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    內蒙古白音套?;鹕脚璧剽櫝傻V地質條件及潛力分析

    2017-04-18 01:14:05席海銀盧勝軍房冬昱
    世界核地質科學 2017年1期
    關鍵詞:白音鈾礦火山巖

    席海銀,張 堯,張 楊,盧勝軍,房冬昱

    (核工業(yè)二四○研究所,沈陽 110032)

    內蒙古白音套?;鹕脚璧剽櫝傻V地質條件及潛力分析

    席海銀,張 堯,張 楊,盧勝軍,房冬昱

    (核工業(yè)二四○研究所,沈陽 110032)

    白音套海盆地位于扎蘭屯鈾成礦遠景帶中部,處于華北板塊與西伯利亞板塊交匯部位,經(jīng)歷了中新生代多旋回構造-巖漿作用,具有較大的找鈾前景。通過分析盆地基底、蓋層、構造、熱液蝕變、鈾礦化特征等方面鈾成礦地質條件,并與鄰區(qū)俄羅斯斯特列措夫鈾礦田進行對比,認為盆地與其有相似成礦條件,具找礦潛力,指出盆地中部基底隆起區(qū)NE向深大斷裂的次級斷裂帶與暗色巖墻脈體發(fā)育部位,盆地內部深大斷裂的次級斷裂帶交匯部位與火山機構復合部位,且次火山巖體厚度大或體積大、分布廣的地段為有利找礦部位。

    白音套海盆地;熱液型鈾礦床;成礦地質條件;找礦方向

    扎蘭屯火山巖型鈾成礦遠景帶位于大興安嶺火山巖帶中段,泛指赤峰市林西縣以北、扎蘭屯市以南地區(qū),呈北東向展布,屬古生代古亞洲構造-成礦域和中生代環(huán)太平洋構造-成礦域強烈疊加的區(qū)域,是我國熱液型鈾礦床的有利產(chǎn)出遠景區(qū)帶[1-2]。迄今為止,受制于鈾礦地質工作程度低、自然地理條件差、地質條件復雜等因素,該帶雖未發(fā)現(xiàn)鈾礦床,但發(fā)育諸多鈾礦(化)點、異常點及航放異常場。白音套?;鹕剿菖璧匚挥谠搸е胁?,前人在區(qū)內發(fā)現(xiàn)了805、819鈾礦化點。近年針對盆地開展鈾礦調查評價工作,在805鈾礦化點地表發(fā)現(xiàn)了鈾工業(yè)礦體,將805鈾礦化點提升為 “小型鈾礦床”級別,此外新發(fā)現(xiàn)了1401鈾礦化點及多處地面伽馬能譜異常,鈾礦找礦工作取得了較大進展。筆者根據(jù)火山熱液型鈾成礦特點及研究區(qū)已知鈾礦化特征,總結了盆地鈾成礦地質條件,分析了成礦潛力,提出了今后的找礦方向。

    1 區(qū)域地質概況

    白音套海盆地位于華北板塊華北北部大陸邊緣與西伯利亞板塊西伯利亞東南緣陸緣增生帶的交匯部位,處于中生代發(fā)育起來的大興安嶺火山巖帶中段扎蘭屯火山巖型鈾成礦遠景帶的中部,為一中生代火山塌陷盆地(圖1)。盆地主要受NE向牦牛溝—哈拉哈烏拉(F1)、NW向蘇河屯—烏蘭吐(F2)及EW向后寶地—介拉斯臺(F3)深大斷裂控制。自老到新發(fā)育下-中二疊統(tǒng)大石寨組、中二疊統(tǒng)哲斯組、上二疊統(tǒng)林西組;中侏羅統(tǒng)萬寶組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組;下白堊統(tǒng)白音高老組。侵入巖主要發(fā)育晚二疊世、早侏羅世、晚侏羅世、早白堊世多期次侵入巖。盆地中部發(fā)育一早侏羅世基底花崗巖隆起,其將盆地分為南、北2個次級構造單元。盆地中新生代經(jīng)歷了多旋回構造-巖漿活動,形成了多期次侵入巖和火山巖,強烈的構造巖漿活化是研究區(qū)蓋層演化的基本特征。

    2 鈾成礦地質條件分析

    2.1 基底

    盆地基底主要為下-中二疊統(tǒng)大石寨組、中二疊統(tǒng)哲斯組及上二疊統(tǒng)林西組,分布于盆地周緣。下-中二疊統(tǒng)大石寨組巖性主要為蝕變英安質含角礫晶屑玻屑凝灰?guī)r、片理化英安質凝灰?guī)r、含角礫凝灰?guī)r、英安巖、片理化英安質凝灰熔巖等火山巖及火山碎屑巖,形成于火山活動強烈的海相沉積環(huán)境,鈾質量分數(shù)為6.45×10-6;中二疊統(tǒng)哲斯組巖性主要為灰黃色、灰綠色細砂巖、青灰色含生物碎屑灰?guī)r,為一套淺海相砂巖夾灰?guī)r的巖石組合,鈾質量分數(shù)為3.27×10-6;上二疊統(tǒng)林西組巖性主要為灰黑色、灰綠色粉砂巖,形成于陸相湖泊沉積環(huán)境,鈾質量分數(shù)為4.34×10-6。大石寨組相對富鈾,后期經(jīng)歷了多期花崗巖體侵入,為盆地有利的鈾源層位。

    基底侵入巖發(fā)育,以酸性巖類為主多呈巖基或巖株產(chǎn)出。其中二疊紀花崗巖主要在盆地周緣分布,鈾質量分數(shù)為5.11×10-6;早侏羅世花崗巖主要分布于盆地中部基底隆起區(qū)及南西部邊緣,鈾質量分數(shù)為6.93×10-6。為盆地鈾成礦有利的鈾源體。

    2.2 蓋層

    火山巖蓋層包括中侏羅統(tǒng)萬寶組、上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組及下白堊統(tǒng)白音高老組。萬寶組主要分布于盆地中部,巖性以雜色-灰紫色砂巖、礫巖及粉砂巖為主,夾少量火山碎屑巖,鈾質量分數(shù)2.12×10-6~3.10×10-6;滿克頭鄂博組在盆地內廣泛分布,主要為中酸性火山碎屑巖、熔巖夾中性火山巖,鈾質量分數(shù)5.22×10-6~8.67×10-6;瑪尼吐組主要分布于盆地北部,巖性為中性火山碎屑巖、熔巖,夾火山碎屑沉積巖,鈾質量分數(shù)3.27×10-6~4.53×10-6;白音高老組在盆地南部以爆發(fā)相火山口形式產(chǎn)出,巖性以中酸性英安質火山碎屑巖為主,鈾質量分數(shù)4.09×10-6~9.37×10-6。滿克頭鄂博組、 白音高老組中酸性火山巖鈾含量高,物理、化學性質差異大,為盆地有利的鈾礦化層位。

    2.3 構造

    熱液礦床的一個顯著特點是受構造控制明顯。由于其成礦介質是熱水溶液,構造為其運移提供通道,同時又為成礦時礦質卸載提供空間場所[3]。

    2.3.1 斷裂

    據(jù)核工業(yè)航測遙感中心最新航磁解譯資料,盆地位于 NE向牦牛溝—哈拉哈烏拉(F1)、NW向蘇河屯—烏蘭吐(F2)及EW向后寶地—介拉斯臺(F3)深大斷裂的交匯部位。NE向、NW向深大斷裂(F1、F2)控制著盆地的形成及展布,EW向深大斷裂(F3)控制著盆地中部基底隆起區(qū)的展布(圖1),其在局部具體表現(xiàn)為一系列次級斷裂。深大斷裂切穿蓋層和殼幔巖漿室,既是深部熱液向上運移的通道,又是鈾活化遷移及含礦熱液向上運移的通道[4]。深大斷裂的次級斷裂切穿蓋層,控制著蓋層的展布,其在地表表現(xiàn)為一系列的構造破碎帶。目前已發(fā)現(xiàn)鈾礦化主要發(fā)育于次級構造破碎帶交匯部位,受NE向深大斷裂的次級斷裂控制。

    圖1 白音套海盆地地質簡圖Fig.1 Geological sketch map of Baiyintaohai basin

    2.3.2 火山機構

    盆地位于大興安嶺火山巖帶中段烏蘭浩特—碾子山火山噴發(fā)帶中部。盆地內發(fā)育多處次級火山機構,其中在盆地南部發(fā)育3處、在盆地北部發(fā)育1處,火山機構中心多為下白堊統(tǒng)白音高老組火山通道相流紋質集塊巖,向外依次為上侏羅統(tǒng)瑪尼吐組噴溢相安山巖、滿克頭鄂博組涌流相英安巖、流紋質凝灰?guī)r。自火山機構中心向外發(fā)育放射狀、環(huán)狀斷裂,多被次火山巖脈體充填。根據(jù)盆地中部隆起區(qū)已發(fā)現(xiàn)鈾礦化與晚期次火山巖體關系密切的特點,認為盆地鈾礦化與火山構造活動關系密切。

    2.4 巖漿活動

    巖漿活動可以為礦床、特別是內生礦床提供成礦物質來源,或促進成礦流體的演化,它與礦產(chǎn)在時間、空間、物質成分和成礦專屬性等方面, 具成因聯(lián)系[5]。

    白音套海火山盆地中生代陸相火山巖漿活動具多旋回性,可分為滿克頭鄂博期酸性、瑪尼吐期中性-中酸性、白音高老期酸性3個火山噴發(fā)旋回,各旋回末期均有次火山巖侵入。盆地內火山碎屑巖、次火山巖發(fā)育,火山活動產(chǎn)物可見噴發(fā)相、溢流相、侵入相等。其中滿克頭鄂博期、瑪尼吐期的火山活動,控制著白音套海盆地的形態(tài)及結構;白音高老期盆地南部火山活動強烈,多以點狀爆發(fā)相火山口的形式產(chǎn)出,北部活動偏弱,多以環(huán)狀、帶狀的潛火山巖脈體產(chǎn)出。

    盆地周緣晚侏羅世、早白堊世侵入巖發(fā)育,主要為滿克頭鄂博期、白音高老期巖漿侵入產(chǎn)物。研究區(qū)發(fā)育一定規(guī)模的火山活動晚期淺成脈巖,在盆地中部基底隆起區(qū)主要為花崗斑巖、流紋斑巖及閃長玢巖、煌斑巖等;火山盆地內自盆緣到中心發(fā)育環(huán)帶狀花崗斑巖、流紋斑巖。反映出白音套海火山盆地在中生代晚期一直是火山-次火山巖漿、熱液活動中心區(qū),有利于鈾元素的預富集及熱液礦床的形成。

    2.5 熱液蝕變

    蝕變圍巖是熱液活動和熱液礦床形成的標志。熱液活動越強烈,蝕變就越明顯,也就越有利于礦床的形成[6]。盆地內普遍發(fā)育與火山噴發(fā)作用有關的面狀蝕變,蝕變類型主要有硅化、綠泥石化、絹云母化、赤鐵礦化、高嶺土化;沿斷裂構造及巖體與火山巖接觸帶發(fā)育有關的線狀蝕變,蝕變類型主要有硅化、鈉長石化、綠泥石化、螢石化、水云母化、黃鐵礦化、赤鐵礦化、褐鐵礦化、碳酸鹽化和高嶺土化。在盆地中部基底隆起區(qū)花崗斑巖、流紋斑巖中普遍發(fā)育硅化、褐鐵礦化及赤鐵礦化;煌斑巖、閃長玢巖中普遍發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化。從已發(fā)現(xiàn)鈾礦化情況來看,地表鈾異常帶內普遍發(fā)育帶狀的硅化、赤鐵礦化、褐鐵礦化;鉆孔中發(fā)育硅化、褐鐵礦化、赤鐵礦化、水云母化及鉀長石化,鈾礦(化)、異常段均有不同程度的鉀長石化和弱的硅化現(xiàn)象。

    3 已知礦點鈾礦化特征

    盆地內目前已發(fā)現(xiàn)鈾礦化均發(fā)育于盆地中部基底花崗巖隆起區(qū),自西向東依次發(fā)育805、1401、819鈾礦化點。

    3.1 805鈾礦點

    鈾礦化主要產(chǎn)于早侏羅世二長花崗巖體內,賦存于有煌斑巖充填的NE向深大斷裂帶的次級構造破碎帶中(圖2)。鈾礦體呈多層脈狀,鉆孔揭露到一系列向南東方向傾伏的雁列狀展布的鈾工業(yè)礦脈(圖3)。鈾工業(yè)礦段埋深于24.35~70.95 m,單層鈾工業(yè)礦段真厚度0.26~2.32 m,累計真厚度5.34 m,鈾工業(yè)礦段品位0.109%~0.274%,主要賦存于碎裂花崗巖與煌斑巖接觸面附近。地表鈾異常帶內普遍發(fā)育帶狀的硅化、赤鐵礦化、褐鐵礦化,鉆孔中賦礦煌斑巖中發(fā)育褐鐵礦化、赤鐵礦化;賦礦碎裂花崗巖中發(fā)育硅化、鉀長石化、水云母化。在地表槽探中發(fā)現(xiàn)鈾異常帶煌斑巖中存在流紋斑巖侵入(圖4),鉆孔中鈾工業(yè)礦段附近亦有流紋斑巖侵入(圖 5),根據(jù)脈體穿插情況流紋斑巖可能形成于早白堊世,侵入至煌斑巖中,鈾礦化形成與該期次火山巖關系密切,故成礦時期可能為早白堊世。

    圖2 805鈾礦點地質圖Fig.2 Geologic map of uranium occurrence 805

    3.2 1401鈾礦化點

    圖3 805鈾礦點2線剖面圖Fig.3 Cross section of exploration Line 2 at uranium occurrence 805

    鈾礦化主要產(chǎn)于早侏羅世二長花崗巖體內,賦存于有煌斑巖充填的NE向深大斷裂帶的次級構造破碎帶中,受NE向斷裂控制,同時受NW向斷裂改造明顯(圖6)。該點至少發(fā)育 4條具有一定規(guī)模鈾礦化帶,斷續(xù)長約50~300 m,呈北東向雁列展布。通過鉆探揭露發(fā)現(xiàn)2個鈾異???,賦礦部位為網(wǎng)脈狀煌斑巖脈與細粒花崗巖接觸界面附近。地表沿斷裂發(fā)育帶狀的硅化、褐鐵礦化,鉆孔中發(fā)育硅化、鉀長石化、水云母化。

    圖4 805鈾礦點槽探流紋斑巖侵入至煌斑巖Fig.4 Rhyoliteporphyry intruding into lamprophyre in trenching at uranium occurrence 805

    圖6 1401鈾礦化點地質圖Fig.6 Geologic map of uranium occurrence 1401

    該點地表鈾礦化具有一定規(guī)模,在鉆孔中亦發(fā)育多期次流紋斑巖、花崗斑巖等次火山巖體,鈾礦化與次火山巖具有一定的關系,具有一定的成礦潛力。

    3.3 819鈾礦化點

    圖7 819鈾礦化點地質簡圖Fig.7 Geological sketch map of uranium occurrence 819

    鈾礦化主要產(chǎn)于早侏羅世二長花崗巖體內,賦存于煌斑巖充填的NE向深大斷裂帶的次級構造破碎帶中,受NE向斷裂控制,同時受NW向斷裂改造明顯(圖7),煌斑巖受兩組斷裂控制交錯成 “S”狀,脈體寬1~6 m,斷續(xù)長近500 m。鈾異常帶規(guī)模較小,長約30 m、寬2 m,在煌斑巖與花崗巖接觸面附近鈾增高明顯,鈾含量可達500×10-6。沿斷裂發(fā)育褐鐵礦化、硅化。礦化點區(qū)域內沿NE向斷裂發(fā)育多條石英脈體,鈾礦化可能為該期脈體侵入帶來含礦熱液富集。雖然地表鈾異常帶規(guī)模較小,但煌斑巖具一定規(guī)模,同時發(fā)育多條石英脈,熱液蝕變強烈,反映出后期熱液活動明顯,深部可能存在較大規(guī)模鈾富集,具有較大的找礦潛力。

    4 找礦方向討論

    鄰區(qū)俄羅斯境內發(fā)育斯特列措夫鈾礦田,為世界上最大的火山巖型鈾礦田,位于大興安嶺火山巖帶在俄羅斯延伸部位的一火山塌陷盆地中。鈾成礦層自下而上可劃分5個礦化層位:第1礦化層產(chǎn)于圖魯圭組霏細巖底部的緩傾斜斷裂和其羽狀垂向裂隙中;第2礦化層產(chǎn)于流紋巖、礫巖中;第3礦化層產(chǎn)于濱額爾古納組上部粗面英安巖中;第4礦化層產(chǎn)于濱額爾古納組下部粗面英安巖中,有時連通基底花巖裂隙帶;第5礦化層位于盆地的底礫巖層;基底花崗巖可作為第6礦化層。礦田發(fā)育多組斷裂,規(guī)模較大的是NE向斷裂,控制著火山巖帶及成礦帶的分布,與其配套的是NW向斷裂,此外發(fā)育密集的SN向剪切斷裂帶,3組斷裂交切形成的破碎帶為主要容礦空間。其成巖和成礦時差不大,均屬于晚侏羅世-早白堊世初期[6]。

    綜合分析,研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)主要產(chǎn)于基底花崗巖中的鈾礦化,其成礦層位相當于斯特列措夫第6礦化層;而白音套海盆地基底為古生代(大石寨組、林西組、哲斯組)中淺變質巖夾火山巖,遭受多期花崗巖化作用的強烈改造;蓋層發(fā)育上侏羅統(tǒng)滿克頭鄂博組、瑪尼吐組、白音高老組,中酸性、酸性火山巖大面積分布,其中鈾成礦有利層位白音高老組、滿克頭鄂博組相當于斯特列措夫第1、2礦化層;花崗斑巖、流紋斑巖、正長斑巖、閃長玢巖、煌斑巖等脈巖發(fā)育,其中花崗斑巖、流紋斑巖、正長斑巖為火山活動晚期超淺成次火山巖脈體;NE向、NW向及EW向深大斷裂的次級斷裂破碎帶在本區(qū)交匯提供了容礦空間;成礦時代亦為晚侏羅世-早白堊世。白音套海盆地具有類似于斯特列措夫火山盆地的特點,含礦熱液在盆地中部花崗巖隆起區(qū)內在基性脈巖與碎裂花崗巖接觸帶構造有利部位交代沉淀;在盆地內部,可能在淺成次火山巖體內或火山巖接觸面附近的構造有利部位富集沉淀,形成更大規(guī)模鈾工業(yè)礦體。盆地內具有尋找大型火山巖型鈾礦的潛力,具有較大的找礦遠景。

    研究區(qū)找礦工作在盆地周邊基底隆起區(qū)應特別注重北東向深大斷裂的次級斷裂帶與煌斑巖、閃長玢巖等基性脈體發(fā)育部位;在盆地內部應特別注重深大斷裂帶的次級斷裂帶交匯部位與火山機構復合部位,且次火山巖體厚度大或體積大,分布廣地段應是盆地內鈾成礦最有遠景的地段。其中白音套?;鹕脚璧啬喜课骶壌笫缳_世巖體鈾含量高、巖體內深大斷裂的次級構造破碎帶發(fā)育,沿構造破碎帶發(fā)育煌斑巖、閃長玢巖及石英脈等,硅化、褐鐵礦化蝕變明顯,同時地面伽馬能譜鈾異常發(fā)育,具有類似盆地中部基底隆起區(qū)的成礦條件,為區(qū)內尋找賦存于基底花崗巖鈾礦化的有利區(qū)段;盆地南部次級構造單元發(fā)育王陵山、齊心2個火山機構,受控于深大斷裂帶的次級斷裂帶,下白堊統(tǒng)白音高老組酸性火山巖發(fā)育,發(fā)育大量的環(huán)狀次火山巖脈體,為本區(qū)火山巖漿活動中心,熱液活動持續(xù)時間長,為尋找火山巖型鈾礦化的有利地段。

    5 結語

    通過綜合分析白音套海盆地成礦地質條件及找礦方向,得出了如下的結論:

    1)白音套海盆地位于華北板塊與西伯利亞板塊交匯部位,經(jīng)歷了中新生代多旋回構造-巖漿作用,具有較大的找鈾前景。下-中二疊統(tǒng)大石寨組火山巖、二疊紀及早侏羅世花崗巖為區(qū)內有利的鈾源體;滿克頭鄂博組、白音高老組中酸性火山巖為盆地有利的鈾礦化層位;流紋斑巖、花崗斑巖等次火山巖體為盆地有利的鈾成礦部位。鈾礦化與硅化、褐鐵礦化及鉀長石化關系密切。

    2)目前已發(fā)現(xiàn)鈾礦化主要產(chǎn)于盆地中部早侏羅世基底花崗巖隆起區(qū)內,發(fā)育于次級構造破碎帶交匯部位,賦存于有煌斑巖充填的NE向深大斷裂帶的次級構造破碎帶中,受北東向斷裂控制,局部受NW向斷裂改造。鈾礦化具有一定規(guī)模,鈾礦化段附近發(fā)育侵入后期脈體侵入現(xiàn)象,熱液蝕變強烈,具有一定的找礦前景。

    3)研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)賦存于基底花崗巖中的鈾礦化相當于斯特列措夫第6礦化層;白音高老組、滿克頭鄂博組鈾礦化相當于斯特列措夫第1、2礦化層;花崗斑巖、流紋斑巖、正長斑巖等火山活動晚期超淺成次火山巖為鈾成礦帶來充足熱液流體;NE、NW及EW向深大斷裂的次級斷裂破碎帶在本區(qū)交匯提供了容礦空間;成礦時代為晚侏羅世-早白堊世,具有類似于斯特列措夫火山盆地的成礦地質條件,具有一定的找礦潛力。

    4)研究區(qū)找礦工作在盆地周邊基底隆起區(qū)應特別注重NE向深大斷裂的次級斷裂帶與煌斑巖、閃長玢巖等發(fā)育部位; 在盆地內部應特別注重深大斷裂帶的次級斷裂帶交匯部位與火山機構復合部位。其中白音套?;鹕脚璧啬喜课骶壌笫缳_世巖體,為區(qū)內尋找賦存于基底花崗巖中的鈾礦化的有利地段;盆地南部王陵山、齊心火山機構為區(qū)內尋找火山巖型鈾礦化的有利地段。

    [1]黃凈白,黃世杰.中國鈾資源區(qū)域成礦特征[J].鈾礦地質,2005,21(3):129-138.

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    [6]趙鳳民.俄羅斯鈾礦地質[R].北京:核工業(yè)北京地質研究院,2006:147-161.

    Analysis on uranium metallogenic geological conditions and future exploration of Baiyintaohai volcanic basin in Inner Mongolia

    XI Haiyin,ZHANG Yao,ZHANG Yang,LU Shengjun,F(xiàn)ANG Dongyu

    (Research Institute No.240,CNNC,Shenyang 110032,China)

    Located in the middle of the Zhalantun uranium metallogenic prospect belt and the overlapping area of the north China plate and the Siberian plate.Baiyintaohai volcanic basin has been experienced by Meso-Cenozoic multi-cycle tectonic-magmatic activiation,and is believed to be the favorable region of volcano hydrothermal type uranium deposit.By analyzing the uranium metallogenic conditions of basement,overlayer,structure,hydrothermal alteration,uranium mineralization and comparing to that of streltsovka uranium ore filed,Baiyintaohai basin is believed similar metallogenic geological conditions to Streltsovka uranium ore filed.The prospect area are the overlapping place of melanocratic vein and derivative fault of northeast trending deep-seated fault of uplifted zone of basement in the middle of the basin,and derivative fault of northeast-trending deep-seated fault and volcano-tectonic and sub-volcanic rock inside of basin.

    Baiyintaohai basin;hydrothermal uranium deposit;metallogenic geological condition;exploration orientation

    P619.14

    A

    1672-0636(2017)01-0001-08

    10.3969/j.issn.1672-0636.2017.01.001

    中國核工業(yè)集團公司科研團隊創(chuàng)新項目 “大興安嶺火山巖帶與贛杭構造火山巖帶鈾成礦條件對比研究”、中國核工業(yè)地質局項目 “內蒙古烏蘭浩特市好仁地區(qū)鈾-多金屬礦調查評價”(編號:201531)資助。

    2016-09-01

    席海銀(1983—),男,遼寧朝陽人,高級工程師,主要從事鈾礦地質科研與生產(chǎn)工作。

    E-mail:Xhyinfly@163.com

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