準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)地區(qū)白堊系清一段沉積相研究?

范忠禮， 張廣雪， 孫中強(qiáng)， 李存磊， 張鵬輝(.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 26650；2.北京師范大學(xué)資源學(xué)院，北京00875；3.首爾大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，韓國(guó) 首爾 5-747)

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準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)地區(qū)白堊系清一段沉積相研究?

范忠禮1， 張廣雪1， 孫中強(qiáng)1， 李存磊1， 張鵬輝2,3
(1.山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266510；2.北京師范大學(xué)資源學(xué)院，北京100875；3.首爾大學(xué)地球與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，韓國(guó) 首爾 151-747)

本文通過對(duì)錄、測(cè)井及薄片等資料的綜合分析，結(jié)合巖心識(shí)別，開展了準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)地區(qū)清一段沉積相類型的研究。本次研究識(shí)別出泥巖顏色、巖性、砂巖巖石學(xué)、粒度特征及沉積構(gòu)造等方面的沉積相標(biāo)志，明確了清一段的灘壩沉積特征：泥巖顏色以灰色為主，反映還原性水體環(huán)境，泥砂比很高，砂巖主要為粉、細(xì)砂巖，單砂體較??；砂巖碎屑成分成熟度高，粒度概率曲線多見兩個(gè)跳躍總體，滾動(dòng)組分缺失，沉積環(huán)境經(jīng)粒度參數(shù)判別為淺湖環(huán)境；浪成的波痕、沙紋層理以及各種交錯(cuò)層理發(fā)育，具有豐富的層內(nèi)沖刷構(gòu)造;地震屬性分析及反演顯示井間砂體連通性很差。研究區(qū)灘壩可進(jìn)一步細(xì)分為沙壩、沙灘和與裂流有關(guān)的砂體三種微相。受古地貌以及湖泊水動(dòng)力條件的影響，砂體連片性較差，剖面上為透鏡狀砂體。在沉積相特征分析的基礎(chǔ)上，勾畫了研究區(qū)灘壩砂體平行岸線，多不連通的展布形態(tài)，并建立了位于三角洲側(cè)緣低緩?fù)蛊鹕系臑纬练e模式。

永進(jìn)地區(qū)；清一段；沉積相識(shí)別；微相特征；沉積模式

永進(jìn)地區(qū)是準(zhǔn)噶爾盆地的重要油氣源區(qū)，埋深5 800 m以下依然有油氣顯示。近年來，針對(duì)永進(jìn)地區(qū)的清一段沉積相類型，國(guó)內(nèi)學(xué)者通過分析古構(gòu)造、古地理特征及引用二維、三維地震分析等手段做過大量研究，但對(duì)沉積類型的認(rèn)識(shí)存在分歧，目前存在三角洲沉積[1]、灘壩沉積[2]和辮狀河三角洲沉積[3-4]三種觀點(diǎn)。不同沉積類型的儲(chǔ)層砂體展布特征差異較大，給儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及油田后期開發(fā)帶來了較大的困難，在這種情況下，尋找切實(shí)可行的沉積相識(shí)別方法以確定沉積相類型尤為重要。筆者充分考慮到研究區(qū)勘探開發(fā)的需要，以4口取心井的巖心觀察描述及7口鉆井的錄、測(cè)井資料為基礎(chǔ)，通過泥巖顏色分析、儲(chǔ)層巖性統(tǒng)計(jì)[5]、砂巖粒度參數(shù)識(shí)別、巖心觀察沉積構(gòu)造特征及地震沉積學(xué)等方法識(shí)別出灘壩的沉積相標(biāo)志，明確灘壩砂體的存在，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行沉積微相展布與沉積模式的構(gòu)建。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地地處新疆北部，總面積達(dá)13×104km2，是一個(gè)以晚古生代—中新生代地層為主的大型富油氣盆地，白堊系為其重要的含油層系。盆地腹部具有4個(gè)中石化勘探區(qū)塊，車莫古隆起處于中1與中3區(qū)塊之間，其在清水河組沉積時(shí)期始終處于背斜狀態(tài)，為油氣的運(yùn)聚提供了良好的場(chǎng)所[6-7]。研究區(qū)構(gòu)造上北臨車莫古隆起，處于昌吉凹陷西段，地理上位于中部3區(qū)塊，目前有鉆井7口(見圖1)。作為盆地的一部分，永進(jìn)地區(qū)的構(gòu)造演化及地層發(fā)育特征與整個(gè)盆地的形成和演化緊密相連：白堊紀(jì)時(shí)期，準(zhǔn)噶爾盆地基本被夷平，盆地區(qū)域性沉降，盆地南緣廣泛接受沉積，氣候干燥[8]，準(zhǔn)噶爾地區(qū)基本被淺水湖泊所占據(jù)。

受燕山二幕運(yùn)動(dòng)的影響，準(zhǔn)噶爾盆地侏羅系長(zhǎng)期遭受剝蝕夷平，在此基礎(chǔ)上充填沉積白堊系吐谷魯群地層，兩者多呈不整合接觸。吐谷魯群內(nèi)各組間均為連續(xù)沉積，清水河組地層位于吐谷魯群底部。研究區(qū)清水河組地層上覆于不整合面之上，古地形較為平坦，地層較穩(wěn)定，平均厚度約620 m，其中清一段厚約230 m，自下而上劃分為1、2、3砂組。

2 沉積相識(shí)別

2.1 泥巖顏色與巖性特征

處于氧化與還原環(huán)境下的泥巖，在巖心上所反映的泥巖顏色有所不同[9-10]：暗灰色、黑色反映巖石形成于還原性靜水環(huán)境，水體較深；棕色、紅色與黃色表示沉積時(shí)為氧化、強(qiáng)氧化的陸上環(huán)境；自生綠色通常反映弱氧化、還原環(huán)境。因此，泥巖顏色可有效指示沉積環(huán)境與古水深[11]。研究區(qū)清一段泥巖顏色主要為灰色和深灰色，只有少部分井段出現(xiàn)褐色和棕色泥巖，泥巖顏色指數(shù)上體現(xiàn)為負(fù)值，且絕大部分色值小于-50%，反映了還原性的淺水-半深水環(huán)境。永字號(hào)井區(qū)及偏北地區(qū)泥巖顏色值較高，而北部與南部色值較低(見圖2)，說明永進(jìn)地區(qū)中部水體較南北兩側(cè)淺，為一低緩的凸起，這為灘壩的形成提供了有利的條件。

圖1 永進(jìn)地區(qū)構(gòu)造位置及地層劃分

圖2 永進(jìn)地區(qū)清一段泥巖顏色指數(shù)平面分布圖

準(zhǔn)噶爾盆地永進(jìn)地區(qū)清一段儲(chǔ)層巖性以泥巖為主，含量高達(dá)53.25%(見圖3)，泥質(zhì)砂巖和砂質(zhì)泥巖也占有較大比例；砂巖中粉砂巖占主導(dǎo)，細(xì)砂巖含量較低，極少見中粗砂巖，砂巖粒度達(dá)不到具有粗礫質(zhì)辮狀河道的砂巖標(biāo)準(zhǔn)，但與灘壩相的巖性特征相吻合。

圖3 永進(jìn)地區(qū)清一段巖性分布直方圖

2.2 巖石學(xué)特征

研究區(qū)清一段沉積時(shí)期砂巖類型主要為長(zhǎng)石巖屑砂巖(見圖4)，石英的含量較高，為43.9%；巖屑含量次之，為35.8%；長(zhǎng)石的含量較少，僅20.4%。次棱角-次圓狀，線接觸，孔隙及壓嵌型膠結(jié)。砂巖成分成熟度較高，平均為0.79，體現(xiàn)了灘壩沉積物遠(yuǎn)離物源，搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)的特點(diǎn)[12-13]。

表1 永進(jìn)地區(qū)清一段單砂體厚度表

粒度分析技術(shù)可有效識(shí)別沉積物在搬運(yùn)過程中水動(dòng)力條件以及沉積方式[14-16]。研究區(qū)可見一跳一懸式與兩跳一懸式兩種粒度概率累積曲線(見圖5)：一跳一懸式由跳躍總體與懸浮總體組成，跳躍總體斜率58°，分選性較好；兩跳一懸式由3個(gè)粒度次總體組成，跳躍總體被分成了2個(gè)直線段，這一現(xiàn)象是由灘壩沉積物在波浪的作用下經(jīng)歷了沖流與回流2種沉積歷程造成的。該區(qū)粒度概率圖中明顯缺失滾動(dòng)組分，符合灘壩砂體的粒度特征。

(Ⅰ.石英砂巖；Ⅱ.長(zhǎng)石石英砂巖；Ⅲ.巖屑石英砂巖；Ⅳ.長(zhǎng)石砂巖；Ⅴ.巖屑長(zhǎng)石砂巖；Ⅵ.長(zhǎng)石巖屑砂巖；Ⅶ.巖屑砂巖。Ⅰ. Quartz sandstone； Ⅱ. Feldspathic quartz sandstone； Ⅲ. Lithic quartz sandstone； Ⅳ. Arkose； Ⅴ. Lithic arkose； Ⅵ. Feldspathic lithic sandstone； Ⅶ. Lithic sandstone.)

圖4 巖石成分三角圖

Fig.4 Triangle diagram of sandstone compositions

(a 永2井 5955.1m；b 永6井 5972.57m)圖5 永進(jìn)地區(qū)清一段粒度概率累積曲線

自研究區(qū)采取樣品利用?？伺c沃德參數(shù)公式進(jìn)行粒度分析(見表2)，分析結(jié)果解釋了研究區(qū)灘壩砂體的粒度特征：粒度中值與平均粒徑均較??；分選系數(shù)介于0.7～0.9之間，分選性好于三角洲砂體；峰度值處于1.1～1.45之間，屬于尖銳峰態(tài)，與河流(三角洲)低峰度的曲線特點(diǎn)大相徑庭。應(yīng)用薩胡沉積環(huán)境判別函數(shù)[17]識(shí)別研究區(qū)砂體的沉積環(huán)境：

Y淺海(湖)：河流(三角洲)=0.285 2MZ-

Y淺海(湖)>-7.419 0，Y河流(三角洲)<-7.419 0。

通過分析研究區(qū)粒度參數(shù)的沉積環(huán)境判別結(jié)果，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)均落在淺湖沉積環(huán)境范圍內(nèi)，而非河流(三角洲)環(huán)境。

2.3 沉積構(gòu)造特征

研究區(qū)儲(chǔ)層巖石沉積構(gòu)造類型豐富，可見淺水環(huán)境下通過波浪沖刷、沿岸流改造形成的各種類型的波狀、透鏡狀層理、浪成沙紋層理，各種類型交錯(cuò)層理和在較強(qiáng)水動(dòng)力條件下于灘壩主體頂部發(fā)育的平行層理，也可見變形構(gòu)造發(fā)育，在某些沙壩砂體中可見到裂流作用形成的層內(nèi)沖刷現(xiàn)象(見圖6)，表現(xiàn)為順層排列的泥礫、泥屑層，頂?shù)拙c砂巖呈突變接觸，而不與泥巖相接觸，體現(xiàn)出裂流對(duì)灘壩砂體的侵蝕作用。豐富的層內(nèi)沖刷現(xiàn)象為灘壩相最為顯著的沉積構(gòu)造特征。

2.4 地震屬性解釋沉積相

基于地下巖石物理特性的差異，地震屬性中隱含地層巖性信息。結(jié)合儲(chǔ)層反演結(jié)果用常規(guī)地震資料進(jìn)行地震屬性分析可定性分析砂體展布形態(tài)，從而對(duì)沉積相識(shí)別具有有效指示作用。針對(duì)中三區(qū)塊目的層組的地質(zhì)特點(diǎn)，本次研究提取振幅包絡(luò)、均方根振幅、瞬時(shí)頻率、相對(duì)波阻抗、瞬時(shí)相位等10余種地震屬性后進(jìn)行地震屬性聚類分析及優(yōu)選，分析后發(fā)現(xiàn)均方根振幅分頻屬性預(yù)測(cè)效果較好，用其定性分析出本區(qū)儲(chǔ)層巖性、沉積相平面分布特征。而后采用測(cè)井約束稀疏脈沖波阻抗反演方法圈定有利儲(chǔ)集砂體范圍。地震屬性分析與地震反演結(jié)果相一致：本區(qū)清一段砂體井間連通性較差，砂體多孤立分布，灘壩沉積特征比較明顯。

表2 永進(jìn)地區(qū)清一段粒度參數(shù)表

(A.永1井5 828.2 m 層內(nèi)沖刷構(gòu)造；B.永2井 5 955.4 m 層內(nèi)沖刷構(gòu)造；C.永9井 5 863.2 m 層內(nèi)沖刷構(gòu)造；D.永2井 5 375.1 m 波狀層理；E.永9井 5 757.4 m 透鏡狀層理；F.永6井 5 759.4 m 透鏡狀層理；G.永9井 5 755 m波狀-脈狀層理；H.永2井 5 379 m沙紋層理；I.永2井 5 379.57 m沙紋層理；J.永9井 5 758.6 m沙紋層理；K.永1井 5 824 m平行層理；L.永9井 5 758.6 m平行層理；M.永1井5 823 m交錯(cuò)層理；N.永2井5 953.9 m交錯(cuò)層理；O.永2井 5 957.4 m交錯(cuò)層理；P.永2井5 377.75 m變形構(gòu)造；Q.永6井5 916.5 m變形構(gòu)造；R.永6井5 973.2 m變形構(gòu)造；S.永9井5 755.3 m變形構(gòu)造。A. Yong1 well, 5 828.2 m, scouring structure in layer; B. Yong2 well, 5 955.4 m, scouring structure in layer; C. Yong9 well, 5 863.2 m, scouring structure in layer; D. Yong2 well, 5 375.1 m, current bedding; E. Yong9 well, 5 757.4 m, lenticular bedding; F. Yong6 well, 5 759.4 m, lenticular cedding; G. Yong9 well, 5 755 m, current-flaser bedding; H. Yong2 well, 5 379 m, ripple bedding; I. Yong2 well, 5 379.57 m, ripple bedding; J. Yong9 well, 5 758.6 m, ripple bedding; K. Yong1 well, 5 824 m, parallel bedding; L. Yong9 well, 5 758.6 m, parallel bedding; M. Yong1 well, 5 823 m, aross bedding; N. Yong2 well, 5 953.9 m, aross bedding; O. Yong2 well, 5 957.4 m, aross bedding; P. Yong2 well, 5 377.75 m, deformation structure; Q. Yong6 well, 5 916.5 m, deformation structure; R. Yong6 well, 5 973.2 m, deformation structure; S. Yong9 well, 5 755.3 m, deformation structure.)

圖6 清一段灘壩巖心特征照片

Fig.6 Core photographs of the beach bar of the Mebmer 1 of the Qingshuihe Formation

3 沉積微相分析

灘壩砂體是湖泊中獨(dú)立的砂體類型，其形成受控于波浪與沿岸流的再搬運(yùn)與再沉積，砂質(zhì)物質(zhì)主要來源于附近三角洲。本區(qū)灘壩砂體規(guī)模一般較小，且多為透鏡狀砂體，按照砂體的厚度及展布形態(tài)可分為沙壩微相、沙灘微相以及裂流成因的砂體微相。

3.1 沙壩

沙壩砂體泛指沙壩、沙嘴、障壁島等，砂體多呈長(zhǎng)條狀，與湖岸線平行展布。研究區(qū)沙壩的巖性剖面為厚層砂巖與泥巖互層，泥巖顏色為灰色、深灰色和灰綠色，壩砂厚于灘砂，一般2～4 m，甚至更厚，自然電位曲線近于漏斗形和箱形。

沙壩砂體多形成于湖水頻繁進(jìn)退的時(shí)期，各種壩層序可疊復(fù)出現(xiàn)，本區(qū)沙壩砂體頂?shù)着c湖相泥巖呈突變接觸，粒度變化復(fù)雜，既有反韻律層序，又有向上變粗再變細(xì)的復(fù)合韻律層序。主要層理構(gòu)造為平行層理和交錯(cuò)層理，也可見沙紋層理發(fā)育(見圖7a)。

3.2 沙灘

灘砂厚度薄，基本小于1 m，與淺水泥巖頻繁互層，主要發(fā)育沙紋層理，其次為平行層理和交錯(cuò)層理，砂層頂?shù)滓酝蛔優(yōu)橹鳎嗫蓾u變，灘砂的分布面積大，呈較寬的條帶狀或席狀，平行岸線分布，自然電位曲線呈指狀或低幅齒狀(見圖7b)。

3.3 與裂流有關(guān)的砂體

裂流是一種侵蝕能力很強(qiáng)的流體，可在近岸地區(qū)侵蝕出水道并切割灘壩，形成水道充填沉積，也能在水道的末端形成小型的砂質(zhì)朵體或稱之為裂流三角洲沉積[18]。本區(qū)壩砂層序中常見此類層內(nèi)沖刷構(gòu)造，裂流砂體因受到后期波浪的改造而難以完全保存，通常僅保存有砂體底部層內(nèi)沖刷的泥礫、泥屑層，砂體呈不明顯的正韻律。

(a 永1井沙壩沉積層序；b 永9井沙灘沉積層序。a. Sandbar sedimentary sequence of Yong1 well; b. Beach sedimentary sequence of Yong9 well.)

永進(jìn)地區(qū)完整的灘壩沉積相層序一般小于10 m。受后期波浪的改造，灘壩砂體頂部沉積經(jīng)常受到破壞，因而在巖心觀察中更多地表現(xiàn)為反粒序、多個(gè)反粒序疊加或表現(xiàn)為自下而上逐漸變粗再變細(xì)的復(fù)合韻律；SP曲線為漏斗形、箱形和齒化箱形。

4 沉積相分布

在沉積微相特征識(shí)別完成的基礎(chǔ)上，運(yùn)用砂厚分布趨勢(shì)、地震均方根屬性及波阻抗反演結(jié)果進(jìn)行指導(dǎo)，刻畫出本區(qū)清一段整體及各個(gè)砂組的沉積微相平面分布圖：Ⅰ砂組砂體最為發(fā)育，砂體橫向連通性好，砂厚較大地區(qū)為沙壩砂體，而沙壩砂體外圍沙灘大面積展布；Ⅱ砂組砂體發(fā)育較差，砂體薄，砂厚基本小于20m，砂體多孤立分布，橫向連通性差；Ⅲ砂組砂體展布延續(xù)Ⅱ砂組的特征，砂體孤立分布，厚度較薄，平面上單砂體范圍較Ⅱ砂組時(shí)期更小，砂體更為破碎，砂體厚度也更小，沙壩砂體不太發(fā)育(見圖8)。

(A：清一段，B：清一段Ⅰ砂組，C：清一段Ⅱ砂組，D：清一段Ⅲ砂組。A. Member 1 of the Qingshuihe formation; B. Ⅰ sand group; C. Ⅱ sand group; D. Ⅲ sand group.)

圖8 永進(jìn)地區(qū)清一段沉積相平面分布圖

Fig.8 Sedimentary facies of Member 1 of the Qingshuihe Formation in Yongjin area

5 沉積模式

白堊紀(jì)沉積時(shí)期的湖盆具有地形平緩、湖底呈低角度斜坡的特點(diǎn)[19]，湖盆中心在昌吉凹陷，研究區(qū)保存有很好的清水河組地層。白堊系沉積早期北部德倫山、車排子凸起、克拉美麗物源體系和東部的奇臺(tái)物源體系十分發(fā)育，控制了腹部沉積相展布格局。清水河組沉積時(shí)期北部物源控制的辮狀河三角洲延伸至研究區(qū)北部的莫索灣地區(qū)[20]，為永進(jìn)地區(qū)的灘壩發(fā)育提供了沉積物來源，這些灘壩砂體的形成依賴于波浪和岸流的再搬運(yùn)和再沉積作用，砂體規(guī)模較小，橫向連通性差，剖面上為透鏡狀薄砂體，可細(xì)分為沙壩、沙灘和與裂流有關(guān)的砂體微相，砂巖分選性較好，結(jié)構(gòu)成熟度高，常見順層排列的泥礫、泥屑層。

圖9 永進(jìn)地區(qū)清一段沉積模式圖

6 結(jié)論

(1)永進(jìn)地區(qū)清一段泥巖顏色較深，反映出還原性的淺湖水體環(huán)境。巖性以泥巖為主，砂巖中粉、細(xì)砂巖占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，粒度級(jí)別較低，單砂體厚度?。簧皫r為長(zhǎng)石巖屑砂巖，成分成熟度較高，粒度概率曲線以典型的兩段一懸式為主，粒度參數(shù)貼合灘壩的粒度特征，而與三角洲砂體的粒度特征相悖，環(huán)境鑒別為淺湖灘砂；具有灘壩砂體典型的層內(nèi)沖刷構(gòu)造；地震屬性預(yù)測(cè)儲(chǔ)層形態(tài)為孤立砂體，橫向連通性很差。綜上，認(rèn)為研究區(qū)清一段發(fā)育淺湖灘壩相。

(2)研究區(qū)清水河組灘壩沉積分為沙壩、沙灘和與裂流有關(guān)的砂體三種微相。沙壩砂體較沙灘砂體厚，呈反韻律或復(fù)合韻律層序，裂流砂體以壩砂中的泥礫、泥屑層為顯著特征。

(3)灘壩砂體規(guī)模較小，多孤立存在，橫向連通性差，剖面上為透鏡狀砂體。清一段砂體發(fā)育好于清二段與清三段，砂體展布具有一定的繼承性。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

Sedimentary Facies Study of the Member 1 of Qingshuihe Formation (Cretaceous), Yongjin Area, Junggar Basin

FAN Zhong-Li1, ZHANG Guang-Xue1, SUN Zhong-Qiang1, LI Cun-Lei1, ZHANG Peng-Hui2,3
(1.College of Geological Sciences & Engineering，Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266510，China; 2.College of Resources Science & Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875，China; 3.School of Earth and Environment Sciences, Seoul National University, Seoul 151-747, Korea)

Based on well log data and observation of core and thin sections, sedimentary facies of Member1 of Qingshuihe Formation, the authors studied in Yongjin area, Junggar Basin. Referring to the regional geological background, detailed analysis has been conducted as following: mudstone color, lithology, petrology, grain-size characteristics as well as sedimentary tectonics. It comes to a conclusion that it is beach bar not delta or braided delta developed in Yongjin area. Sedimentary characteristics of the beach bar include as follows. The mudstone color is gray or dark gray, reflecting reductive water environment with thin single sand body thickness and high sand-shale ratio. The sandstone reservoir has higher composition maturity, and the results of identifying grain size parameters indicate shallow sea(lake) sedimentary environment, with two leaping components in grain size distribution and lacking rolling components. Ripple mark, ripple cross-lamination as well as various cross bedding are especially well developed and widely distributed in the sandstone of Member 1 of Qingshuihe Formation built by wave, showing rich intrastratal erosive structures. Seismic attribute and inversion reflect bad connectivity of sand bodies. Three types of sedimentary facies have been recognized in the beach bar in Yongjin area, including sandbank, sand beach, and rip-built sand body. Controlled by ancient landform and the hydrodynamic condition, sand body is poorly cross connected and is always wrapped by mud, showing lenticular shape in vertical distribution. On the basis of detailed analysis of sedimentary characteristics, the article described the distribution of sand body and sedimentary environment showing that beach bar sand body is parallel to the coast line with unconnected pattern, the beach bar depositional model is established to locate in a gentle hump beside delta environment.

Yongjin area; member 1 of Qingshuihe Formation; identification of sedimentary faces; sedimentary microfacies characteristics; depositional model

高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目(20110003110014)；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41172109)；山東省博士后創(chuàng)新專項(xiàng)資金項(xiàng)目(201306069)資助

2014-07-07；

2014-09-03

范忠禮(1989-)，男，碩士生。E-mail: fanzhl@163.com

P539

A

1672-5174(2015)08-083-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20140223