于揭示殼幔相互作用的信息，追蹤地質歷史上地殼增厚、拆沉作用及其相關事件。皖南埃達克巖的發(fā)現(xiàn)，進一步證實了中國東部地區(qū)存在過地殼加厚現(xiàn)象，其隆升時代應該為早、中侏羅世。通過對中生代活動劇烈的北－東向深大斷裂分析看，其擠壓造山的方向是由南東向北西，這也是地質主應力的方向。隨后(晚侏羅世－早白堊世)因應力由擠壓轉變?yōu)樯煺棺冃?，導致發(fā)生加厚地殼部分熔融而形成埃達克巖。中國東部埃達克巖發(fā)育時限大多在165～125 Ma，在113 Ma之后沒有可靠的埃達克巖發(fā)現(xiàn)[18，27，31]，表明此時曾經存在的中國東部古高原已徹底塌陷，到晚白堊世中國東部地區(qū)開始正式進入大陸邊緣濱太平洋構造活動階段。②可用于研究埃達克巖與斑巖銅礦及Au、Ag、Mo等多金屬礦產的成礦聯(lián)系。國際上Thieblemont[8]，Oyarzun[10]，Bellon[11]等統(tǒng)計分析認為在全球規(guī)模上，多數(shù)埃達克巖省也是重要的成礦??；在地區(qū)規(guī)模上，多數(shù)礦床的主巖為埃達克巖；在礦區(qū)規(guī)模上，當埃達克巖與非埃達克巖共存時，成礦的主要是埃達克巖。國內張旗等[28，31]亦對我國主要的斑巖銅礦(如安徽沙溪、黑龍江多寶山、內蒙古烏奴格吐山、新疆烏倫布拉克和土屋、四川西范坪，江西德興、西藏玉龍等)進行了初步研究，認為這些斑巖銅礦的成因均與埃達克巖有關。

4 結論

(1)皖南晚侏羅世－早白堊世早期巖漿巖主量元素具高含量SiO2、Al2O3，高K2O/Na2O比值，低含量TiO2、MgO、CaO、P2O5的特征，稀土元素表現(xiàn)為LREE富集，HREE虧損，具低Y和Yb的特征，且有較高Sr/Y和La/Yb的比值，具弱的負Eu異常；微量元素表現(xiàn)為富集LILE(Rb、La、Ba、Sr)和虧損HFSE(Nb、Ta、Zr、Y)，(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0。據(jù)巖石地球化學特征分析，巖體為“C”型、高鉀鈣堿性埃達克巖。

(2)皖南“C”型埃達克巖的發(fā)現(xiàn)，表明皖南地區(qū)受印支期碰撞造山運動影響而存在過地殼加厚現(xiàn)象。燕山早期時，皖南地區(qū)處于陸內擠壓造山轉變?yōu)樯煺棺冃芜@一轉折時期，即在此構造背景制約下，埃達克巖漿來源于印支期加厚下地殼的部分熔融。

(3)埃達克巖是一種十分有利的成礦母巖，與Au、Cu、Ag、Mo等礦產有著密切的成因聯(lián)系，我國及世界上絕大多數(shù)的大型－超大型的斑巖銅礦床和淺成低溫熱液型Au-Ag礦床均與埃達克巖有關。埃達克巖有利的成礦作用為皖南地區(qū)尋找斑巖銅礦床及Au-Ag-Mo等多金屬礦床提供了一種新的思路和方向。

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Geochemical Characteristics and Petrogenesis of the Mesozoic Adakite in South Anhui Province

WENG Wang-fei,ZHI Li-geng,CAI Lian-you,XU Sheng-fa,WANG Bang-ming
(332 Geological Team ofAnhui Bureau of Geology and Mineral Exploration，Huanghshan 245000，China)

The Acidic magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui are indigenous to the eastern part of Jiangnan paleouplift in Yangtze landmass，and the rock type is calc-alkaline granodiorite with the major mineral assemblage being plagioclase+quartz+potassium feldspar+amphibole±biotit and some accessory minerals being apatite，zircon，titanite，magnetite，ilmenite.The magmatic rocks belong to calc-alkaline series with geochemical characteristics of higher SiO2，Al2O3，K2O/Na2O and lower TiO2，MgO，CaO，P2O5.They are also obviously rich in LREE and LILE(Rb，La，Ba，Sr)，and deplete in HREE and HSFE(Nb，Ta，Zr，Y)with slightly negative δEu，higher Sr/Y and La/Yb，lower Y and Yb，and meanwhile(87Sr/86Sr)i＞0.704，εNd＜0.Through the analysis of petrological and geochemical characteristics，the magmatic rocks of late Jurassic-early Cretaceous in South Anhui are“C”type，high-K calc-alkaline adakite(HKCAA)，which formed from partial melting of the thickened lower crust by delamination in Mesozoic in eastern China.Discovery of the Adakite in south Anhui can provide theoretical evidence for the exploration of its closely related Au，Ag，Mo and porphyry copper in this area.

Adakite;geochemical characteristic;magmatic rock;Mesozoic;thickened lower crust;southAnhui

P581;P588;P591

A

1672－4135(2011）02－0098-10

2011-02-21

安徽省國土資源廳公益性地質調查

閃里幅(H50E013014)1/5萬區(qū)域地質礦產調查(2010-g-11)

翁望飛(1980-)，男，工程師，碩士，畢業(yè)于西北大學地質學系構造地質學專業(yè)，現(xiàn)從事構造地質及區(qū)域地質、礦產調查工作，Email:fiyan@163.com。