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        新疆阿勒吞塔格南銅鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因初探

        2017-09-01 15:55:43夏冬辛江孫耀峰宋松山王磊周雄生
        華北地質(zhì) 2017年2期

        夏冬,辛江,孫耀峰,宋松山,王磊,周雄生

        (1.新疆地質(zhì)調(diào)查院,烏魯木齊 830000;2.尉犁縣天緣礦業(yè)有限公司,新疆庫(kù)爾勒 841000)

        新疆阿勒吞塔格南銅鐵礦礦床地質(zhì)特征及成因初探

        夏冬1,辛江1,孫耀峰1,宋松山1,王磊1,周雄生2

        (1.新疆地質(zhì)調(diào)查院,烏魯木齊 830000;2.尉犁縣天緣礦業(yè)有限公司,新疆庫(kù)爾勒 841000)

        尉犁縣阿勒吞塔格南小型銅鐵礦床位于塔里木盆地東北緣。通過(guò)大比例尺填圖、鉆探、槽探等工作對(duì)阿勒吞塔格南銅鐵礦進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià),認(rèn)為礦體呈似層狀賦存于輝石巖與鉀長(zhǎng)花崗巖巖體接觸帶內(nèi),受斷裂構(gòu)造控制明顯;根據(jù)礦床礦化富集特征,劃分出巖漿期、熱液期和表生期三個(gè)成礦期,初步認(rèn)為該礦床為巖漿熱液型礦床。

        銅鐵礦床;阿勒吞塔格;成礦階段;成因

        阿勒吞塔格南銅鐵礦位于塔里木盆地東北緣,屬于庫(kù)魯克塔格成礦帶,是近年新疆天緣礦業(yè)有限公司通過(guò)地質(zhì)找礦路線發(fā)現(xiàn)的小型銅鐵礦床[1]。該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)工作程度較低,新疆地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局(1976年)對(duì)研究區(qū)地層及構(gòu)造框架進(jìn)行了厘定[2];張良連(1990)將該研究區(qū)劃分為塔里木板塊(Ⅰ、Ⅱ級(jí)),塔里木陸塊(Ⅱ級(jí)),庫(kù)魯克塔格早古生代前陸盆地(Ⅲ級(jí))[3]。本區(qū)成型礦床以鐵礦[4]及蛭石礦[5-7]為主,另有銅、鉛鋅、巖金、砂金、黃鐵、石墨礦多呈礦(化)點(diǎn)產(chǎn)出。本次工作主要對(duì)阿勒吞塔格南銅鐵礦開(kāi)展成礦地質(zhì)調(diào)查,并結(jié)合前人研究成果[8],初步探討了礦床成因,以期為區(qū)域同類礦床的成礦作用研究提供參考資料。

        1 礦區(qū)地質(zhì)概況

        礦區(qū)出露地層有下元古界興地塔格群中亞群、下亞群及第四系地層(圖1)。興地塔格群中亞群分布在礦區(qū)東部F3斷裂的北側(cè),西側(cè)受巖體侵入與鉀長(zhǎng)花崗巖呈侵入接觸關(guān)系,南北兩側(cè)為第四系覆蓋,出露巖性主要為一套混合片麻巖[9],夾有大理巖透鏡體。下亞群巖性主要為薄層狀大理巖夾黑云母石英片巖等。

        圖1 阿勒吞塔格南銅鐵礦礦床地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 Simplified geologic map of the southern Aletuntagen Cu-Fe deposit

        礦區(qū)內(nèi)斷裂較發(fā)育,分為北西西向(F1)、北北東向(F2)和近東西向(F3)三組斷裂。F1斷裂為先存斷裂,屬興地大斷裂的一部分,對(duì)地層、構(gòu)造單元有一定的控制作用,力學(xué)性質(zhì)為左旋張扭性斷裂;F2斷裂為成礦后斷裂,位于研究區(qū)西北部,走向北北東-南南西,傾向南東,規(guī)模較小,南側(cè)被基性巖脈充填,屬左行走滑斷裂;F3斷裂為成礦期斷裂,整體呈近東西向,長(zhǎng)大于5 km,寬20~100 m,其為F1斷裂的次級(jí)斷裂,受興地大斷裂(F1斷裂)多期次活動(dòng)的影響,沿鉀長(zhǎng)花崗巖和閃長(zhǎng)巖的接觸界面發(fā)育而成,為右行壓扭性斷層。

        礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有泥盆紀(jì)閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)花崗巖及石炭紀(jì)輝石巖。其中泥盆紀(jì)閃長(zhǎng)巖(Dδ)巖體以F3斷裂為界,發(fā)育于礦區(qū)南部偏西地區(qū),呈帶狀沿東西向展布。東側(cè)侵入于興地塔格群下亞群薄層狀大理巖中,其上被第四系覆蓋,總體形態(tài)不規(guī)則。泥盆紀(jì)鉀長(zhǎng)花崗巖(Dξγ)巖體以F3斷裂為界,出露在礦區(qū)北部,向東侵入興地塔格群中亞群混合片麻巖中。石炭紀(jì)輝石巖(ψι)巖體發(fā)育于研究區(qū)中東部,是繼中細(xì)粒鉀長(zhǎng)花崗巖與閃長(zhǎng)巖侵位后形成的,該巖體具有多期次性,后期巖漿基性程度增高,角閃石及鐵質(zhì)含量更高,依據(jù)過(guò)渡關(guān)系可分為:輝石巖—角閃輝石巖—輝石角閃石巖。另外,礦區(qū)內(nèi)輝綠巖脈較為發(fā)育。

        與成礦有關(guān)的圍巖蝕變按成因特點(diǎn)可分為兩類:一是在動(dòng)力變質(zhì)作用下,氣液沿構(gòu)造擠壓帶(F3)上移,形成了呈帶狀分布的綠簾石化、綠泥石化、硅化、絹-白云母化等,在空間上與銅礦化關(guān)系密切。二與石炭紀(jì)基性巖漿侵入活動(dòng)有關(guān)的巖漿分異作用,致使輝石巖局部磁鐵礦化。

        2 礦床地質(zhì)

        2.1 礦體特征

        依托新疆尉犁縣國(guó)土資源局批準(zhǔn)的新疆尉犁縣阿勒吞塔格南銅鐵礦詳查項(xiàng)目,通過(guò)對(duì)礦床開(kāi)展大比例尺填圖及鉆探、槽探等工作,基本查明了礦床地質(zhì)特征。阿勒吞塔格南銅鐵礦賦存于輝石巖與鉀長(zhǎng)花崗巖巖體接觸帶內(nèi),受F3斷裂構(gòu)造控制,總體呈近東西方向展布,傾向北,傾角較陡(圖2),礦帶長(zhǎng)達(dá)2 200 m,寬11~210 m。共圈出1個(gè)銅礦體CuⅠ和兩個(gè)鐵礦體(FeⅠ、FeⅡ),其中CuⅠ、FeⅠ為主要礦體(圖1),具體特征見(jiàn)表1。

        CuⅠ(銅礦體)分布在FeⅠ礦體上盤偏西一側(cè),與鐵礦體為同生異體關(guān)系,傾向約350°,傾角約56°,礦體呈似層狀,沿走向中間較厚,兩側(cè)變小,傾向上逐漸變小至尖滅。礦體平均厚度3.06 m,平均品位0.71×10-2,厚度與品位變化較穩(wěn)定(圖2)。礦石類型主要為構(gòu)造角礫巖型礦石,巖性主要由輝石巖角礫、綠泥綠簾石化輝石巖角礫和少量鉀長(zhǎng)花崗巖角礫組成,膠結(jié)物主要為同成分的輝石巖細(xì)小顆粒。FeⅠ(鐵礦體)呈似層狀,產(chǎn)狀與CuⅠ基本一致。礦體平均厚度12.25 m,平均品位TFe 27.18×10-2,mFe 11.00×10-2。沿走向礦體厚度變化不大,傾向上逐漸變?。▓D2)。礦石類型主要由輝石巖型礦石組成,次為構(gòu)造角礫巖型礦石。

        圖2 阿勒吞塔格南銅鐵礦3線剖面圖Fig.2 Cross section No.3 in the southern Aletuntagen Cu-Fe deposit

        表1 阿勒吞塔格南銅鐵礦礦體特征一覽表Tab.1 The charaterristics of the southern Aletuntagen Cu-Fe deposit

        2.2 礦石質(zhì)量

        2.2.1 銅礦礦石

        經(jīng)光、薄片鑒定,銅礦礦石中的礦物共有三類17種(表2)。礦石礦物的種類相對(duì)比較簡(jiǎn)單,成分較單一,過(guò)渡類型(類質(zhì)同象)礦物較少。礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、斑銅礦、磁鐵礦,次要礦物有黃鐵礦、赤鐵礦。氧化礦物有孔雀石、褐鐵礦等。脈石礦物主要有絹云母、綠簾石、綠泥石等。

        表2 銅礦石礦物成分表Tab.2 Mineral composition of the copper ore

        主要金屬礦物特征:黃銅礦呈銅黃色,少量斑雜狀錆色,條痕綠黑色。金屬光澤,不透明。黃銅礦是動(dòng)力變質(zhì)作用下,構(gòu)造熱液活動(dòng)的產(chǎn)物。呈浸染狀或脈狀產(chǎn)出,在礦體中廣泛分布,常與黃鐵礦、斑銅礦等硫化物共生在一起。

        孔雀石含量<2%,多數(shù)不規(guī)則纖維狀、針狀、皮膜狀、腎狀集合體,呈綠色,玻璃光澤、土狀光澤。

        黃鐵礦呈淺黃銅色,條痕綠黑色,強(qiáng)金屬光澤,不透明。性脆,斷口不平坦,呈貝殼狀,晶形為立方體。黃鐵礦是礦體中易見(jiàn)的金屬硫化物,在礦石和礦化圍巖中均可見(jiàn)到,呈星點(diǎn)浸染狀或脈狀產(chǎn)出,常與其它金屬硫化物伴生,粒徑一般在0.5~1.5 mm。呈立方單體或粒狀集合體產(chǎn)出,受壓力作用發(fā)生破碎,被黃銅礦沿裂隙充填膠結(jié)。黃鐵礦生成時(shí)間較黃銅礦、斑銅礦等硫化物均早,是熱液活動(dòng)早期的產(chǎn)物,與銅礦化富集有直接關(guān)系。

        磁鐵礦呈黑色、黑褐色,金屬光澤,以他形-半自形顆粒狀為主,少量呈自形顆粒,粒徑0.05~1.2 mm。為動(dòng)力變質(zhì)作用形成,結(jié)晶形態(tài)好,分布不均勻,與銅礦化有直接關(guān)系。

        主要脈石礦物特征:綠簾石是銅礦體中常見(jiàn)的脈石礦物。主要分布于礦(化)體中,與Cu礦化緊密連生。呈他形粒狀,主要呈脈狀產(chǎn)出,部分交代圍巖呈浸染狀分布。與石英一樣,硫化物多與綠簾石連生,并充填在綠簾石顆粒之間。

        綠泥石是銅礦體中常見(jiàn)的脈石礦物,在礦(化)體及圍巖中廣泛分布,是Cu礦化的主要伴生礦物。呈片狀分布。后期綠泥石生成于構(gòu)造熱液期。其粒徑較大,分布不均勻。與絹云母、石英等脈石礦物一起呈團(tuán)塊狀、脈狀產(chǎn)出,與Cu礦化關(guān)系密切。

        絹云母是銅礦體中較常見(jiàn)的脈石礦物。呈鱗片—片狀集合體,呈浸染狀、團(tuán)塊狀分布。其中伴有他形粒狀黃銅礦呈浸染狀不均勻分布,是部分構(gòu)造角礫巖蝕變的主要礦物。當(dāng)絹云母、綠泥石、石英共同出現(xiàn),往往是構(gòu)造擠壓及熱液蝕變發(fā)育地段[10],也是Cu礦化富集部位。當(dāng)巖石中僅有絹云母或絹云母含量低時(shí),Cu礦化就明顯減弱。

        2.2.2 鐵礦礦石

        經(jīng)光、薄片鑒定,鐵礦礦石礦物的種類比較簡(jiǎn)單。金屬礦物主要為磁鐵礦、黃鐵礦,次要礦物有赤鐵礦,稀少礦物有鈦鐵礦。脈石礦物主要有輝石等。

        主要金屬礦物特征:磁鐵礦為本區(qū)磁鐵礦石含量最多、分布最廣的主要金屬礦物。呈黑色、黑褐色,金屬光澤,以他形-半自形顆粒狀為主,少量呈自形顆粒,粒徑0.05~1.5 mm。磁鐵礦成因?yàn)樽宰冑|(zhì)作用形成,由暗色礦物經(jīng)交代蝕變?yōu)榫G簾石、綠泥石時(shí)析出的產(chǎn)物,晶形差,呈他形粒狀,顆粒大小不均勻,和綠簾石、綠泥石一起均勻分布在輝石巖中。

        黃鐵礦呈淺黃銅色,條痕綠黑色。強(qiáng)金屬光澤,不透明。性脆,斷口不平坦,呈貝殼狀,晶形為立方體。黃鐵礦是礦體中易見(jiàn)的金屬硫化物,在礦石和礦化圍巖中均可見(jiàn)到,呈星點(diǎn)浸染狀,脈狀產(chǎn)出,常與其它金屬硫化物伴生。黃鐵礦呈半自形粒狀,粒徑一般在0.5~1.5 mm,呈立方單體或粒狀集合體產(chǎn)出,受壓力作用發(fā)生破碎,被黃銅礦沿裂隙充填膠結(jié)。

        主要脈石礦物特征:輝石是鐵礦礦石中主要的脈石礦物,在礦(化)體及圍巖中廣泛分布。呈短柱狀、脈狀產(chǎn)出,與鐵礦化關(guān)系密切。

        2.3 礦石結(jié)構(gòu)、構(gòu)造

        2.3.1 礦石結(jié)構(gòu)

        晶粒結(jié)構(gòu):各種金屬礦物均呈結(jié)晶粒狀結(jié)構(gòu),其中早期磁鐵礦呈半自形及他形晶粒結(jié)構(gòu),而晚期磁鐵礦與黃鐵礦、黃銅礦和斑銅礦呈自形、半自形晶粒結(jié)構(gòu)。

        交代假像結(jié)構(gòu):褐鐵礦交代黃鐵礦,褐鐵礦交代黃銅礦等硫化物,保留該礦物的外形。

        填隙結(jié)構(gòu):磁鐵礦呈不規(guī)則粒狀較均勻的充填在暗色礦物間隙。

        2.3.2 礦石構(gòu)造

        浸染狀構(gòu)造:磁鐵礦多具浸染狀構(gòu)造。

        細(xì)脈浸染狀構(gòu)造:由脈狀分布的硫化物和呈浸染狀分布的硫化物及后期磁鐵礦共同構(gòu)成細(xì)脈浸染狀構(gòu)造。

        2.4 礦床綜合評(píng)價(jià)

        通過(guò)組合分析、光譜半定量分析及化學(xué)全分析,對(duì)礦區(qū)礦石化學(xué)成分進(jìn)行了較系統(tǒng)研究,區(qū)內(nèi)有用礦物組合較簡(jiǎn)單,除銅、鐵外,其伴生有用組分Mo、Co、W、Sn、Ni、Bi、Cd、Mn、Au、Ag、Pb、Zn等均未達(dá)規(guī)范要求的銅鐵礦床伴生組分評(píng)價(jià)參考含量(表3),無(wú)綜合利用價(jià)值;有害雜質(zhì)硫、磷等含量均低于指標(biāo)要求,可滿足煉鐵、浸銅之需要。

        2.5 礦化階段劃分

        依據(jù)礦化蝕變特征、穿插關(guān)系、礦物共生組合及礦物生成順序等,將礦床分為巖漿期、熱液期和表生期三個(gè)成礦期(表4)。

        (1)巖漿期:為鐵礦化最重要的礦化期,根據(jù)主要礦石礦物形成的先后順序及礦物組合,可劃分為兩個(gè)礦化階段。1)輝石-斜長(zhǎng)石-磁鐵礦階段:是輝石巖成巖過(guò)程中造巖礦物的初始富集階段,磁鐵礦分布均勻但含量較少;2)綠簾石-綠泥石-磁鐵礦階段:是輝石巖固結(jié)后殘留巖漿熱液作用的成礦階段,礦化較強(qiáng)。以磁鐵礦為典型礦物,極少量黃鐵礦。脈石礦物有綠簾石、綠泥石等。

        (2)熱液期:為銅礦化最重要的礦化期,根據(jù)主要礦石礦物形成的先后順序及礦物組合,可劃分為三個(gè)成礦階段。1)綠泥石-絹云母-磁鐵礦-(黃銅礦)黃鐵礦階段(青盤巖化階段)為動(dòng)力變質(zhì)熱液階段。構(gòu)造熱液在上移過(guò)程中在磁鐵礦化蝕變輝石巖一側(cè)進(jìn)行交代,是磁鐵礦進(jìn)一步富集;在斷裂破碎帶形成銅礦化;2)多金屬硫化物-石英-絹云母階段:主要發(fā)育在構(gòu)造破碎帶中,金屬礦物以黃銅礦為主,少量黃鐵礦,脈石礦物有石英、絹云母、綠泥石;3)石英-碳酸鹽階段為上述蝕變過(guò)程中形成的次生礦物,主要發(fā)育于鉀長(zhǎng)花崗巖一側(cè),與鐵銅礦化關(guān)系并不大。

        表3 組合樣分析結(jié)果表Tab.3 Assemble samples analysis results

        表4 阿勒吞塔格南銅鐵礦床礦物共生組合及生成順序Tab.4 Paragenetic assemblage and sequence of the minerals in the southern Aletuntagen Cu-Fe deposit

        (3)表生期:表現(xiàn)在礦體淺部由于氧化淋濾作用,使大部分礦物發(fā)生氧化分解而成氧化礦石,金屬硫化物多被不同程度地氧化成褐鐵礦、孔雀石、銅藍(lán)等。脈石礦物發(fā)生絹云母化、高嶺土化及碳酸鹽化。

        3 礦化富集規(guī)律及礦床成因初探

        3.1 礦化富集規(guī)律

        (1)礦體產(chǎn)于東西向斷裂帶中,北西向大斷裂透導(dǎo)而形成的右行壓扭性斷裂(F3)是導(dǎo)礦容礦構(gòu)造,輝石巖侵入形成的構(gòu)造破碎帶是礦化富集的有利部位。

        (2)銅礦體與斷裂及破碎帶密切相關(guān)。構(gòu)造角礫巖、碎裂巖及裂隙發(fā)育地段,礦化蝕變較強(qiáng),銅品位較高。銅礦化與硅化、絹云母化、綠泥石化等蝕變關(guān)系密切,蝕變?cè)綇?qiáng),礦化就愈富。

        (3)鐵礦化與輝石巖巖漿分異作用形成的綠簾石化、綠泥石化有關(guān)。

        3.2 礦床成因初探

        泥盆紀(jì)末,伴隨著較強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),在興地塔格群基底上侵入一套中酸性巖體,在此基礎(chǔ)上,在北西向大斷裂的誘導(dǎo)下,沿閃長(zhǎng)巖和鉀長(zhǎng)花崗巖體的接觸部位發(fā)育形成了右行壓性近東西向斷裂。到石炭紀(jì),輝石巖漿沿東西向斷裂帶侵入[11],在巖漿分異過(guò)程中形成了富含鐵質(zhì)的輝石巖體,并在靠近大理巖一側(cè)形成了透閃石化、陽(yáng)起石化等蝕變,在巖體內(nèi)廣泛發(fā)育綠簾石化、綠泥石化。隨著構(gòu)造活動(dòng)進(jìn)一步加劇,所形成的構(gòu)造熱液沿?cái)嗔褞弦七^(guò)程中發(fā)生交代作用,成礦元素不斷的向斷裂帶方向遷移,在輝石巖一側(cè)疊加形成低品位鐵礦體,在鉀長(zhǎng)花崗巖一側(cè)破碎帶內(nèi)形成了銅礦體,相應(yīng)的伴生了一套青盤巖化礦物組合。

        綜合上述礦床成因的多種信息,認(rèn)為該礦床是受斷裂構(gòu)造控制的[12-13],與輝石巖和鉀長(zhǎng)花崗巖密切相關(guān)的巖漿熱液型銅鐵礦床。

        4 結(jié)論

        (1)阿勒吞塔格南銅鐵礦產(chǎn)于輝石巖與鉀長(zhǎng)花崗巖巖體接觸帶內(nèi),受F3斷裂構(gòu)造控制;銅礦體與鐵礦體為同生異體關(guān)系,二者產(chǎn)狀基本一致傾,礦體向深部延伸較穩(wěn)定;銅礦體品位較高,礦石類型主要為構(gòu)造角礫巖型礦石,鐵礦體則屬低品位貧礦體,礦石類型主要由輝石巖型礦石。

        (2)礦床分為巖漿期、熱液期和表生期三個(gè)成礦期,進(jìn)而劃分了輝石-斜長(zhǎng)石-磁鐵礦階段,綠簾石-綠泥石-磁鐵礦階段,綠泥石-絹云母-磁鐵礦-(黃銅礦)黃鐵礦階段,多金屬硫化物-石英-絹云母階段,石英-碳酸鹽階段及氧化作用六個(gè)成礦階段;初步認(rèn)為阿勒吞塔格南銅鐵礦床成因是受斷裂構(gòu)造控制的,推斷與輝石巖和鉀長(zhǎng)花崗巖密切有關(guān)的巖漿熱液型銅鐵礦床。

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        Abstract:The detrital zircon LA-ICP-MS U-Pb dating of the sandstone from the lower sequences of Late Permian Xuanwei formation in Zhehai town,eastern Yunnan province shows that the age ranges is from 252.4 Ma to 2613.9 Ma,which means the detrital provenance may be from the West Sichuan-Central Yunnan oldland.It is more reasonable to use the minimum age of zircons in the sample to confine the oldest depositional age for Xuanwei formation,and confine the end time of the Emeishan basalt eruption with age of 252.4±4.1 Ma.It provides important information for study on the activity of the Emeishan large igneous province.

        Key words:Emeishan large igneous province(ELIP);west Sichuan-central Yunnan oldland;detrital zircon;LAICP-MS U-Pb geochronology;Xuanwei formation;detrital provenance

        Study on geological features and genesis of the southern Aletuntage Cu-Fe deposit in Xinjiang

        XIA Dong1,XIN Jiang1,SUN Yao-feng1,SONG Song-shan1,WANG Lei1,ZHOU Xiong-sheng2

        (1.Xinjiang Institute of Geological Survey,Urumqi 830000,China; 2.Tianyuan Mining Co.,Ltd in Yuli,Kerle Xinjiang 830000,China)

        Yuli County southern Aletongtagan small copper-iron ore deposit is located in Yuli county,Xinjiang, and the northeastern margin of the Tarim Basin.On the basis of large-scale mapping,drilling and trenching geological work,we found that the orebody is layered in the contact zone between pyroxenite and K-long granite, and controlled by the fault structure.And accouding to the enrichment characteristics of the main mineralization elements of the deposit,we divided the mimeralization course into three periods:magmatic period,hydrothermal period and epipassy period.And it is suggesed that the deposit belongs to magmatic hydrothermal type copperiron ore deposit.

        Cu-Fedeposit;Aletuntage;geologica feature;genesis

        LA-ICP-MS U-Pb geochronology and its geological implications of the detrital zircons from the lower strata of Upper Permian Xuanwei formation in Zhehai town,eastern Yunnan Province

        HE Bing-hui1,LIU Shao-feng2,WU Peng3

        (1.NgariArea Land Resources Bureau1,Ngari Xizang 859000,China;2.Faculty of Geosciences and Resources,China University of Geosciences,Beijing 100083,China;3.Department of Earth Science and Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China)

        P618.41;P618.31

        A

        1672-4135(2017)02-0141-06

        2017-01-07

        新疆尉犁縣國(guó)土資源局項(xiàng)目“新疆尉犁縣阿勒吞塔格南銅鐵礦詳查項(xiàng)目”

        夏冬(1981-),男,工程師,2011年畢業(yè)于河北地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造地質(zhì)學(xué)專業(yè),現(xiàn)在從事礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作,E-mail:agdl@163.com。

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