江西省早三疊世旋回地層研究

王學(xué)平， 范愛春， 周真真

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西南昌 330002)

江西省早三疊世旋回地層研究

王學(xué)平， 范愛春， 周真真

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西南昌 330002)

通過江西省萍樂坳陷帶西段下三疊統(tǒng)米級(jí)旋回層序的研究，發(fā)現(xiàn)本區(qū)下三疊統(tǒng)三級(jí)層序結(jié)構(gòu)模式不同于Exxon提出的典型模式，而是“凝縮段+HST”的特殊沉積模式，為加深效應(yīng)強(qiáng)于變淺效應(yīng)的結(jié)果，并依此劃分為4個(gè)三級(jí)旋回層序。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，米級(jí)旋回層序與三級(jí)旋回層序有相似的沉積結(jié)構(gòu)模式，其界面均為淹沒不整合面，為快速海侵作用下的淹沒事件的產(chǎn)物。向上兩者均為逐漸變淺的沉積過程，說明沉積過程中存在著“相”的等級(jí)與層次。依據(jù)旋回層序的研究，本區(qū)乃至江西省早三疊世由晚古生代的陸表海進(jìn)入陸緣海的地殼發(fā)展階段。由于印支運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈造山作用，致使早三疊世沉積層序總體表現(xiàn)為向上變淺的沉積特征。陸緣海的古地理環(huán)境隨著早三疊世結(jié)束而終結(jié)。

萍樂坳陷;米級(jí)旋回層序;三級(jí)層序;凝縮段;江西省

研究區(qū)地處江西省中西部，位于楊子陸塊南緣的萍樂坳陷段西段。早三疊世在江西地質(zhì)史上處于一個(gè)重要的演化時(shí)期，由晚古生代的陸表海發(fā)展階段演化為陸緣海，本區(qū)則處于碳酸鹽臺(tái)地與濁流盆地過渡帶的大陸斜坡地區(qū)。

自從成因地層層序模式(Galloway，1989)、淹沒不整合(梅冥相，1995a，1995b，1996，梅冥相等，2005)以及一系列新觀點(diǎn)和模式的提出，使層序地層學(xué)從Exxon時(shí)代進(jìn)入了后Exxon時(shí)代。建立于層序地層學(xué)發(fā)展之上的旋回地層學(xué)，是以露頭觀察為主，以厚度幾十厘米至幾米厚的“米級(jí)旋回層序”研究為基礎(chǔ)，研究一個(gè)幾十米至百余米成因相關(guān)的、相序的米級(jí)旋回層序的有序疊加形式。旋回層序地層學(xué)、更強(qiáng)調(diào)巖性、巖相及相序方面的觀察和研究，更注重沉積規(guī)律的研究，在層序地層學(xué)基礎(chǔ)上前進(jìn)了一步(梅冥相等，2005)。

印支運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致江西省及萍樂坳陷段在早三疊世進(jìn)入陸緣海地發(fā)展階段，于中三疊世演化成為瀉湖，雖然時(shí)間短暫，卻是盆地發(fā)展中的一個(gè)重要階段。主要表現(xiàn)形式是次深海沉積物出現(xiàn)周期性，代表了快速海侵事件的往復(fù)。由此，其三級(jí)旋回層序?yàn)檠蜎]不整合型層序，這也是后Exxon時(shí)代層序地層學(xué)的主要進(jìn)展之一。

萍樂坳陷下三疊統(tǒng)從下到上分為青龍組及飛劍譚組，從圖1所標(biāo)出的牙形石分子來看，似應(yīng)大致相當(dāng)殷坑階至巢湖階，可與江蘇下黃馬青組與上黃馬青組對(duì)比。

江西地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在開展1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，對(duì)該地層進(jìn)行過詳細(xì)的“米級(jí)旋回層”的研究，現(xiàn)依據(jù)這些野外資料進(jìn)行初步總結(jié)，整理成文，是集體勞動(dòng)成果。

1 剖面敘述

萍樂坳陷帶西部的宜春天臺(tái)山地區(qū)下三疊統(tǒng)發(fā)育完整。現(xiàn)將天臺(tái)山與竹山洞兩剖面資料列于其后。由于地層中發(fā)育多層礫屑灰?guī)r，剖面代表了大陸斜坡沉積區(qū)的特點(diǎn)。

宜春天臺(tái)山剖面

圖1 江西省早、中三疊世旋回層的環(huán)境變化譜系Fig.1 The environment variation genealogy of erarly，middle Triassic cyclothem in Jiangxi province

2 下三疊統(tǒng)米級(jí)旋回層序

米級(jí)旋回層序是指地層記錄中在露頭上能直接認(rèn)別的，幾十厘米至幾米厚的地層堆積作用單元，為異成因機(jī)制下的間斷—加積作用的產(chǎn)物。它相當(dāng)層序地層學(xué)的“準(zhǔn)層序”，魏家庸等(1991)所定義為“巖石地層單位的旋回性基本層序”。梅冥相(1993，1995a，1995b)認(rèn)為，米級(jí)旋回層序與短偏心率旋回有關(guān)。萍樂坳陷帶下三疊統(tǒng)主要發(fā)育如圖1巖相單元的米級(jí)層序。

(1)次深海盆地相鈣質(zhì)泥巖—泥灰?guī)r—粉—細(xì)砂巖(濁積巖)，多呈灰—深灰色，風(fēng)化后呈黃綠色，發(fā)育水平紋層，有時(shí)夾薄層菱鐵礦并含黃鐵礦。旋回頂部濁流形成的砂巖中，見有正粒序?qū)永恚嗟[，同時(shí)見有毫米級(jí)的ae沉積組合及小型槽狀層理、斜層理、楔形層理等。具有較明顯的濁流沉積特點(diǎn)。這類旋回被稱為“S-L”不對(duì)稱旋回層序，主要形成于浪基面以下的較深水環(huán)境中。

(2)開闊陸棚相泥晶灰?guī)r，多呈灰色，由薄泥晶灰?guī)r與中厚層狀泥晶灰?guī)r旋回組成，層間往往夾有薄的泥質(zhì)層，水平層理發(fā)育，為寧靜較深水環(huán)境的沉積。

(3)大陸斜坡相泥晶灰?guī)r—礫屑灰?guī)r，前者層薄色深，層間發(fā)育含炭泥質(zhì)薄層及微細(xì)水平層理，為斜坡原地沉積;后者色淺，以礫屑為主，礫石成分復(fù)雜，以淺水沉積物為主。亦可見到原地沉積的薄板狀灰?guī)r礫巖，為重力流作用的產(chǎn)物。當(dāng)臺(tái)地暴露后，遭剝蝕形成大量灰?guī)r碎塊，在外力作用下形成泥石流順坡而下，在斜坡上堆積而成，為確定大陸斜坡的重要證據(jù)。

(4)臺(tái)緣淺灘相泥晶灰?guī)r—亮(泥)晶鮞?；?guī)r，色淺，均呈中層狀。亮晶方解石及鮞粒均為高能灘相的產(chǎn)物。泥晶灰?guī)r為低能靜水沉積，兩者交相出現(xiàn)既反應(yīng)了高能作用與低能作用的交替，又可能為海平面升降作用所致。泥晶鮞?；?guī)r因鮞粒的出現(xiàn)仍為高能灘相，但它比亮晶鮞?；?guī)r能量相對(duì)低些。

(5)開闊臺(tái)地相薄—中層狀泥晶灰?guī)r與中—厚層狀泥晶灰?guī)r，為碳酸鹽地層中常見的巖相類。中—厚層狀泥晶灰?guī)r中，有時(shí)含有相當(dāng)多的生物碎屑，為淺水開闊的臺(tái)地環(huán)境。薄—中層狀泥晶灰?guī)r，仍為開闊海域的沉積，單層厚的規(guī)律變化，標(biāo)志海平面規(guī)律性的振蕩效映。

(6)潮下—潮間微相含云泥晶灰?guī)r—云灰?guī)r—中晶白云巖，深灰色，薄—厚層狀。從含云泥晶灰?guī)r漸變?yōu)橹芯О自茙r，標(biāo)志海水逐漸變淺直至潮間帶上部的間歇暴露。

(7)潮間上—潮間下部微相，含灰白云巖—礫屑白云巖—具干裂粉晶白云巖?？傮w海水極淺，時(shí)有暴露。礫屑白云巖為干裂角礫被海水再搬運(yùn)沉積的產(chǎn)物。米級(jí)層序頂部出現(xiàn)干裂，說明沉積巖石已露出水面。

上述巖相單元在地層記錄中常有2～3個(gè)疊加在一起，有時(shí)更多，構(gòu)成了各種類型的碳酸鹽米級(jí)旋回層序?？傮w特征是旋回向上變淺，單層變厚。環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序以較厚的潮上至潮間上部的礫屑(干裂角礫)白云巖或干裂白云巖構(gòu)成上部單元，下部單元由潮間下部—潮下相的云化灰?guī)r、含云泥晶灰?guī)r組成;潮下型碳酸鹽巖米級(jí)旋回層序包括臺(tái)地型、臺(tái)緣淺灘型、斜坡型、開闊陸棚型以及盆地型米級(jí)層序。它們構(gòu)成了萍樂坳陷下三疊統(tǒng)基本的地層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，同時(shí)也是層序地層研究的基本單元。研究區(qū)陸緣海背影的加深效應(yīng)大于變淺效應(yīng)，因此界面多為瞬時(shí)淹沒間斷面，也就意味著三級(jí)層序界面為淹沒不整合面。這種加積間斷面不但可以作為旋回界面，而且也可以作為層序界面。

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，曾在不同地區(qū)、不同時(shí)代、不同層序、不同沉積環(huán)境的米級(jí)旋回進(jìn)行過較系統(tǒng)研究。研究的地層有上石炭統(tǒng)馬平組、中二疊統(tǒng)棲霞組、茅口組、南港組及下三疊統(tǒng)飛劍潭組，涉及的沉積環(huán)境有臺(tái)地相、潮坪相、次深海及深海，取得的數(shù)據(jù)達(dá)1 000余個(gè)。經(jīng)研究，更高一級(jí)旋回是以5～6個(gè)米級(jí)旋回組成。這一變化規(guī)律絕不是一種偶然的巧合，應(yīng)該是具有某種內(nèi)在聯(lián)系，亦即是被某種相同的機(jī)制所控制。地層中也偶見有4個(gè)、3個(gè)甚至2個(gè)米級(jí)旋回組成更高一級(jí)的旋回現(xiàn)象，而且多發(fā)生于淺水沉積區(qū)中，可能是由于旋回記錄丟失造成。雖然對(duì)米級(jí)旋回控制主因是地球運(yùn)行軌道的歲差旋回、地軸傾斜旋回、還是偏心率旋回有不同認(rèn)識(shí)，但是，地球運(yùn)行軌道旋回是米級(jí)旋回形成的主要控制因素則是一致的。

3 層序地層劃分

通過巖相及相序的研究而識(shí)別出的米級(jí)旋回層序，代表了地層中最小級(jí)別的旋回性地層記錄，為層序地層研究的基礎(chǔ)。萍樂坳陷帶西段早三疊世地層以碳酸鹽巖為主的米級(jí)旋回層序?yàn)樵谛逼孪鄥^(qū)與盆地相區(qū)的過渡區(qū)沉積物，均以瞬時(shí)淹沒間斷面為界，因此，層序界面亦為淹沒不整合面。周期層序中構(gòu)成的有規(guī)律的垂直疊加形式(圖3)說明了旋回層序性質(zhì)的垂向變化，最終反映出長時(shí)限相對(duì)海平面變化。

本區(qū)早三疊世地層構(gòu)成了四個(gè)三級(jí)層序，即SQ1，SQ2，SQ3及SQ4，反映了四次與海平面變化相關(guān)的環(huán)境加深和變淺過程。在其長周期海平面上升有關(guān)的環(huán)境加深過程中，主要發(fā)育次深海型米級(jí)旋回層序類型，且“淹沒不整合”特別明顯，而與長周期海平面變化的下降階段所產(chǎn)生的環(huán)境變化過程中，則為潮下型碳酸鹽米級(jí)旋回層序，均為總體向上變淺的沉積相序?yàn)樘卣?，即開闊陸棚—斜坡—臺(tái)地，甚至是環(huán)潮坪型米級(jí)層序。

萍樂坳陷下三疊統(tǒng)既不是Ⅰ型層序的“LST(低位體系域+STS(海進(jìn)體系域)+HST(高位體系域)”，也不是Ⅱ型層序“SMST(陸架邊緣體系域)+TST(海進(jìn)體系域)+HST(高位體系域)”，而是以特殊的“CS(凝縮段)+HST(高位體系域)”序列為特征，顯然與Exxon層序地層模式是有差別的，為層序地層學(xué)發(fā)展的一個(gè)重要方面。這一層序序列的層序界面，似應(yīng)為沉積環(huán)境的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化過程中，加深效應(yīng)強(qiáng)于變淺效應(yīng)。

3.1 三級(jí)層序劃分

圖2 下三疊統(tǒng)米級(jí)旋回層序剖面柱狀圖Fig.2 The profile histogram of the lower Triassic meter-scale cyclothem

(1)層序1(SQ1)，相當(dāng)于青龍組至飛劍潭組底部的關(guān)口巖楔。凝縮段(CS)相當(dāng)青龍組殷坑段，以淺黃—灰黃薄層狀鈣質(zhì)泥巖為主，含大量薄殼雙殼類及菊石等化石，為次深海盆地相沉積物。海平面升降效應(yīng)并不明顯，僅能以巖石的單層厚度變化勉強(qiáng)劃分;高位體系域由薄層狀泥晶灰?guī)r與中—厚層狀礫屑泥晶灰?guī)r米級(jí)旋回組成的斜坡扇及由薄層狀雜細(xì)砂巖與中層狀細(xì)砂巖組成的濁積巖米級(jí)層序組成盆底扇構(gòu)成，兩者之間夾有泥灰?guī)r與泥晶灰?guī)r構(gòu)成的次深海盆地型米級(jí)層序，一方面說明高位期海平面升降較頻繁，另一方面表現(xiàn)出高位期海平面為緩慢下降。青龍組殷坑段除江西全省都有分布外，還遍布整個(gè)華南，可知海侵規(guī)模之大。從其下的長興組碳酸鹽臺(tái)地直接相變?yōu)橐罂佣蔚拇紊詈Ｅ璧兀溟g缺相明顯，表現(xiàn)出海平面快速上升且大面積上超現(xiàn)象。

(2)層序2(SQ2)，相當(dāng)飛劍潭組一段中下部。三級(jí)層序下部由薄層。狀泥灰?guī)r與中層狀泥晶灰?guī)r組成的米級(jí)旋回層序序列為代表，組成了本層序的次深海盆地相沉積凝縮段。高位體系域由薄層狀泥晶灰?guī)r與中層狀礫屑灰?guī)r構(gòu)成的斜坡型米級(jí)旋回層序?yàn)榇?，層序地層學(xué)稱其為斜坡扇，為海平面下降至低點(diǎn)的產(chǎn)物。

(3)層序3(SQ2)，相當(dāng)飛劍潭組一段上部。層序下部的米級(jí)旋回層。序由次深海盆地沉積的極薄—薄層狀泥晶灰?guī)r與中厚層狀泥晶灰?guī)r米級(jí)旋回層序序列構(gòu)成，代表了本層序的凝縮段。高位期由極薄—厚層狀泥晶灰?guī)r與厚層狀礫屑灰?guī)r組成的斜坡型米級(jí)旋回層序序列組成。高位晚期的礫屑灰?guī)r之間，還出現(xiàn)厚達(dá)30余米的臺(tái)地型米級(jí)旋回層序序列，兩者均表明海平面大幅度地下降。

(4)層序4(SQ4)，包括飛劍潭組二段，張新塘巖楔、三段、四段。層序下部的凝縮段由飛劍潭組二段的鈣質(zhì)泥巖與薄層狀泥晶灰?guī)r構(gòu)成的次深海盆地型米級(jí)旋回層序組成。高位早期以張新塘巖楔為代表，由長石巖屑石英砂巖與泥巖或粉砂巖構(gòu)成的米級(jí)旋回層序組成，被認(rèn)為是濁流沉積。晚期則由中層狀與厚層狀泥晶灰?guī)r組成的臺(tái)地型米級(jí)旋回層序序列演化為白云質(zhì)泥晶灰?guī)r與白云巖組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序，標(biāo)志海平面進(jìn)一步下降。

3.2 三級(jí)層序的總體特征

下三疊統(tǒng)識(shí)別出的4個(gè)三級(jí)層序有著相似的結(jié)構(gòu)模式，但又有一定的差別，現(xiàn)歸納如下:

(1)與長周期海平面上升有關(guān)的環(huán)境加深過程中，“淹沒不整合”特征明顯。以泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r、泥巖與灰?guī)r層對(duì)，即“S-L”米級(jí)旋回層序?yàn)榇淼纳詈３练e為特征。4個(gè)三級(jí)旋回層序的早期均以這種“饑餓沉積”的凝縮段為代表。與長周期海平面變化下降階段所產(chǎn)生的環(huán)境變淺過程中，最顯著的特點(diǎn)是4個(gè)三級(jí)層序均出現(xiàn)礫屑灰?guī)r或濁流沉積的砂巖、粉砂巖，前者層序地層學(xué)稱斜坡扇，后者稱盆地扇，均為海平面下降低點(diǎn)的產(chǎn)物。因此，每一層序均為總體向上變淺的沉積相序。

(2)層序1-2的高位期沉積均以較單一的泥晶灰?guī)r與礫屑灰?guī)r組。成的斜坡型米級(jí)旋回層序，或砂巖、粉砂巖組成的濁積型米級(jí)旋回層序。層序3高位期雖然以斜坡型米級(jí)旋回層序?yàn)榇?，但其間夾一定厚度的中層狀與厚層狀泥晶灰?guī)r構(gòu)成的臺(tái)地型米級(jí)旋回層序。至層序4于高位晚期還見有環(huán)潮型米級(jí)旋回層序。從層序早期的凝縮段分布來看，層序1分布最廣，幾乎遍華南，至上逐漸縮小。上述特征既反映了它們之間的差別，又表現(xiàn)出早三疊世的沉積序列總體為向上變淺的沉積過程。

(3)4個(gè)層序的底界面均為淹沒不整合面，它們首先是一個(gè)相變突變面，表現(xiàn)為淺水相地層突然被次深海盆地沉積物直接覆蓋，代表沉積環(huán)境向上變淺然后又向上加深的動(dòng)態(tài)過程，為快速海侵作用下的臺(tái)地淹沒事件的產(chǎn)物。

(4)萍樂坳陷帶西段下三疊統(tǒng)的三級(jí)層序既不是層序地層學(xué)所稱的“Ⅰ型層序”，也不是所稱的“Ⅱ型層序”，而是以特征的“CS(凝縮段)+HST(高位體系域)”序列為特征，顯然，與Exxon傳統(tǒng)層序地層模式是不同的。這一特殊的層序序列，是層序界面所代表的沉積環(huán)境的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化過程中，加深效應(yīng)強(qiáng)于變淺效應(yīng)的結(jié)果(圖2)。

(5)層序4的高位晚期，由淡水成因有關(guān)的白云巖為主組成，為一暴露事件，表明層序4的頂界面性質(zhì)由淹沒不整合面向上演化為暴露間斷面。

(6)各層序中的米級(jí)旋回層序所代表的巖相序列受異成因機(jī)制所控制，極有可能反映了與米蘭柯維奇旋回有關(guān)的幕式沉積作用過程。長周期層序的沉積特點(diǎn)，則反映出更長時(shí)限海平面周期變化相關(guān)的環(huán)境變化過程。前述米級(jí)旋回層序的巖相組構(gòu)為泥巖－灰?guī)r旋回，是有海水快速加深又變淺的沉積過程。而更長周期為“凝縮段”+較淺環(huán)境沉積物組成，兩者在沉積巖相組構(gòu)上具有相似性，說明地層記錄中不同級(jí)別旋回性的時(shí)空層次性，從巖相分析到沉積相研究的過程中存在著“相”的等級(jí)與層次。

4 沉積盆地的演化

萍樂坳陷帶于上古生代為揚(yáng)子地塊南緣拉分沉積盆地，沉積特征具有揚(yáng)子克拉通盆地與華南被動(dòng)大陸邊緣盆地的過渡帶性質(zhì)。進(jìn)入早三疊世，于萍樂盆地中出現(xiàn)大量的礫屑灰?guī)r沉積及濁積巖，說明整個(gè)坳陷由于印支運(yùn)動(dòng)的作用，由古生代淺表的臺(tái)地、潮坪等古地貌演化為大陸斜坡。至此，江西省沉積盆地由陸表海進(jìn)入陸緣海的發(fā)展階段。但是，這一階段并不長，隨著印支陸內(nèi)造山作用的加劇，于早三疊世末海水便開始大幅度下降，以致出現(xiàn)潮坪相米級(jí)旋回層序。早三疊世結(jié)束時(shí)，除江西省中部的萍樂、錢塘兩坳陷還保留為瀉湖外，其它地區(qū)均淪為陸地區(qū)。至此，本區(qū)及江西省結(jié)束了大規(guī)模海侵作用，同時(shí)，亦說明了印支運(yùn)動(dòng)的作用是非常強(qiáng)烈的。

曾書明等(2010)在研究上高七寶山剖面時(shí)發(fā)現(xiàn)，下三疊統(tǒng)殷坑段底部3.69 m厚的粉砂質(zhì)泥巖中，發(fā)現(xiàn)大量的小型二疊型腕足類，其中還有二疊紀(jì)特有的牙形石分子。其上還見到二疊世腕足類與三疊型雙殼類共生的“混生生物群”，再上才出現(xiàn)三疊型雙殼類。這一現(xiàn)象清楚表明層序界面所代表的沉積環(huán)境的時(shí)間動(dòng)態(tài)變化，與年代地層界線所代表的生物群變化存在相關(guān)性，但生物變化滯后于沉積環(huán)境的變化。

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Cyclothem in the Early Triassic of Jiangxi Province

WANG Xue-ping， FAN Ai-chun， ZHOU Zhen-zhen
(West Jiangxi Geology Party，Jiangxi Bureau of Geology and Mineral Resources，Nanchang，JX 330002，China)

By researching the lower Triassic meter-scale cyclothem in the westen Pingle geotectogene of Jiangxi province.It shows that the structure mode of lower Triassic third-degree succession in this area is the result of deepen effect stronger than shallow one，different from typical model raised by Exxon，it belongs to special depositional model of“condensed section+HST”，and make division of four third-degree cyclothem on this basis.It also found there have similar sediment structure mode between meter class cyclothem and third-degree cyclothem，both their bottom are drowned unconformity，produced by submerged events under rapid ingression.Both sediment process is Upward criterion gradually becomes shallow，It means that there exists grade and the level of facies.According to the study on cyclothem，this area even Jiangxi province the early Triassic from Paleozoic Epicontinental sea grow into crust development stage of epeiric sea.Due to the strongly orogenic role of indosinian movement，the early Triassic sediment sequence totality appears the sediment feature of gradually shallow upwardly.It terminate the paleogeographic environment of epeiric sea with the end of the early Triassic.

Pingle geotectogene;meter-scale cyclothem;third-order sequences;condensed section;Jiangxi province

P539.2

A

1674-3504(2012)01-054-07

王學(xué)平，范愛春，周真真.2012.江西省早三疊世旋回地層研究［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，35(1):54-60.

Wang Xue-ping，F(xiàn)an Ai-chun，Zhou Zhen-zhen.2012.Cyclothem in the Early Triassic of Jiangxi Province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):54-60.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.008

2011-04-06; 責(zé)任編輯:吳志猛

王學(xué)平(1957—)，男，高級(jí)工程師，從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究。E-mail:wxp682@yahoo.cn