粵東秀才堂鋁質(zhì)A型花崗巖體LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義

鄧中林，楊曉聰

（廣東省佛山地質(zhì)局，廣東佛山528000）

粵東秀才堂鋁質(zhì)A型花崗巖體LA-ICPMS鋯石U-Pb年齡及其地質(zhì)意義

鄧中林，楊曉聰

（廣東省佛山地質(zhì)局，廣東佛山528000）

秀才堂巖體位于潮州—普寧斷裂帶南東側，主體巖性為中粒晶洞花崗巖與細粒斑狀晶洞花崗巖；LA-ICPMS鋯石U-Pb定年結果為94.8±2.9 Ma、94.7±3.6 Ma，屬于燕山晚期巖漿活動產(chǎn)物。巖體具有富硅（SiO2平均為75.6%）、準鋁（A/CNK值平均為0.997）、鉀大于鈉（K2O/Na2O值平均為1.087），貧鎂、鐵、鈣的特征。巖體富集大離子元素Rb、Th，明顯虧損Ba、Sr、Y，且具有較高的Rb/S（r平均為6.24）和高的Rb/Nb值（平均為30.76），穩(wěn)定的堿度率（AR變化于4.0～4.46）和里特曼指數(shù)（2.12～2.56），輕、重稀土之間分餾明顯，配分模式呈水平型，Eu中等虧損，發(fā)育晶洞構造等。主量與微量元素地球化學數(shù)據(jù)顯示具有鋁質(zhì)A型花崗巖特征，其形成于地殼伸展減薄背景下，由幔源巖漿底侵導致下地殼熔融而成。

LA-ICPMS鋯石U-Pb定年；晶洞花崗巖；鋁質(zhì)A型花崗巖；粵東秀才堂巖體

秀才堂巖體位于蓮花山脈的北西側，北東向潮州-普寧斷裂帶控制了研究區(qū)內(nèi)基本構造格架（圖1）。研究區(qū)內(nèi)晚三疊世－早侏羅世藍塘群淺海相沉積地質(zhì)體與晚侏羅世－早白堊世高基坪群火山－沉積地質(zhì)體，形成北東向火山機構；伴隨火山噴發(fā)與沉積作用，晚侏羅世以來的侵入巖十分發(fā)育，從酸性花崗巖類到基性輝長巖類多期次侵入，是廣東境內(nèi)中新生代以來巖漿作用最為活躍的地區(qū)之一。研究區(qū)內(nèi)已有花崗巖研究成果更專注于區(qū)域構造—巖漿演化規(guī)律的認識[1-6]，而有關秀才堂晶洞花崗巖的研究資料也僅局限于1︰5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果，對其年代學、巖漿成因和形成構造環(huán)境等方面尚未有公開的文獻報道。鑒于此，本文選擇該巖體進行巖石學、鋯石U-Pb年代學、地球化學等進行研究，進而為粵東南沿海地殼物質(zhì)組成及其演化提供依據(jù)。

1 巖體地質(zhì)概況

圖1 粵東秀才堂巖體地質(zhì)簡圖Fig.1 Geological sketch map ofthe Xiucaitanggranite batholith，Easthern GuangdongProvince1-第四系；2-藍塘群；3-高基坪群；4-晚白堊世花崗斑巖；5-晚白堊世晶洞花崗巖；6-早白堊世鉀長花崗巖；7-晚侏羅世二長花崗巖；8-中粒晶洞花崗巖；9-細粒斑狀晶洞花崗巖；10-斷層；11-噴發(fā)不整合界線；12-涌動侵入接觸界線；13-取樣點位置；14-鋯石年齡取樣點位

圖2 秀才堂晶洞花崗巖結構構造特征Fig.2 Structure characteristics ofthe Xiucaitangmiarolitic granite batholithsa-中粒晶洞花崗巖晶洞構造；b-細粒似斑狀結構.

秀才堂巖體分布于粵閩交界的蓮花山地區(qū)，侵位于馬山湖火山盆地的中心地帶，呈巖株狀產(chǎn)出，近NE走向，北東向潮州—普寧斷裂切割巖體，止于北西走向的饒平—大埔斷裂。巖體與藍塘群與高基坪群火山－沉積地層侵入接觸。巖性主要為中粒晶洞花崗巖與細粒斑狀晶洞花崗巖，細粒斑狀晶洞花崗巖侵入于中粒晶洞花崗巖中心部位。巖石以具晶洞構造（圖2a）、暗色礦物含量低、肉紅色為特征。其中中粒晶洞花崗巖具中?；◢徑Y構、偶見文象結構，礦物粒徑一般為2～5 mm，成分主要由鉀長石（55%～60%）、斜長石（12%～20%）、石英（25%±），少量黑云母（1%～5%）組成，副礦物有磁鐵礦、鋯石、磷灰石、榍石、褐簾石等，該侵入體中普遍見有與圍巖界線截然的閃長質(zhì)暗色包體；鉀長石一般為微斜微紋長石，具卡氏雙晶，常含有更長石微粒微晶；斜長石為自形-半自形板狀雙晶，聚片雙晶發(fā)育，長石牌號An=23～27之間。細粒斑狀晶洞花崗巖具細粒似斑狀結構（圖2b），塊狀構造，斑晶以鉀長石、石英為主，少量斜長石，含量10%～20%不等，粒度2.5～6.5 mm，細粒斑狀晶洞花崗巖基質(zhì)中各礦物緊密鑲嵌構成細?；◢徑Y構，局部石英與長石呈現(xiàn)有規(guī)律的交生共結體，構成文象結構，礦物粒徑一般0.2～2 mm，成分主要為鉀長石（45%～55%）、斜長石（10%～15%）、石英（20%～25%）及少量黑云母（1%～4%）組成，其中鉀長石為微斜微紋長石，常見卡氏雙晶；斜長石為自形-半自形板狀雙晶，聚片雙晶與卡鈉雙晶發(fā)育，個別具有環(huán)帶構造，為更長石，長石牌號An=24～27之間。副礦物組合較為簡單，以磁鐵礦、鋯石、磷灰石、獨居石、榍石、褐簾石等為主。巖體蝕變作用較弱，以絹云母化、綠泥石化為主，偶見鈉化。

2 樣品和分析方法

鋯石分選在河北區(qū)域地質(zhì)調(diào)查研究所實驗室完成，原巖樣品粉碎后，經(jīng)過淘洗去除輕礦物部分。將重砂部分進行磁選和重液分選，從中分選出鋯石含量為主的部分，得到含有少量雜質(zhì)的鋯石樣品，最后在雙目鏡下挑選出鋯石晶體。將鋯石晶體與標準鋯石晶體TEM一起制成樣品靶，在樣品靶固結后，打磨、拋光，使鋯石內(nèi)部暴露出來，然后在光學顯微鏡下進行透射光、反射光照相，以及電子顯微鏡下的CL圖像鋯石激光-等離子體質(zhì)譜（LA-ICP-MS）U-Pb同位素分析在武漢上譜分析責任有限公司完成，實驗采用由美國Agilent公司生產(chǎn)的Agilent7700型等離子質(zhì)譜儀和相干193 nm準分子激光剝蝕系統(tǒng)（GeoLasPro）。激光剝蝕所用頻率為5 Hz，激光能量80 mJ，采樣方式為單點剝蝕，束斑直徑為36 μm。每測定10個樣品測定一個鋯石標樣 91500和一個硅酸鹽玻璃標樣NIST610。數(shù)據(jù)處理采用ICPMSDATACAL 9.9程序，以NIST610做微量元素校正標準樣品，以鋯石標樣91500作為同位素比值監(jiān)控標準樣品。采用Andersen（2002）方法進行普通Pb校正[7]。

3 鋯石U-Pb定年結果

選取秀才堂巖體中兩種不同組構的巖石樣品進行鋯石U-Pb定年分析。其中鋯石樣品（D0036）巖性為中粒晶洞花崗巖，采自廣東饒平縣錢東鎮(zhèn)大坑北約3 km小路旁，坐標點位置為E116°46′54″，N23°43′06″。陰極發(fā)光電子圖像顯示，鋯石大多透明，一般無核，少見裂紋，環(huán)帶結構清晰，為典型的巖漿鋯石（圖3a）。測試數(shù)據(jù)表明（表1），中粒晶洞花崗巖鋯石的鈾、釷含量變化都比較明顯，分別為307×10-6～2215×10-6和312×l0-6～2866×10-6，Th/U值變化明顯（0.83～1.52），它們都位于巖漿鋯石的Th/U值范圍內(nèi)。在測試的18個數(shù)據(jù)中，206Pb/238U年齡值相對集中（81.4±2.1～132±2.6 Ma）。其中，測點2～7、9～18等16顆鋯石的206Pb/238U年齡變化小，為84.2±2.1～106±4.2 Ma，在圖3b中位于諧和線上，其加權平均年齡為94.8±2.9 Ma（MSWD=1.2），該年齡值可代表秀才堂巖體的形成時間，表明秀才堂巖體是燕山晚期巖漿活動產(chǎn)物。其中測點1的年齡稍偏年輕，為81.4±3.8 Ma，鑒于該測點具有最高的普通鉛含量（10.6×l0-6，表1），因而年齡值偏年輕可能是由放射成因鉛的丟失引起的[8]。測點8鋯石的206Pb/238U年齡稍高，為132±2.6 Ma，可能是巖體形成過程中捕獲的早白堊世巖漿鋯石，這和秀才堂巖體毗鄰存在早白堊世花崗巖體的事實相吻合。

圖3 秀才堂巖體中粒晶洞花崗巖（D0036）鋯石陰極發(fā)光圖(a)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和圖(b)Fig.3 Cathodoluminescence images(a)and LA-ICP-MSzircon U-Pb concordia diagrams(b)ofmedium-grained miarolitic granites（D0036）

圖4 秀才堂巖體細粒斑狀晶洞花崗巖（D0037）鋯石陰極發(fā)光圖(a)和LA-ICP-MS鋯石U-Pb諧和圖(b)Fig.4 Cathodoluminescence images(a)and LA-ICP-MSzircon U-Pb concordia diagrams(b)offine-grained porphyritic miarolitic granites（D0037）

鋯石樣品（D0037）采自廣東省饒平縣錢東鎮(zhèn)大坑北西約4 km，坐標點位置為E116°46'07″，N23°43′20″，巖性為細粒斑狀晶洞花崗巖。鋯石為自形—半自形柱狀，鋯石顆粒長度為80～300 μm，長寬比為1.2︰1～3︰1。陰極發(fā)光圖像顯示鋯石具有清晰的巖漿震蕩環(huán)帶（圖4a），屬于典型的巖漿鋯石。其鋯石U-Pb分析測試數(shù)據(jù)見表1。鋯石的鈾、釷含量分別為212×10-6～1666×10-6和286×l0-6～3639×10-6，Th/U值變化于0.69～2.18之間，在測試的18個數(shù)據(jù)中，206Pb/238U年齡值相對集中(82.5±3.7～132±2.1 Ma)。其中，除測點7、17外，其余測點的206Pb/238U年齡變化小，為82.5±3.7～109±2.2 Ma，在圖4b中位于諧和線上，其加權平均年齡為94.7±3.6 Ma(MSWD=1.8)；測點7與17鋯石的206Pb/238U年齡稍高，為122±5.7 Ma、132±2.6 Ma，可能是巖體形成過程中捕獲的早期巖漿鋯石。

表1 秀才堂巖體LA-ICPMS鋯石U-Pb同位素分析結果Table 1 LA-ICPMS zircon U-Pb isotopic compositinos of the Xiucaitang granite batholith

4 地球化學特征

4.1 主量元素特征

秀才堂晶洞花崗巖樣品的巖石化學分析結果列于表2中。在細粒斑狀晶洞花崗巖樣品中，w（SiO2）含量變化范圍為75.52%～76.03%；w（Na2O+K2O）介于8.56%～8.74%之間；w（MgO+FeO）含量變化范圍為 0.58%～1.02%，w（CaO） 含量 0.44%～0.64%；鋁飽和指數(shù)A/CNK值均低于1.1（0.978～1.023）。中粒晶洞花崗巖w（SiO2）含量變化范圍為74.6%～76.28%；w（Na2O+K2O） 介于 8.40%～8.99%之間；w（MgO+FeO）含量變化范圍為0.54%～0.70%，w（CaO）含量0.47%～0.88%；鋁飽和指數(shù)A/NKC值均低于1.1（0.962～1.024）。巖體FeO*/MgO（FeO*=FeO+0.9×Fe2O3）比值（平均4.31）高于一般的S型和I型花崗巖，分異指數(shù)DI值（0.925～0.952）高，原始巖漿經(jīng)歷了明顯的結晶分異作用。巖體w（K2O）＞w（Na2O），堿度率（AR）變化范圍不大（4.0～4.46），里特曼指數(shù)（σ）2.12～2.56，鋁準飽和（A/NCK=0.962～1.024），在w（SiO2）-w（K2O）圖解中表現(xiàn)為高鉀鈣堿性系列巖石（圖5a）[9]；在A/CNK-A/NK圖解上，數(shù)據(jù)點都位于亞堿性準鋁質(zhì)與過鋁質(zhì)區(qū)域內(nèi)（圖5b）[10]；巖體屬于準鋁質(zhì)、鈣堿性花崗巖類型。秀才堂巖體化學組成呈現(xiàn)富硅、富堿，貧鎂、鐵、鈣的主量元素特點可與典型的A型花崗巖對比[11]。準鋁質(zhì)的特征與南昆山、佛岡鋁質(zhì)A型花崗巖相近[12-13]。

4.2 微量元素特征

由表2可知，秀才堂巖體不同組構的晶洞花崗巖以富集大離子元素Rb、Th，高w(Rb)/w(Sr)、明顯虧損Ba、Sr、Y和輕微虧損Nb、Zr為特征。其中w (Rb)為(212.6～322.0)×10-6,w(Ba)、w(Sr)、w(Y)分別為(81.46～237.0)×10-6、(29.96～72.7)×10-6和(6.76～23.20)×10-6;高場強元素Zr、Nb、Y、Yb質(zhì)量分數(shù)較低及Zr+Nb+Ce+Y總量較低,其中La、Ce、Ta等元素質(zhì)量分數(shù)約為原始地幔的39、31、96倍,而Zr、Y、Yb等相容元素質(zhì)量分數(shù)正異常偏低，小于20倍，這些特征顯示巖體巖石具有A型花崗巖巖石的地球化學特征。秀才堂花崗巖的Ba、Sr虧損等地球化學特征與福建魁岐晶洞花崗巖極其相似，表明其母巖漿經(jīng)歷了明顯的斜長石分離結晶，從而形成了高分異的高硅、高堿的巖漿[14]。特征比值Rb/Sr（3.15～7.70）和Rb/Nb值（20.09～39.01）都明顯高于全球上地殼的平均值（分別為0.32和4.5）[15]，說明巖體組分源自成熟度高的地殼物質(zhì)。

4.3 稀土元素特征

秀才堂巖體不同組構晶洞花崗巖的稀土元素總量（∑REE）變化于83.03×10-6～204.03×10-6之間（平均129.09×10-6），稀土總量偏低且離散度較大，∑REE總體低于維氏酸性巖值（292.10×10-6）。LREE/HREE值（5.17～8.95，平均7.20），表明在成巖過程中，有較多富重稀土礦物（如輝石、角閃石等）發(fā)生分離，與巖體中鐵鎂礦物含量很低相吻合。（La/Yb）N值（2.41～4.79，平均3.35）較低；δEu值為0.28～0.45（平均0.345），中等負Eu異常。稀土元素球粒隕石標準化圖式（圖6）[15]，配分曲線為稍向右傾斜的近水平型，中等V型谷，稀土配分曲線變化趨勢基本一致，為同源巖漿演化的產(chǎn)物。

圖5 秀才堂巖體的主量元素w(SiO2)-w(K2O)(a)圖解和A/NK-A/CNK圖解(b)(a,b,底圖分別據(jù)文獻[9-10])Fig.5 w(SiO2)-w(K2O)(a)and A/NK-A/CNK(b)diagrams showingthe major element concentrations ofthe Xiucaitanggranite batholith

表2 秀才堂巖體的主量元素（%）、微量元素（×10-6）和稀土元素（×10-6）組成Table 2 Concetrations of major(%)、trace and rare earth elements(×10-6)of the Xiucaitang granite batholith

5 巖石成因及構造意義

古太平洋板塊約在早侏羅世末開始向東亞板塊之下發(fā)生俯沖[16]，對華南印支期加厚的地殼或其深部動力學狀態(tài)產(chǎn)生一定的影響，使得華南進入伸展體制[17]。此時的粵東南沿海地區(qū)隨著古太平洋板塊持續(xù)俯沖，陸殼不斷地增生加厚，發(fā)育蓮花山斷裂帶、長樂-南澳斷裂帶等一系列NE-NNE走向的并具走滑性質(zhì)的斷裂，沿斷裂帶發(fā)生火山噴發(fā)、巖漿侵入和動力熱變質(zhì)作用，形成東南沿海地區(qū)A型花崗質(zhì)火山-侵入雜巖帶[18]。秀才堂晶洞花崗巖體夾持在蓮花山斷裂帶與長樂-南澳斷裂帶之間，受北東向潮州-普寧斷裂控制與改造，是粵東地區(qū)一次較大規(guī)模的巖漿活動，并伴生同源的火山巖。

眾所周知，中國東南沿海晶洞花崗巖高硅、高堿、低鈣、低二價鐵的特征，同時富集大離子親石元素和高場強元素的特征屬于A型花崗巖[14,19-23]，A型花崗巖被認為是具有富堿、貧水和非造山三個方面特征，據(jù)成分可細分為鋁質(zhì)和過堿性A型花崗巖[24]，其中鋁質(zhì)A型花崗巖具有高w(SiO2)（＞70%），高w(TFeO／MgO)、w(K2O／Na2O)和104×Ga／Al比值，高w(TiO2)（相對于I型和S型）含量，低w (Al2O3)、w(MgO)和w(CaO)含量特點[25-28]。相比之下，秀才堂晶洞花崗巖具有高硅 (w(SiO2)平均為75.6%)、準鋁（A/CNK值平均為0.997）、高堿（w（Na2O+K2O）平均8.67%）、高w(TFeO／MgO)、低鈣（w（CaO）平均0.61%）的特征，而且富集大離子親石元素（如Rb、Th等）和高場強元素；準鋁質(zhì)的特征顯示為鋁質(zhì)A型花崗巖類。

普遍認為A型花崗巖形成于后造山或非造山環(huán)境，與地殼拉張作用有關[11,27,29]。然而，Loiselle等[25]提出的A型花崗巖形成的構造環(huán)境也不只限于板內(nèi)裂谷，還可以形成于造山期后的構造背景，在成巖物質(zhì)來源上也可能是多樣化的。在Rb-(Nb+Y)圖解上[30]（圖7a），秀才堂晶洞花崗巖樣品落入后碰撞型花崗巖范圍，形成于造山期后的伸展環(huán)境。Eby用微量元素比值將A型花崗巖又分為A1和A2兩個亞類[11]，他們有著各自不同的成因及構造環(huán)境方面的信息，A1型花崗巖形成于非造山的裂谷環(huán)境，經(jīng)常出現(xiàn)同生的鐵鎂質(zhì)巖石，它們是地幔柱和熱點活動的產(chǎn)物；A2型花崗巖來源于大陸地殼或板下地殼，代表著碰撞后環(huán)境或造山期后環(huán)境，地殼物質(zhì)可以通過俯沖作用進入花崗巖形成的源區(qū)。Azer[31]認為形成于相同構造背景下的A型花崗巖顯示A1與A2亞類共存的現(xiàn)象，主要是由源區(qū)組成的差異造成的，即殼幔物質(zhì)混入的比例不同所致；殼源組分卷入量增多，更多地表現(xiàn)出A2型的特征。一般認為鋁質(zhì)A型花崗巖源區(qū)應處在下地殼位置[11,13,24,26,32]，秀才堂鋁質(zhì)A型花崗巖在Nb-Y-Ce判別圖中（圖7b），大部分落入A2型花崗巖區(qū)，個別靠近A1與A2界限處，反映了秀才堂花崗巖更多來源于下地殼物質(zhì)。因此，隨著碰撞擠壓造山作用趨于結束，粵東南沿海地區(qū)在加厚的陸殼底部發(fā)生幔源巖漿底侵或巖石圈拆沉，引發(fā)大范圍地殼伸展減薄，地幔物質(zhì)上涌，熱流值的上升，對上覆的下地殼物質(zhì)的直接加熱作用并促使其部分熔融而形成秀才堂鋁質(zhì)A型晶洞花崗巖體。

圖6 秀才堂巖體稀土元素球粒隕石標準化曲線（標準化數(shù)據(jù)據(jù)文獻[15]）Fig.6 Chondrite-normalized REE patterns for Xiucaitanggranite batholith

圖7 秀才堂巖體Rb-(Yb+Ta)圖解(a)和Nb-Y-Ce圖解(b)（a,b底圖分別據(jù)文獻[30,11]）Fig.7 Rb-(Yb+Ta)(a)and Nb-Y-Ce(b)diagrams ofXiucaitanggranite batholith

6 結論

通過對秀才堂花崗巖體的巖石學、年代學及地球化學的研究，取得以下幾點初步認識：

(1)鋯石LA-MC-ICP-MS定年結果顯示，秀才堂巖體中的中粒晶洞花崗巖與細粒斑狀晶洞花崗巖侵位年齡分別為94.8±2.9 Ma、94.7±3.6 Ma；它們是中生代燕山期晚白堊世早期構造巖漿活動的產(chǎn)物。

(2)巖體具有高硅、高堿、準鋁、鉀大于鈉、低鈣的地球化學特征，屬于高鉀鈣堿性花崗巖類。巖體富集大離子親石元素（如Rb、Th等）、較高的Rb/Sr和高的Rb/Nb值，具有鋁質(zhì)A型花崗巖的特征。

(3)秀才堂巖體是在大范圍地殼伸展減薄背景下，地幔物質(zhì)上涌，熱流值的上升，由于幔源巖漿底侵導致下地殼熔融而成。

參加野外地質(zhì)工作的還吳小輝、閆亞鵬、江云川等，在此一并致謝。

注釋：

①廣東地礦局722地質(zhì)隊.潮洲市幅F-50-6-C1/5萬區(qū)域地質(zhì)圖說明書[R].1993.

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DENGZhong-Lin,YANGXiao-Chong

（Foshan Geological Breau of Goungdong Province,Foshan 528000,China)

The Xiucaitang granite batholith is located at South- East of Chaozhou - Puning fault zone, the main lithology is medium- grain miarolitic granites with fine- grained porphyritic miarolitic granites，LA- ICPMS zircon U- Pb dating yields ages of 94.8±2.9 Ma and 94.7±3.6 Ma, suggesting its formation in the Late Yanshanian period. This granite is characterized byhigh silicon (average SiO2=75.6wt%), subaluminous (average A/CNK=0.997)and potassiumhigher than sodium (average K2O/Na2O= 1.087) and low magnesium, iron, and calcium. It is also enriched in Rb ,Th , but depleted in Ba , Sr and Y,with high Rb/Sr values (average of6.24 )and high Rb/Nb values (average of30.76 ),stable alkalinity ratio(AR changes from4.0 ～ 4.46)and Rittmann index(2.12 ～ 2.56), its light and heavy rare earth elements are well fractionated , having flat chondrite- normalized REE patterns with clear Eu depletion and the characteristics of miarolitic structure. Geochemical data of major and trace element show the characteristics of aluminous A- type granites for the Xiucaitang granitie. It is formed in the background of crustal extension and thinning, which is caused by the underplating of mantle magma resulted in the melting of the lower crust.

LA- ICPMS zircon U- Pb dating; miarolitic granites; aluminous A- type granite; Xiucaitang granitic batholith

P618.67

A

1007-3701（2017）02-101-10

10.3969/j.issn.1007-3701.2017.02.001

2017-6-1；

2017-6-28.

中國地質(zhì)調(diào)查局“1∶5萬三饒、錢東圩幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項目”（編號：12120114043201）；“廣東省區(qū)域地質(zhì)調(diào)查片區(qū)總結與產(chǎn)品服務開發(fā)”（編號：12120113012700）.

鄧中林（1968－）,男,高級工程師,主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，E-mail:dengzhlfs@163.com.

Deng Z L and Yang X C.LA-ICP-MS zircon U-Pb dating and its geological significance of Xiucaitang aluminous A-type granite batholith,Easthern Guangdong Province.Geology and Mineral Resources of South China,2017,33(2):101-110.