黔北還打巖鋁土礦地質(zhì)特征及找礦潛力

宋小軍，袁 睿，鞏 鑫，蘇永虎，羅勇軍，周文龍，郭東杭，曾凡祥，孫澤玉

黔北還打巖鋁土礦地質(zhì)特征及找礦潛力

宋小軍，袁 睿，鞏 鑫，蘇永虎，羅勇軍，周文龍，郭東杭，曾凡祥，孫澤玉

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，貴州 貴陽 550005）

還打巖鋁土礦位于黔北務(wù)正道地區(qū)之道真向斜西翼北段，為沉積型礦床；其含鋁巖系二疊系中統(tǒng)梁山組（P2）產(chǎn)于志留系中下統(tǒng)韓家店組（S1-2）頁巖、泥巖、砂質(zhì)頁巖及粉砂質(zhì)泥巖或石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2）碳酸鹽巖侵蝕間斷面之上；礦石自然類型以致密塊狀為主，豆鮞狀、碎屑狀次之，少量土狀；礦石質(zhì)量屬于中鋁、中硅、中鐵型，且ω（Al2O3）與ω（SiO2）呈負(fù)相關(guān)。晚志留世—早二疊世之間多期次的地殼運(yùn)動(dòng)，致使韓家店組（S1-2）和黃龍組（C2）地層遭受風(fēng)化剝蝕分別形成紅土和鈣紅土，為鋁土礦的形成準(zhǔn)備了充足的物質(zhì)來源；加之，中二疊世務(wù)正道地區(qū)大規(guī)模的海侵海退，促使富含鋁、鐵的紅土和鈣紅土在適宜的海灣環(huán)境中重新遷移并經(jīng)脫硅富鋁作用后成礦。還打巖鋁土礦古地貌地勢較低，受大氣降水影響較??；距海較近，受海水影響較大，古潛水面較高；因含礦巖系梁山組（P2）長期處于潛流帶或潛流帶之下，水體交替作用較弱，暴露淋濾時(shí)間較短，脫硅富鋁作用較弱，從而進(jìn)一步說明還打巖鋁土礦具有以鋁硅比低的致密塊狀、豆鮞狀及碎屑狀礦石占比大，以鋁硅比高的土狀礦石占比少的特點(diǎn)。根據(jù)務(wù)正道地區(qū)鋁土礦礦床成因與成礦規(guī)律，類比分析道真向斜西翼內(nèi)已探明的鋁土礦床；總結(jié)還打巖鋁土礦地質(zhì)特征及探獲深部礦體的有利條件；認(rèn)為還打巖鋁土礦具有一定的找礦潛力。

鋁土礦；地質(zhì)特征；礦產(chǎn)成因；找礦潛力；還打巖；務(wù)正道

黔北務(wù)川-正安-道真地區(qū)鋁土礦是我國渝南-黔中鋁土礦成礦帶的重要組成部分，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越（黃奎等，2012；潘忠華等，2014；楊時(shí)強(qiáng)等，2015）。通過近20年來的地質(zhì)工作，相繼在區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)了瓦廠坪、大竹園、新民、旦坪、馬鬃嶺、大塘、沙壩等多個(gè)大型礦床（圖1）；與此同時(shí)，前人對(duì)務(wù)正道鋁土礦礦物學(xué)與巖石學(xué)（崔滔等，2013；金中國等，2015；向賢禮等，2015），元素特征與地球化學(xué)（汪小妹等，2013；金中國等，2018a，2019），控礦因素與成礦物質(zhì)（莫光員等，2013），成礦環(huán)境與巖相古地理（余文超等，2014），礦床成因與礦床學(xué)（莫光員等，2013 ；余文超等，2014；金中國等，2018a，2018b，2019）等進(jìn)行了詳盡研究，取得了豐富的地質(zhì)成果。

還打巖鋁土礦位于務(wù)正道地區(qū)之道真向斜西翼北段，地質(zhì)工作程度較低。2008年中國地質(zhì)調(diào)查局在還打巖—陳家榜部署了鋁土礦遠(yuǎn)景調(diào)查，并對(duì)區(qū)內(nèi)常量、微量、稀土元素等礦床地球化學(xué)特征進(jìn)行了較系統(tǒng)的評(píng)價(jià)（曾昌興等，2012）；2011年中央地質(zhì)勘查基金投入還打巖鋁土礦普查，地表含鋁巖系梁山組（P2）利用探槽進(jìn)行了追索，深部礦體僅在較好地段利用稀疏的鉆探進(jìn)行了控制（鮮紹軍等，2016）。

在此基礎(chǔ)之上，本文通過地質(zhì)背景、礦區(qū)地質(zhì)、礦體特征、鋁土礦成因分析，總結(jié)礦體地質(zhì)特征及探獲深部礦體的有利條件，認(rèn)為還打巖鋁土礦有著一定的找礦潛力，為本區(qū)今后深部找礦與研究工作提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

務(wù)正道地區(qū)大地構(gòu)造位置處于揚(yáng)子陸塊南部被動(dòng)邊緣褶沖帶，構(gòu)造線主要呈北北東向。褶皺發(fā)育，表現(xiàn)為背斜寬緩，向斜緊湊，為典型的隔槽式褶皺（宋小軍等，2021）。斷裂以沖斷層為主，多沿背斜軸部和向斜兩翼呈北北東向展布，次有北西向斷裂發(fā)育，但規(guī)模較?。ㄎ鋰x等，2006）（圖1）。

志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)（加里東運(yùn)動(dòng)），泥盆紀(jì)與早石炭世之間的紫云運(yùn)動(dòng)（海西運(yùn)動(dòng)早期），晚石炭世中期與早二疊世之間的黔桂運(yùn)動(dòng)（海西運(yùn)動(dòng)晚期）的影響使務(wù)正道地區(qū)地殼抬升，地層遭受強(qiáng)烈剝蝕作用，期間僅晚石炭世早期黃龍組有短暫的沉積；直至中二疊世早期的東吳運(yùn)動(dòng)致使該區(qū)發(fā)生大規(guī)模的海侵海退，梁山組在本次海侵初期開始沉積并由陸向海轉(zhuǎn)化的過程中發(fā)生脫硅富鋁，經(jīng)一系列的地質(zhì)作用后便形成了如今的務(wù)正道地區(qū)鋁土礦格局（余文超等，2014；金中國等，2018b）。

圖1 務(wù)正道地區(qū)區(qū)域構(gòu)造及還打巖鋁土礦地質(zhì)簡圖

1.務(wù)正道地區(qū)區(qū)域構(gòu)造簡圖；2.還打巖鋁土礦地質(zhì)簡圖；3.志留系中下統(tǒng)韓家店組；4.石炭系上統(tǒng)黃龍組；5.二疊系中統(tǒng)梁山組；6.二疊系中統(tǒng)棲霞組及茅口組；7.二疊系上統(tǒng)吳家坪組及長興組；8.三疊系下統(tǒng)夜郎組；9.三疊系下統(tǒng)茅草鋪組；10.含鋁巖系露頭；11.地質(zhì)界線；12.斷層；13.向斜軸；14.含鋁巖系保存范圍；15.大、中、小型鋁土礦礦床；16.見礦鉆孔及編號(hào)；17.落空鉆孔及編號(hào)；18.見礦探槽及編號(hào)；19.地層產(chǎn)狀；20.勘探線位置及編號(hào)；21.礦區(qū)位置

區(qū)域內(nèi)出露寒武系、奧陶系、志留系、石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系及第四系地層。寒武系集中分布于背斜的核部；志留系僅有中下統(tǒng)韓家店組發(fā)育；缺失志留系上統(tǒng)、泥盆系和大部分石炭系。二疊系中統(tǒng)梁山組為區(qū)內(nèi)鋁土礦的含礦巖系，巖性主要為炭質(zhì)泥巖、粘土巖、鋁土質(zhì)粘土巖、鐵綠泥石巖及鋁土礦等。區(qū)內(nèi)無火成巖、變質(zhì)巖出露（袁睿等，2016）。

2 礦區(qū)地質(zhì)特征

2.1 地層特征

區(qū)內(nèi)從西到東依次出露有志留系中下統(tǒng)韓家店組，石炭系上統(tǒng)黃龍組，二疊系中上統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組、吳家坪組、長興組，三疊系下統(tǒng)夜郎組、茅草鋪組（圖1）。其中，含礦巖系梁山組（P2）上覆地層為棲霞組及茅口組灰?guī)r，大多形成懸崖陡坎；下伏地層為韓家店組泥巖、頁巖，多形成緩坡臺(tái)地；故含礦巖系出露于懸崖陡坎與緩坡臺(tái)地轉(zhuǎn)換處，該地形地貌是本區(qū)重要的找礦標(biāo)志。

2.2 構(gòu)造特征

還打巖鋁土礦的一級(jí)褶皺為道真向斜，地層總體平緩，產(chǎn)狀穩(wěn)定；無區(qū)域性斷層發(fā)育，構(gòu)造簡單。其中，道真向斜是一個(gè)軸向近南北向，兩翼大致對(duì)稱的緊閉向斜；其北部地層平緩而開闊，向南逐漸變窄變陡，平面上好似一個(gè)向南插入的楔子（鮮紹軍等，2016）（圖1）。

2.3 含鋁巖系特征

礦區(qū)含礦巖系地層為二疊系中統(tǒng)梁山組（P2），該組總厚度3.29～7.92 m，根據(jù)地表探槽巖性可劃分為7小層（圖2），自上而下為:

⑦深灰色、黑色炭質(zhì)泥巖0～1.33 m；

⑥灰、深灰色含炭質(zhì)鋁土質(zhì)泥巖 0～0.83 m；

⑤灰、淺灰色豆鮞狀或碎屑狀鋁土礦或鋁土巖0～1.18 m；

④灰、淺灰色致密塊狀鋁土礦或鋁土巖0.40～1.73 m；

③淺灰色、淺黃色碎屑狀、土狀鋁土礦或鋁土巖0～1.64 m；

②淺灰綠色、灰白色鋁土質(zhì)泥巖0～1.74 m；

①灰綠色綠泥石巖或鐵綠泥石巖0～1.88 m。

一般情況下，該7小層發(fā)育不完全，往往僅見到其中的3～5層。第3層、第4層、第5層為該研究區(qū)的主含礦層。中部的土狀－碎屑狀鋁土礦或鋁土巖常有缺失現(xiàn)象（圖2）。

圖2 還打巖鋁土礦地表含礦巖系柱狀對(duì)比圖

1.二疊系中統(tǒng)棲霞組；2.二疊系中統(tǒng)梁山組；3.石炭系上統(tǒng)黃龍組；4.灰?guī)r；5.泥巖；6.綠泥巖；7.含炭質(zhì)泥巖；8.含鐵質(zhì)泥巖；9.含鋁土質(zhì)泥巖；10.鐵質(zhì)鋁土質(zhì)泥巖；11.塊狀鋁土巖；12.豆鮞狀鋁土巖；13.致密狀或塊狀鋁土礦；14.碎屑狀鋁土礦；15.豆鮞狀鋁土礦；16.土狀鋁土礦；17.整合地質(zhì)界線；18.不整合地質(zhì)界線；19.礦體展布范圍；20.取樣位置及編號(hào)

3 礦體地質(zhì)特征

礦體賦存于含鋁巖系二疊系中統(tǒng)梁山組（P2）的中上部，呈層狀、似層狀產(chǎn)出；連續(xù)性較好，平面形態(tài)較規(guī)則；走向NE15°，傾向SE105°，產(chǎn)狀平緩，平均傾角14°，與巖層產(chǎn)狀一致（圖3）。礦體直接頂板為灰、深灰色碎屑狀、豆粒狀鋁土質(zhì)泥巖或灰黑色碳質(zhì)泥巖，厚1～2m；直接底板為淺灰、灰白色鋁土質(zhì)泥巖或含鐵綠泥石巖，厚2～3m（圖2）。

圖3 還打巖鋁土礦28號(hào)勘探線地質(zhì)剖面圖

1.志留系中下統(tǒng)韓家店組；2.石炭系上統(tǒng)黃龍組；3.二疊系中統(tǒng)梁山組；4.二疊系中統(tǒng)棲霞組及茅口組； 5.二疊系上統(tǒng)吳家坪組及長興組；6.見礦探槽位置、編號(hào)及Al2O3｜AS/真厚；7.見礦鉆孔位置、編號(hào)及Al2O3｜AS/真厚；8.整合、不整合地質(zhì)界線；9.巖層產(chǎn)狀；10.鋁土礦體

礦石自然類型以致密塊狀鋁土礦為主，豆鮞狀、碎屑狀鋁土礦次之，少量土狀鋁土礦；礦石礦物以一水硬鋁石、軟水鋁石、高嶺石、黏土為主；礦石構(gòu)造以致密塊狀、豆鮞狀、碎屑狀為主，其次為土狀；總體來說，土狀礦石質(zhì)量最好，致密塊狀次之，豆鮞狀、碎屑狀較差。

礦體厚度0.80～4.95m，平均1.49m，較穩(wěn)定，變化系數(shù)75%。在走向和傾向上，厚度無明顯變化規(guī)律。礦體ω（Al2O3）為50.20%～70.47%，平均60.85%，礦石質(zhì)量較好，變化系數(shù)11%；礦體ω（SiO2）為5.26%～24.50%，平均16.08%，變化系數(shù)45%；鑒于Al2O3與SiO2是礦石的主要成分，一般情況下ω（Al2O3）與ω（SiO2）關(guān)系呈負(fù)相關(guān)，此消彼長。鋁硅比（A/S）為2.08～12.57，平均4.78，變化系數(shù)63%（表1）。

表1 還打巖鋁土礦礦體品位特征表

地表礦體ω（Al2O3）為50.28%～69.05%，ω（SiO2）為5.88%～24.23%，鋁硅比為2.08～11.75，地表礦體總體具有中鋁、中硅、中鐵的特征（圖4-a）。而深部礦體ω（Al2O3）為50.20%～67.05%，ω（SiO2）為5.26%～27.70%，鋁硅比為1.88～12.57，深部礦體總體具有中鋁、中硅、中鐵的特征（圖4-b）。較之地表礦體與深部礦體，ω（Al2O3）與ω（SiO2）變化范圍相近，礦體具有相對(duì)穩(wěn)定性；較之礦體內(nèi)的單個(gè)工程，ω（Al2O3）與ω（SiO2）關(guān)系呈負(fù)相關(guān)。

圖4 還打巖鋁土礦地表礦體品位與深部礦體品位變化曲線圖

沿傾向105°，組成還打巖鋁土礦礦體的17個(gè)工程中，礦體品位具有如下基本特征：0m處ω（Al2O3）為60.69%，400m處ω（Al2O3）為60.46%，800m處ω（Al2O3）為64.04%，變化系數(shù)3.2%；ω（SiO2）分別為15.28%、14.88%、14.88%，變化系數(shù)1.5%；鋁硅比分別為4.47、5.72、4.30，變化系數(shù)16%；厚度分別為1.80m、1.20m、1.11m，變化系數(shù)27%（表2）。

表2 還打巖鋁土礦沿傾向105°礦體品位特征表

4 鋁土礦成因

還打巖鋁土礦是黔北務(wù)正道地區(qū)鋁土礦的一部分，所在區(qū)域大地構(gòu)造位置特殊，地殼活動(dòng)強(qiáng)烈，具有十分有利的成礦地質(zhì)背景（武國輝等，2006；劉幼平等，2010；袁睿等，2016）。前人研究表明，務(wù)正道地區(qū)在寒武紀(jì)—中志留世長期為沉降區(qū)，沉積了分布范圍廣、厚度大的富鋁硅酸鹽巖。志留紀(jì)末的廣西運(yùn)動(dòng)（加里東運(yùn)動(dòng)）使務(wù)正道地區(qū)乃至貴州整體強(qiáng)烈隆升為陸，遭受風(fēng)化剝蝕。之后，泥盆紀(jì)與早石炭世之間的紫云運(yùn)動(dòng)（海西運(yùn)動(dòng)早期）進(jìn)一步使務(wù)正道地區(qū)的隆起抬升，本區(qū)早期形成的富鋁硅酸鹽巖（泥質(zhì)頁巖及夾在其中的灰?guī)r）大量風(fēng)化剝蝕形成富含鋁、鐵元素的紅土或鈣紅土（陳興龍和龔和強(qiáng)，2010；袁睿等，2016）。晚石炭世早期，務(wù)正道地區(qū)再次短暫沉降，接受沉積，形成黃龍組灰?guī)r。晚石炭世中期與早二疊世之間的黔桂運(yùn)動(dòng)（海西運(yùn)動(dòng)晚期）使務(wù)正道地區(qū)再一次隆起抬升，地層遭受風(fēng)化剝蝕，部分地段黃龍組灰?guī)r剝蝕殆盡，加之本區(qū)處于熱帶干濕相間的氣候條件下，早期的風(fēng)化作用形成的韓家店組紅土和黃龍組風(fēng)化鈣紅土，為鋁土礦的形成提供了充足的物質(zhì)來源（陳興龍和龔和強(qiáng)，2010；杜遠(yuǎn)生等，2014；袁睿等，2016）。前人研究表明：中二疊世是鋁土礦形成的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)務(wù)正道地區(qū)處于總體為開口向北的半封閉海灣邊緣，隨著大規(guī)模的海侵海退，富含鋁、鐵的紅土及鈣紅土向海灣方向搬運(yùn)（杜遠(yuǎn)生等，2014；袁睿等，2016），同時(shí)發(fā)生脫硅富鋁作用，當(dāng)這些紅土處于水體交替好、淋濾作用強(qiáng)的地段，紅土脫硅富鋁效果好，則形成品質(zhì)較好的鋁土礦，反之則不成礦或礦石品質(zhì)差。而還打巖鋁土礦位于道真向斜西翼處于地勢相對(duì)較低的古地貌，距海較近，受海水影響大，受大氣降水影響小，古潛水面高；使得含礦巖系大多數(shù)時(shí)期處于潛流帶或潛流帶之下，整體水體交替作用相對(duì)弱，暴露淋濾時(shí)間短，從而脫硅富鋁作用也相對(duì)弱，所以還打巖鋁土礦多為鋁硅比不高的致密塊狀、豆鮞狀及碎屑狀礦石，而鋁硅比較高的土狀礦石較少（袁睿等，2016；鮮紹軍等，2016）。

5 找礦潛力

根據(jù)務(wù)正道地區(qū)鋁土礦礦床成因與成礦規(guī)律，類比分析道真向斜西翼內(nèi)已探明的三清廟鋁土礦（中型）、沙壩鋁土礦（大型）、麥李樹鋁土礦（小型）（圖1），還打巖鋁土礦具有一定的找礦潛力（吳林鋒等，2016；袁睿等，2016）。中二疊世含鋁巖系的沉積，穩(wěn)定分布，連續(xù)性好，保存完整；區(qū)域內(nèi)多期次的地殼運(yùn)動(dòng)促使地層發(fā)生褶曲、斷裂、抬升，礦源層裸露地表遭受風(fēng)化剝蝕和溶蝕作用，并使鋁土質(zhì)遷移到較為適宜的環(huán)境富集成礦；半封閉的海灣沉積環(huán)境及濱湖、濱海、潮坪、臺(tái)地、河口扇等巖相直接控制了鋁土礦的形成和分布；干濕交替的熱帶古氣候利于含鋁巖系發(fā)生脫硅富鋁作用，促使黃龍組風(fēng)化鈣紅土和韓家店組紅土等礦源層在適宜的環(huán)境中重新遷移并富集成礦（陳興龍和龔和強(qiáng)，2010；莫光員等，2013；袁睿等，2016）。

根據(jù)現(xiàn)有的工程控制，還打巖鋁土礦長約4km，寬約200～1000m，厚1.49m，礦體呈層狀產(chǎn)出，平面形態(tài)較規(guī)則，連續(xù)性較好；ω（Al2O3）平均60.85%，鋁硅比（A/S）平均4.78?？偨Y(jié)礦體地質(zhì)特征，還打巖鋁土礦具有一定的找礦潛力。

加之，還打巖鋁土礦地勢一般在P2與P3界線附近最高，該界線以西至礦體露頭，此段多為陡崖，或形成反坡向的陡坎，相對(duì)狹窄，探礦工作難度較大。而該界線以東，出露了大量的P3、T1地層，此段多形成順坡向的緩坡，相對(duì)開闊，地面坡角接近于地表巖層傾角，且大于深部巖層傾角，利于開展探礦工作（圖1、圖2）。還打巖鋁土礦有利的地勢條件，較廣的探索面積，是下一步探獲深部礦體規(guī)模不可或缺的因數(shù)。

6 結(jié)論

1）還打巖鋁土礦產(chǎn)于志留系中下統(tǒng)韓家店組（S1-2）頁巖、泥巖、砂質(zhì)頁巖及粉砂質(zhì)泥巖或石炭系上統(tǒng)黃龍組（C2）碳酸鹽巖侵蝕間斷面上的沉積型鋁土礦床；礦石自然類型以致密塊狀為主，豆鮞狀、碎屑狀次之，少量土狀；礦石質(zhì)量屬于中鋁、中硅、中鐵型，且ω（Al2O3）與ω（SiO2）呈負(fù)相關(guān)。

2）晚志留世-早二疊世之間多期次的地殼運(yùn)動(dòng)，致使韓家店組和黃龍組地層遭受風(fēng)化剝蝕，為鋁土礦的形成準(zhǔn)備了充足的物質(zhì)來源；中二疊世務(wù)正道地區(qū)大規(guī)模的海侵海退，富含鋁、鐵的紅土及鈣紅土在適宜的海灣環(huán)境中重新遷移并富集成礦；還打巖鋁土礦的古地貌相對(duì)較低，含鋁巖系大多數(shù)時(shí)期處于潛流帶或潛流帶之下，整體水體交替作用相對(duì)弱，暴露淋濾時(shí)間較短，從而脫硅富鋁作用也相對(duì)弱。

3）根據(jù)務(wù)正道地區(qū)鋁土礦礦床成因與成礦規(guī)律，類比分析道真向斜西翼內(nèi)已探明的鋁土礦床；總結(jié)還打巖鋁土礦地質(zhì)特征及探獲深部礦體的有利條件；認(rèn)為還打巖鋁土礦具有一定的找礦潛力。

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Geological Features and Prospecting Potential of the Huandayan Bauxite Deposit in North Guizhou

SONG Xiao-jun YUAN Rui GONG Xin SU Yong-hu LUO Yong-jun ZHOU Wen-long GUO Dong-hang ZENG Fan-xiang SUN Ze-yu

(Geological and Mineral Exploration Institute, Guizhou Bureau of Nonferrous Metals and Uranium Geology, Guiyang 550005)

The Huandayan bauxite deposit is located in the northern section of the west wing of the Daozhen syncline in the Wuzhengdao area, north Guizhou. It is a sedimentary deposit with a length of about 4 km and a width of about 200~1000 m and average thickness of 1.49 m. The bauxite orebodies occur as stratified form with thickness of 0.8~4.95 m and average thickness of 1.49 m and ω (Al2O3) of 50.20%~70.47% and ω (SiO2)of 5.26%~24.50%. The Middle Permian Liangshan Formation (P2) as alumina-bearing rock system is underlain by in the Middle-Lower Silurian Hanjiadian Formation (S1-2) and the Upper Carboniferous Huanglong Formation (C2) which are composed of clastic rock and carbonate rock, respectively. The natural type of ore is mainly dense massive, secondly, bean oolitic, detrital and earthy. The ore belongs to medium-aluminum, medium-silicon and medium-iron type. ω (Al2O3) and ω (SiO2) are negatively correlated. The multiple crustal movement between the Late Silurian and the Early Permian resulted in weathering and denudation of the Hanjiadian Formation (S1-2) and the Huanglong Formation (C2), forming laterite and calcareous laterite as bauxite ore.The deposit has certain prospecting potential.

bauxite; geological feature; ore genesis; prospecting potential; Huandayan; Wuzhengdao

2020-05-06

中央地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目（編號(hào)2011520029）

宋小軍（1985—），男，貴州遵義人，高級(jí)工程師，從事地質(zhì)找礦及磷礦研究工作

袁睿（1983—），男，湖南漢壽人，工程碩士，高級(jí)工程師，從事地質(zhì)找礦工作

P618.45

A

1006-0995（2021）02-0215-06

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.02.006