朱鳳麗

(天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 301829)

河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦床圍巖蝕變與成礦

朱鳳麗

(天津華北地質(zhì)勘查局核工業(yè)二四七大隊，天津 301829)

從區(qū)域成礦條件、礦床地質(zhì)特征、圍巖蝕變及蝕變巖石的元素含量研究入手，對大官廠礦床圍巖蝕變與礦化的關(guān)系進(jìn)行了論述。研究表明，礦區(qū)圍巖蝕變始終伴隨成礦作用的每個階段。蝕變類型具有多樣性，但蝕變分帶不明顯，礦前期為面型蝕變，呈堿交代(以鉀長石化為主)特征;成礦期呈線型蝕變(強(qiáng)赤鐵礦化-弱赤鐵礦化-水云母化)疊加于面型蝕變之上;礦后期多為脈狀分布于早期已蝕變的巖石裂隙中，呈酸性蝕變組合(以水云母化為主)。通過對該礦床圍巖蝕變類型、疊加關(guān)系的研究，據(jù)此對礦床的成因類型進(jìn)行探討。

鈾鉬礦床;圍巖蝕變;流紋斑巖;大官廠

河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦床是1980s發(fā)現(xiàn)的中-大型火山巖型鈾鉬礦床，它是由太古界結(jié)晶基底與晚侏羅世殼源重熔火山巖共同構(gòu)成了地層U，Mo的預(yù)富集，并在此后強(qiáng)烈的地表水-巖漿熱液交換作用下形成的熱液蝕變帶中U和Mo再富集而成礦的，容礦構(gòu)造為層間裂隙帶、流紋斑巖侵入后隱爆而成的震碎角礫巖及其微裂隙，因此，系統(tǒng)總結(jié)該礦床的蝕變特征，并由此探討此類礦床的成因具有重要的意義。

1 區(qū)域成礦背景

大官廠鈾鉬礦床位于華北地臺北緣、內(nèi)蒙地軸中段、沽源中生代火山斷陷盆地的東端，區(qū)域地層具有明顯的二元結(jié)構(gòu)(王正邦等，1997)。

基底:晚太古代開始，因古陸核擴(kuò)張，該區(qū)有淺海-濱海相泥砂質(zhì)沉積，夾有中酸性火山噴溢產(chǎn)物。在區(qū)域變質(zhì)作用下，組成了本區(qū)基底，即上太古界紅旗子群(Arh)變質(zhì)巖系，為一套綠片巖相-角閃巖相中-淺變質(zhì)巖系，主要巖性為角閃斜長片麻巖、黑云變粒巖、淺粒巖、黑云斜長片麻巖、大理巖等，巖石混合巖化作用普遍，導(dǎo)致了基底巖石中鈾的活化轉(zhuǎn)移，在鉀質(zhì)混合巖化較強(qiáng)部位，鈾含量隨鉀化程度的增高從0.5×10－6～1.5×10－6增加到4×10－6～5×10－6，最高達(dá)8×10－6①核工業(yè)東北地質(zhì)局二四七大隊.1995.河北省沽源-圍場地區(qū)1∶5萬鈾礦地質(zhì)測量及點節(jié)揭露評價報告.，產(chǎn)生了鈾的相對富集，構(gòu)成區(qū)域鈾成礦的物質(zhì)基礎(chǔ)。

蓋層:上太古界形成以后，本區(qū)地殼長期穩(wěn)定上升，遭受剝蝕。至晚侏羅世，伴隨著北東向斷裂出現(xiàn)并成為主干構(gòu)造，發(fā)生了大規(guī)模的陸相火山噴發(fā)活動，形成了巨厚的盆地火山-沉積蓋層，主要為中生代晚期中酸性殼源型大陸火山巖與新生代(燕山晚期—喜山期)酸性—中基性火山巖、沉積碎屑巖。包括白旗組(J3b)中酸性火山巖、張家口組(J3z)酸性亞堿性火山巖，及少許下白堊統(tǒng)西瓜園組(K1x)河湖相火山碎屑沉積巖、花吉營組(K1h)河流相沉積巖和中酸性火山巖、青石砬組(K1q)含煤巖系和小河子組(K1x)安山玄武巖，局部還有第三系漢諾壩玄武巖頂蓋。其中張家口組(J3z)火山巖分布廣厚度大，是蓋層主體，尤以第三巖性段(J3z3)酸性火山巖是沽源盆地的富鈾鉬層位，構(gòu)成了本區(qū)主要的礦源層。

斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，海西運動前，由于受北部大洋板塊向南俯沖的影響，基底形成以東西向壓性斷裂為主和南北向張性為輔的構(gòu)造格局。至晚侏羅世，由于庫拉板塊向歐亞板塊強(qiáng)烈俯沖，區(qū)域應(yīng)力場改變，北東向斷裂上升為主干構(gòu)造，它疊加在復(fù)活的東西向基底斷裂之上，形成了新的構(gòu)造格局，控制著晚侏羅世大規(guī)模的陸相火山噴發(fā)。區(qū)域上起著控巖、控礦作用的F45斷裂為該組斷裂的代表(許國錄，1992)。F45斷裂西起張北，經(jīng)蔡家營、張麻井、大官廠往東延伸，長70 km以上，影響寬度幾十米至數(shù)百米，以構(gòu)造破碎帶形式出現(xiàn)，走向65°～75°，傾角67°～76°，整體南東傾，局部近直立，為南盤下降、北盤上升的正斷層。此帶產(chǎn)有一系列大中型礦床，主要有張北蔡家營大型鉛鋅銀礦床(彭曉耿等，2007)、沽源張麻井大型鈾鉬礦床等(黃典豪等，1992)(圖1)。

圖1 區(qū)域構(gòu)造簡圖Fig.1 Tectonic sketch map

另外，沿NE，NW向斷裂及其交匯部位分布著一系列火山口及火山塌陷等火山機(jī)構(gòu)，如西辛營、韓家壩、秦家營、大官廠等。

區(qū)內(nèi)侵入巖主要為一些較小規(guī)模的花崗斑巖、流紋斑巖、霏細(xì)斑巖等，部分次火山巖體與成礦作用有關(guān)，如張麻井鈾鉬礦(彭曉耿等，2007)主要物質(zhì)來源于流紋斑巖。

2 礦床地質(zhì)特征

礦床位于沽源火山斷陷盆地東緣，產(chǎn)于區(qū)域性北東東向F45深斷裂與近南北向哈叭嘎-沽源F7深斷裂的交匯部位。出露地層為上侏羅統(tǒng)張家口組二段(J3z2)粗面巖，三段(J3z3)酸性火山巖和下白堊統(tǒng)西瓜園組(K1x)凝灰質(zhì)礫巖。J3z3分成二層:J3z3－1為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r和熔結(jié)凝灰?guī)r，厚度大于100 m;J3z3－2為淺灰-暗灰色鉀長流紋巖，是礦床的含礦主巖。

次火山斑巖體，根據(jù)深部資料，距地表300 m左右有一隱伏流紋斑巖巖體呈不規(guī)則巖脈狀沿F4侵入(圖2)，巖石呈淺肉紅色，斑狀結(jié)構(gòu)，斑晶為石英和鉀長石，基質(zhì)為由它形長石、石英組成的微晶-霏細(xì)結(jié)構(gòu)，斑晶最明顯的特點是除少量呈自形晶和部分具熔蝕外貌外，大多呈碎屑狀，大小懸殊，且可見大小不等的巖屑。據(jù)研究這種結(jié)構(gòu)是由于流紋斑巖巖漿在上侵過程中在地下發(fā)生了隱爆，并捕擄了部分硅質(zhì)巖巖屑的結(jié)果。

圖2 礦床勘探線剖面示意圖Fig.2 Profile schematic of mineral exploration line

斷裂F4的上盤、流紋斑巖巖體之上的J3z3－2鉀長流紋巖中。容礦構(gòu)造是層間裂隙帶、流紋斑巖侵入后隱爆而成的震碎角礫巖及其產(chǎn)生的微裂隙帶。礦體呈似層狀和透鏡狀，順層分布(見圖2)。共有大小礦體70多個，礦化總體分為上下兩個礦化帶，相隔約100 m。上部礦化帶呈黑色浸染礦化，礦石多呈網(wǎng)脈狀和角礫狀;下部礦化帶呈紅色，礦石亦呈網(wǎng)脈狀和角礫狀。礦石礦物有石英、斜長石，金屬礦物有方鉛礦、輝鉬礦、閃鋅礦、黃鐵礦、赤鐵礦等。

3 圍巖蝕變

礦床的圍巖蝕變主要發(fā)育在流紋斑巖之上賦礦的J3z3－2鉀長流紋巖中。流紋斑巖僅見硅質(zhì)和螢石細(xì)脈，蝕變很弱;J3z2粗面巖中見到的以綠泥石化和碳酸鹽化為主，硅化和水云母化為次的圍巖蝕變;J3z3－1流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r中見到與鉀長流紋巖蝕變類型相同的圍巖蝕變，但蝕變強(qiáng)度較弱;K1x凝灰質(zhì)礫巖則未產(chǎn)生圍巖蝕變。

蝕變具多期性特點，按與成礦的先后關(guān)系分為礦前期、成礦期和礦后期三類;按蝕變形態(tài)分為面型和線型二類。礦前期為面型蝕變，成礦期蝕變較弱，它疊加在面型蝕變之上形成線型蝕變，礦后期蝕變很弱，呈細(xì)脈狀分布。

主要蝕變類型有水云母化、硅化、鉀長石化、碳酸鹽化、螢石化和黃鐵礦化，其次為高嶺石化、綠泥石化和蒙脫石化。其中水云母化、硅化、碳酸鹽化、螢石化、黃鐵礦化和高嶺石化從礦前期至礦后期均有發(fā)育，只是強(qiáng)度不同。

水云母化:水云母化是礦區(qū)中分布最廣、蝕變最強(qiáng)的一種熱液蝕變。礦前期呈面型分布，多交代長石斑晶，部分交代基質(zhì)中的長石微晶，強(qiáng)烈時偶見交代石英斑晶，基質(zhì)中的水云母化強(qiáng)度較斑晶要弱。成礦期水云母化顯著變?nèi)?，在礦脈中水云母主要與石英、金屬硫化物和少量瀝青鈾礦共生。礦后期更弱，呈細(xì)脈充填或與石英脈、方解石脈和螢石脈共生(圖3)。

硅化:礦前期以微晶石英交代長石斑晶和部分基質(zhì)的形式而與水云母同時出現(xiàn)。成礦期呈微晶石英、玉髓的形式和金屬硫化物、瀝青鈾礦、水云母、紫色螢石等一起充填在裂隙中，形成黑色硅質(zhì)脈。礦后期硅化形成淺色脈體(圖3)。

赤鐵礦化:主要分為兩期，礦前期在礦區(qū)范圍內(nèi)普遍有弱赤鐵礦化的出現(xiàn)，成礦期在礦脈兩側(cè)出現(xiàn)赤鐵礦化，由于兩期的疊加，致使愈靠近礦脈蝕變愈強(qiáng)，鏡下呈星點狀散布在鉀長石微晶和鉀長石斑晶水云母化后的殘留部分中。

鉀長石化:鉀長石化在礦區(qū)蝕變范圍內(nèi)廣泛分布，在鏡下，見鉀長石交代具聚片雙晶的斜長石斑晶，并伴有弱赤鐵礦化，同時見由赤鐵礦化生成的赤鐵礦星點浸染在鉀長石斑晶和微晶中(圖3)。

螢石化:礦前期在水云母化、硅化較強(qiáng)的鉀長流紋巖基質(zhì)中呈浸染狀微粒或交代長石斑晶。成礦期多呈紫色存在礦脈或硅質(zhì)脈中，或呈單脈、網(wǎng)脈狀充填在無礦的巖石裂隙中。礦后期呈淺色脈狀，局部富集而構(gòu)螢石礦化點。

碳酸鹽化:是礦區(qū)的一種重要蝕變。礦前期和成礦期為含鐵碳酸鹽礦物，且多已氧化析出部分鐵質(zhì)。礦前期呈大小不等的微粒浸染狀含鐵碳酸鹽礦物出現(xiàn)，且常與微粒浸染狀黃鐵礦共生。成礦期含鐵碳酸鹽礦物在裂隙中形成或作為破碎角礫的膠結(jié)物，在礦化較弱或無礦化部分分布尤多。礦后期形成方解石脈(圖3)。

黃鐵礦化:在礦區(qū)中分布普遍，但含量較少，肉眼很難見到。礦前期與含鐵碳酸鹽礦物共生，呈微粒浸染狀分布，且多已氧化析出鐵質(zhì)。成礦期呈自形微晶狀或膠狀集合體產(chǎn)在黑色脈中或其旁側(cè)。礦后期有少量自形黃鐵礦顆粒包裹在脈狀石英、螢石等礦物中。

高嶺石化:高嶺石化在礦區(qū)中含量相對較少，但在各種蝕變巖石中均有出現(xiàn)，尤其在下礦化帶附近較多，結(jié)晶較好，呈微晶狀交化長石斑晶。礦后期則呈細(xì)脈狀沿裂隙充填。

綠泥石化:礦前期交化長石斑晶，偶見在基質(zhì)中呈小團(tuán)塊狀集合體存在，但相對含量極少。礦后期多呈細(xì)脈狀出現(xiàn)。

蒙脫石化:鏡下因顆粒太細(xì)，含量少，不好區(qū)分，在X射線衍射分析中才可見，多存在于地表或近地表的灰白色蝕變巖石中。

綜上所述，將該礦床的蝕變類型共生順序列如下(表1):

圖3 圍巖蝕變類型Fig.3 Types of rock alteration

表1 礦床蝕變類型共生順序表Table 1 Symbiosis order of deposit alteration

由表1可知，礦前期的面型蝕變，包括鉀長石化、水云母化、高嶺石化等等，分布廣泛且極不均勻，這是由于礦床蝕變巖多裂隙特點，蝕變中心沿裂隙發(fā)育，造成較多個蝕變中心，其結(jié)果造成在整個礦床范圍內(nèi)很難劃分出蝕變分帶。成礦期蝕變較弱，其蝕變生成的非金屬礦物主要在裂隙中呈充填狀。但從單個礦體上看，在礦脈的兩側(cè)具有由強(qiáng)赤鐵礦化-弱赤鐵礦化-水云母化的簡單的線型蝕變。從總體上看，仍具有早期堿交代(弱鉀交代)，晚期具酸性蝕變的特點，礦床上部的水云母化要強(qiáng)一些。礦后期蝕變更弱，主要呈脈狀分布于早期已蝕變的巖石裂隙中。

4 蝕變巖石化學(xué)成分特征

表2列出了經(jīng)化學(xué)分析的硅酸鹽全分析資料，有關(guān)的硅酸鹽全分析平均化學(xué)成分列于表3中。

4.1 鉀長流紋巖與流紋斑巖的硅酸鹽全分析成分對比

表2中序號1～2為流紋斑巖的數(shù)據(jù)，序號3～8為礦區(qū)J3z3－2鉀長流紋巖的數(shù)據(jù)，它們的平均值見表3。

鉀長流紋巖中的 K2O含量為5.36% ～5.58%，Na2O為0.56%～3.07%，變化較大，尤其Na2O變化更大，SiO2含量為70.25%～76.34%，亦有一定變化，說明在礦區(qū)及其附近蝕變鉀長流紋巖的化學(xué)成分具有不均勻的特點。另外，流紋斑巖的硅酸鹽全分析成分與鉀長流紋巖的對比，除SiO2由73.97%增高至81.25%。K2O由5.73%增高至6.58%，MgO由0.52%略增高至0.62%外，其它氧化物的平均成分均有所降低，說明隨著巖漿向流紋斑巖演化，其化學(xué)成分向高硅、鉀、低鈉方向發(fā)展。當(dāng)然，流紋斑巖中有部分硅質(zhì)捕擄體，也對SiO2的增高起到一定的作用。

4.2 賦礦蝕變鉀長流紋巖與鉀長流紋巖的硅酸鹽全分析成分對比

表2中9～16號為礦化蝕變鉀長流紋巖，其化學(xué)成分變化較大，除與原巖化學(xué)成分不均勻有關(guān)外，還與礦床面型蝕變不均勻，蝕變分帶不清，裂隙發(fā)育且充填有以硅質(zhì)為主的脈體等有關(guān)。特征如下:(1)蝕變和礦化鉀長流紋巖的K2O含量普遍較高，為6.18%～7.90%，比礦區(qū)未蝕變鉀長流紋巖均高，而Na2O含量多數(shù)較原巖低;(2)表2中序號11～15為一下礦化帶礦脈旁的剖面系列，其中K2O含量由靠近礦脈的強(qiáng)赤鐵礦化(有水云母化疊加)蝕變鉀長流紋巖的7.90%向外降低，弱赤鐵礦化鉀長流紋巖(有水云母化疊加)的 K2O含量為6.18%，至退色蝕變鉀長流紋巖為6.08%，這再次說明，鉀長石化沿已存在的裂隙向外進(jìn)行，這種裂隙又被其后的成礦物質(zhì)充填;(3)由表3可知，蝕變和礦化鉀長流紋巖的SiO2含量為73.25%，較未蝕變鉀長流紋巖的73.97%低，Na2O亦低(0.94%～1.91%)，而K2O升高(5.73%～6.73%)，這完全符合鉀長石化巖石化學(xué)成分變化規(guī)律(杜樂天，1990;梅友松，2005;羅毅等，1997)，表明礦區(qū)面型蝕變時存在弱鉀長石化。

蝕變和礦化鉀長流紋巖較未蝕變鉀長流紋巖的Fe2O3，F(xiàn)eO，MnO和MgO含量普遍增高。其平均成分Fe2O3由2.24%增高到3.18%，F(xiàn)eO由0.67%增高到 1.77%，MnO由 0.04%增高到0.06%，MgO由0.52%增高到0.78%，而CaO則由0.42%降低到0.41%。這可能是因為黃鐵礦化、赤鐵礦化、含鐵碳酸鹽化和綠泥石化的出現(xiàn)，且大部分含鐵礦物氧化后析出鐵質(zhì)以及鉀長石交代斜長石等原因造成的。

另外，蝕變和礦化鉀長流紋巖與原巖相比，TiO2由0.18%增加到0.21%，Al2O3則由12.34%略降低為12.23%。

表2 礦床硅酸鹽全分析化學(xué)成分表Table 2 All chemical composition analysis of silicate of deposit%

表3 礦石及圍巖化學(xué)成分平均值Table 3 Average of all chemical composition analysis of silicate of deposit %

4.3 礦石的硅酸鹽全分析成分特征

表2中的17～21為礦石的化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)，從表中可以看出，其化學(xué)成分變化較大，尤其是多數(shù)樣品SiO2的含量較高，而Na2O的含量較低，這可能是與礦石蝕變較強(qiáng)、裂隙發(fā)育、礦脈附近鉀長石化較強(qiáng)，以及裂隙中所含脈體及其所充填的石英、硫化物、螢石和碳酸鹽礦物含量多少有關(guān)。

4.4 成礦元素和金屬元素含量特征

由表4可見，成礦元素和金屬元素的含量在礦石G-443中最高，在礦化和蝕變巖石中較未蝕變巖石的高，在下礦化帶遠(yuǎn)離礦脈的剖面8～11中鈾含量由234×10－6變?yōu)?0.1×10－6，鉬含量由10532×10－6變?yōu)?.9×10－6，均隨著遠(yuǎn)離礦脈而急劇降低，而Pb和Zn的含量變化不明顯。

表4 礦床成礦元素和金屬元素含量表Table 4 Ore forming elements and metal elements of deposit ×10－6

5 蝕變機(jī)制和礦床成因類型探討

大官廠礦區(qū)在J2z3－2鉀長流紋巖形成時就是一個火山噴發(fā)中心，成巖作用后期，由于受地下富含堿質(zhì)的氣液作用影響，在礦床范圍內(nèi)發(fā)生了分布較廣泛的弱鉀長石化。后來，隨著巖漿作用的演化，在巖漿室中的富Si，K，貧Na的流紋斑巖巖漿上侵的過程中，由于揮發(fā)分過飽和，內(nèi)部壓力急劇增高，而發(fā)生爆破，上伏的J2z3－2火山巖地層由于受地下隱爆作用影響，生成層間隱爆碎裂巖和眾多的微裂隙。蝕變與礦化:一方面釋放了揮發(fā)分和部分堿性組分(K)的流紋斑巖巖漿沿F4斷裂上升，在此過程中捕獲了硅質(zhì)巖的巖石碎屑而到達(dá)現(xiàn)在的位置冷凝結(jié)晶，故其未見面型蝕變;另一方面所釋放的富含揮發(fā)分(尤其富含CO2)和堿質(zhì)(K)的氣液也沿減壓處(F4斷裂)早于流紋斑巖巖漿上升，并沿地層J2z3－2中的層間隱爆裂隙和微裂隙蝕變交代，形成面型弱鉀交代(鉀長石化)、赤鐵礦化、鐵碳酸鹽化和綠泥石化等堿性、弱堿性交代。隨著熱液由堿性向酸性的演化，蝕變也由堿交代(K交代)演變成酸交代(H交代)(梅友松，2005;羅毅等，1997)，從而發(fā)生水云母化以及部分地段的高嶺石化，由于面型蝕變時的蝕變氣液沿層間裂隙和微裂隙進(jìn)行交代，氣液分散而沒有形成一個統(tǒng)一的氣液中心，因而在礦床范圍內(nèi)統(tǒng)一蝕變分帶不能形成，而在較大的裂隙兩側(cè)還可見到由弱鉀交代向弱酸交代的蝕變演化順序;又由于蝕變氣液的數(shù)量少，因此蝕變較弱。但從總體上看，礦床下部鉀長石化等堿性蝕變較強(qiáng)，而上部水云母化較強(qiáng)，礦區(qū)內(nèi)圍巖蝕變有一個統(tǒng)一的演化過程，在面型蝕變發(fā)生不久，便沿較大的層間裂隙發(fā)生了礦化作用，上、下礦化帶是同一成礦期的產(chǎn)物，存在的不同只是元素分異的結(jié)果。

由上所述，礦床在空間上、時間上、成因上主要與流紋斑巖體有關(guān)，由于該次火山巖體的存在，并發(fā)生了較強(qiáng)的隱爆作用，致使面型蝕變在巖石微裂隙中廣泛發(fā)育，但不具分帶性。之后，氣水熱液作用沿面型蝕變巖石微裂隙發(fā)育區(qū)形成礦化，礦石具脈狀-浸染狀構(gòu)造，組成礦物為一套中低溫蝕變礦物，因而礦床成因類型為中低溫火山期后熱液型鈾－鉬礦床。

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Rock alteration and Mineralization of Daguanchang Uran-molybdate Deposit in Guyuan Country，Hebei Province

ZHU Feng-li
(Geological Team No.247 of Geologic Bureau of Nuclear Industry，Northern China，Tianjing，China)

The relationship between wall-rock alteration and mineralization are introduced based on regional metallogenetic condition，geological characteristics of deposit，wall-rock alteration and elements content of altered rocks.Results show wall-rock alteration is always associated with each steps of mineralization.The types of alteration present diversity with unobvious zoning.The earlier stage of ore-formation presents surface alteration with alkali metasomatism，and linear alteration(strong hematitizatoin-weak hematitizatoin-damouritization)overlap surface during the period of mineralization，late stage with dike distribution in altered rock fracture in earlier stage and acid altered combination.The genetic types of deposit are discussed based on wall-rock alteration and overlying relationship.

uranium-molybdate deposit;wall-rock alteration;rhyolite porphyry;Daguanchang

P619.14;P618.65

A

1674-3504(2012)01-030-08

朱鳳麗.2012.河北省沽源縣大官廠鈾鉬礦床圍巖蝕變與成礦［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，35(1):30-37.

Zhu Fengli.2012.Rock alteration and mineralization of Daguanchang Uran-molybdate deposit in Guyuan country，Hebei province［J］.Journal of East China Institute of Technology(Natural Science Edition)，35(1):30-37.

10.3969/j.issn.1674-3504.2012.01.005

2011-05-25 責(zé)任編輯:張國慶

天津華北地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查項目“河北省沽源縣大官廠地區(qū)鈾成礦作用研究”(20101002)

朱鳳麗(1969—)，女，工程師，主要從事地質(zhì)勘查與研究工作。E-mail:tjbd247@sina.com