耿科，李洪奎，梁太濤，禚傳源，張玉波

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；3.國(guó)土資源部金礦成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

地質(zhì)與礦產(chǎn)

魯西陸塊前寒武紀(jì)大地構(gòu)造演化

耿科1,2,3，李洪奎1,2,3，梁太濤1,2,3，禚傳源1,2,3，張玉波1,2,3

(1.山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013；3.國(guó)土資源部金礦成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250013)

魯西陸塊是中國(guó)前寒武紀(jì)研究的熱點(diǎn)地區(qū)之一，其前寒武紀(jì)花崗巖-綠巖帶地體的劃分與構(gòu)造演化歷來(lái)為學(xué)者們注目。通過(guò)系統(tǒng)收集近年來(lái)魯西陸塊前寒武紀(jì)SHRIMP U-Pb測(cè)年數(shù)據(jù)，利用魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)巖石化學(xué)數(shù)據(jù)判別其形成的構(gòu)造環(huán)境，綜合國(guó)內(nèi)大地構(gòu)造相方面的研究成果，并在此基礎(chǔ)上得出：魯西陸塊前寒武紀(jì)地殼形成與演化主要經(jīng)歷了中太古代-陸核形成階段、新太古代-陸殼增生階段、元古宙-大陸裂解階段3個(gè)階段。

前寒武紀(jì);大地構(gòu)造相;SHRIMP鋯石U-Pb測(cè)年;構(gòu)造演化;魯西陸塊

1 大地構(gòu)造位置及研究現(xiàn)狀

1.1 大地構(gòu)造位置

魯西陸塊屬華北克拉通[1]，位于山東省西部相對(duì)穩(wěn)定的地塊，前人常稱(chēng)之為魯西地區(qū)、魯西隆起、魯西地塊。其東界以昌邑-大店斷裂與渤海陸塊(以往稱(chēng)為膠北地塊、膠北隆起、膠遼活動(dòng)帶)相接，南界以宿北斷裂與豫皖陸塊相接，西界以聊(城)-(蘭)考斷裂與冀遼陸塊相接，北部被新生代渤海坳陷(華北坳陷)盆地所掩蓋，推測(cè)其邊界應(yīng)該位于齊(河)-廣(饒)斷裂附近(圖1)。

Ⅰ—天山-興蒙造山系；Ⅱ—塔里木陸塊區(qū)；Ⅲ—華北陸塊區(qū)(Ⅲ1—陰山-冀北陸塊；Ⅲ2—鄂爾多斯陸塊；Ⅲ3—五臺(tái)-太行陸塊；Ⅲ4—冀遼陸塊；Ⅲ5—魯西陸塊；Ⅲ6—渤海陸塊；Ⅲ7—豫皖陸塊)；Ⅳ—秦祁昆造山系；Ⅴ—西藏-三江造山系；Ⅵ—揚(yáng)子陸塊區(qū)圖1 魯西陸塊大地構(gòu)造位置圖

魯西陸塊具有典型的地臺(tái)區(qū)二元結(jié)構(gòu)。前寒武紀(jì)變質(zhì)基底廣泛發(fā)育，主要為新太古代的花崗-綠巖組合。寒武紀(jì)以來(lái)的沉積蓋層不整合覆于基底之上，古、中元古代沉積比較稀少。

1.2 研究歷史及現(xiàn)狀

魯西陸塊前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系出露面積約占基巖出露總面積的60%以上，是中國(guó)太古宙花崗巖-綠巖帶發(fā)育最好的地區(qū)之一，前人對(duì)其進(jìn)行了大量研究。1869年德國(guó)人李?；舴彝ㄟ^(guò)在山東的調(diào)查，第一個(gè)發(fā)現(xiàn)了“濰河斷裂”(今沂沭斷裂帶)，并藉此將山東分為2個(gè)不同的地質(zhì)部分[2]。1907年美國(guó)地質(zhì)學(xué)家維里士和布萊克威爾德首先提出泰山地區(qū)主要由太古宙火成變質(zhì)巖組成，并將魯西泰山地區(qū)的太古宙巖石統(tǒng)稱(chēng)之為“泰山雜巖”[3]。1917—1920年，譚錫疇對(duì)魯西地區(qū)進(jìn)行了較為詳細(xì)的考察，對(duì)區(qū)內(nèi)的主要斷裂幾乎都有論述[2]。李四光、黃汲清分別對(duì)魯西和魯東的大地構(gòu)造屬性作過(guò)研究[2,4]。

陳國(guó)達(dá)運(yùn)用地臺(tái)活化的理論，把魯西稱(chēng)為地洼，魯東稱(chēng)為地穹[5]。1961年山東省地質(zhì)廳、北京地質(zhì)學(xué)院區(qū)測(cè)一大隊(duì)建立泰山群，認(rèn)為屬一套復(fù)雜的含火山巖類(lèi)地槽沉積[6]。任紀(jì)舜、張文佑分別將魯西、魯東劃分為不同的大地構(gòu)造單元[7,8]。曹?chē)?guó)權(quán)首次對(duì)魯西山區(qū)新太古代沉積作用、主要熱事件、太古宙陸核形成及演化等進(jìn)行了討論[9]。曹?chē)?guó)權(quán)、Jahn et al，王世進(jìn)等從泰山巖群中劃分出古老的變質(zhì)英云閃長(zhǎng)巖巖體[10]，稱(chēng)之為“望府山片麻巖”[3]。王世進(jìn)、張成基綜合侵入關(guān)系、巖石特征、變質(zhì)程度、同位素年齡對(duì)魯西地區(qū)前寒武紀(jì)侵入巖期次進(jìn)行了初步劃分[11,12]。王世進(jìn)提出魯西地區(qū)早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖區(qū)的基底褶皺主要為泰山巖群組成的向斜與TTG花崗巖組成的背形相間排列[13]。曹?chē)?guó)權(quán)詳細(xì)描述了魯西地區(qū)太古宙變質(zhì)地層和巖漿巖及花崗質(zhì)片麻狀巖石的分期及變質(zhì)作用分期，對(duì)魯西早前寒武紀(jì)地殼演化進(jìn)行了探討[14,15]。

趙國(guó)春等將魯西和魯東分別劃歸東部陸塊和膠-遼-吉構(gòu)造帶[16-18]。侯貴廷等將魯西地塊劃分為西部的TTG類(lèi)巖區(qū)和東部的片麻狀二長(zhǎng)花崗巖區(qū)，新太古代末2個(gè)巖區(qū)焊接在一起[19]。宋明春將山東劃分為膠遼微陸塊、渤魯微陸塊和遷淮微陸塊，隸屬華北克拉通東部陸塊群。并且通過(guò)對(duì)沉積建造、巖漿活動(dòng)、構(gòu)造變動(dòng)等形成背景研究，提出了山東省不同地質(zhì)年代大地構(gòu)造單元組成和演化過(guò)程[20,21]。王世進(jìn)、陸松年等對(duì)魯西地區(qū)前寒武紀(jì)侵入巖系年代格架進(jìn)行了系統(tǒng)地厘定，獲得了大量精確可靠的同位素年齡數(shù)據(jù)，并將魯西新太古代巖漿侵入活動(dòng)劃分為3期[22,23]。李洪奎等對(duì)山東省大地構(gòu)造相進(jìn)行了劃分，提出了大地構(gòu)造演化發(fā)展經(jīng)歷了克拉通形成與裂解、穩(wěn)定陸表海發(fā)展和濱太平洋構(gòu)造活動(dòng)3個(gè)階段[24,25]。萬(wàn)渝生等通過(guò)同位素年代學(xué)研究把魯西太古宙花崗綠巖帶劃分為3個(gè)構(gòu)造巖漿巖帶：A帶—北東部的新太古代晚期(2490～2525Ma)殼源花崗巖帶；B帶—中部的新太古代早期(2600～2750Ma)古老巖石帶；C帶—西南部的新太古代晚期(2500～2550Ma)新生陸殼帶[26]。馮艷芳等將魯西陸塊早前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)劃分為新太古代早期T1T2G1組合(2741～2611Ma)、新太古代中晚期T1T2G1G2QM組合(2563～2500Ma)、古元古代早期G2QM組合(2496～2435Ma)3個(gè)期次[27]。王世進(jìn)、萬(wàn)渝生對(duì)泰山巖群年代地層格架進(jìn)行了細(xì)致研究，認(rèn)為主要由斜長(zhǎng)角閃巖、變質(zhì)超基性巖組成的雁翎關(guān)巖組、柳行巖組下部，形成于2.70～2.75Ga；主要由變質(zhì)碎屑沉積巖和BIF組成的柳杭巖組上部和山草峪巖組，形成時(shí)代為2.50～2.55Ga[28,29]。

2 魯西陸塊前寒武紀(jì)年代格架與構(gòu)造環(huán)境

2.1 主要地質(zhì)事件年代格架

魯西陸塊是中國(guó)早前寒武紀(jì)地質(zhì)研究的經(jīng)典地區(qū)之一，前寒武紀(jì)地質(zhì)記錄十分發(fā)育。該地塊是大陸高級(jí)變質(zhì)區(qū)，巖石以各種片麻巖為主，有的甚至是麻粒巖類(lèi)。既包括了太古宙的表殼巖(綠巖帶)，也包含了各個(gè)時(shí)期的變質(zhì)深成侵入體(花崗巖)。由于其變質(zhì)變形作用強(qiáng)烈，原生地質(zhì)和地球化學(xué)特征保存少、難恢復(fù)，使得對(duì)其研究變得十分復(fù)雜。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著SHRIMP技術(shù)在中國(guó)的推廣，許多學(xué)者在魯西地區(qū)進(jìn)行了有針對(duì)性的SHRIMP鋯石U-Pb定年工作，發(fā)表了一系列更為精確的測(cè)年數(shù)據(jù)?；谶@些高精度年齡數(shù)據(jù)，并參照各種野外穿插關(guān)系的判斷，將魯西陸塊前寒武紀(jì)年代格架進(jìn)行了重新構(gòu)建(表1)。

2.2 構(gòu)造環(huán)境判別

魯西陸塊前寒武紀(jì)變質(zhì)巖以變質(zhì)深成侵入體為主，其中絕大多數(shù)為花崗巖類(lèi)(圖2，表2)?；◢弾r類(lèi)構(gòu)造環(huán)境的正確判斷是分析魯西陸塊大地構(gòu)造演化的重要依據(jù)之一，因此該文采用巖石化學(xué)方法初步探討?hù)斘麝憠K前寒武紀(jì)變質(zhì)花崗巖類(lèi)形成的構(gòu)造環(huán)境。

前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)侵入巖可分為英云閃長(zhǎng)巖(T1)、奧長(zhǎng)花崗巖(T2)、花崗閃長(zhǎng)巖(G1)、花崗巖(G2)和石英二長(zhǎng)巖(QM)，不同的花崗巖類(lèi)的巖石組合，形成于不同的構(gòu)造環(huán)境，島弧環(huán)境為T(mén)1T2G1；大陸邊緣弧環(huán)境為T(mén)1T2G1G2；大陸碰撞環(huán)境則發(fā)育G2。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，T1T2G1組合可形成于不同的構(gòu)造環(huán)境，如大洋俯沖環(huán)境或下地殼玄武質(zhì)巖石的局部熔融。

表1 魯西陸塊前寒武紀(jì)SHRIMP鋯石U-Pb年齡

1—新太古代早中期泰頂TTG組合(含萬(wàn)山莊變質(zhì)超基性層狀侵入體)；2—新太古代中期新甫山TTG組合(含黃前變質(zhì)超基性層狀侵入體)；3—新太古代中晚期嶧山TTG組合(含南澇坡變質(zhì)超基性層狀侵入體)；4—新太古代晚期沂水-十里鋪TTG組合；5—新太古代晚期傲徠山二長(zhǎng)花崗巖組合；6—新太古代晚期四海山正長(zhǎng)花崗巖組合；7—古元古代早期紅門(mén)輝長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖組合；8—古元古代晚期摩天嶺二長(zhǎng)花崗巖組合；9—中元古代沂水陸核亞相；10—新元古代早期泰安古島弧亞相；11—新太古代晚期東平-棗莊古島弧亞相；12—新太古代晚期顏店古島弧亞相；13—新元古代昌樂(lè)-蒼山陸緣裂谷相；14—BIF鐵礦圖2 魯西陸塊大地構(gòu)造相簡(jiǎn)圖

將魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)巖石化學(xué)成分投點(diǎn)于An-Ab-Or和Q-Ab-Or圖解中(圖3、圖4)[27,48]，泰山巖套和新甫山巖套均為T(mén)1T2G1組合，具貧K2O的奧長(zhǎng)花崗巖演化趨勢(shì)。嶧山巖套為T(mén)1T2G1G2QM組合，沂水巖套為T(mén)1G1G2組合，其處于奧長(zhǎng)花崗巖演化趨勢(shì)和鈣堿性演化趨勢(shì)的過(guò)渡狀態(tài)。傲徠山巖套為G1G2QM組合，摩天嶺巖套為G2QM組合，其具富K2O的鈣堿性演化趨勢(shì)。

由SiO2-MgO和SiO2-FeO*/MgO圖解[49](圖5，圖6)[27,48]可以看出，魯西陸塊新太古代早期—中期的泰山巖套和新甫山巖套絕大多數(shù)T1T2G1巖石具有鎂安山巖性質(zhì)，屬于洋俯沖環(huán)境下形成的巖漿巖。新太古代中期—晚期的嶧山巖套和沂水巖套中，絕大多數(shù)T1T2G1巖石具M(jìn)A性質(zhì)，也屬于洋俯沖環(huán)境下形成的巖漿巖；部分G2和QM巖石則可能形成于下地殼底部的部分熔融。新太古代晚期的傲徠山巖套和古元古代晚期的摩天嶺巖套的G2QM巖石大多不具M(jìn)A性質(zhì)，是下地殼底部部分熔融形成的巖漿巖。

(A)新太古代早-中期泰山巖套;(B)新太古代中期新甫山巖套;(C)新太古代中-晚期嶧山巖套;(D)新太古代晚期沂水巖套;(E)新太古代晚期傲徠山巖套;(F)古元古代晚期摩天嶺巖套；An—鈣長(zhǎng)石；Ab—鈉長(zhǎng)石；Or—正長(zhǎng)石圖3 魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)An-Ab-Or圖解*山東省地質(zhì)調(diào)查院，楊恩秀、張春池、李慶平等，1∶25萬(wàn)淄博市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2003年。*山東省地質(zhì)調(diào)查院，宋明春、李遠(yuǎn)友、戰(zhàn)金成等，1∶25萬(wàn)日照市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，2002年。(圖3—圖6底圖均源自馮艷芳[27])

(A)新太古代早-中期泰山巖套;(B)新太古代中期新甫山巖套;(C)新太古代中-晚期嶧山巖套;(D)新太古代晚期沂水巖套;(E)新太古代晚期傲徠山巖套;(F)古元古代晚期摩天嶺巖套；Q—石英；Ab—鈉長(zhǎng)石；Or—正長(zhǎng)石圖4 魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)Q-Ab-Or圖解

K2O的富集程度和K2O/Na2O比值可作為陸殼成熟度的標(biāo)志之一[27]。一般來(lái)說(shuō)，玄武質(zhì)洋殼在貝尼奧夫帶向陸殼下俯沖到一定深度而發(fā)生部分熔融，首先產(chǎn)生低K2O的T1T2G1組合，T1T2G1在陸殼底部熔融產(chǎn)生逐漸富K2O的T1T2G1G2組合，最終產(chǎn)生富K2O的G2QM組合。其中T1T2G1屬于新生的初始不成熟陸殼，T1T2G1G2是過(guò)渡性的半成熟陸殼，富K2O的G2QM是最終形成的成熟陸殼。魯西陸塊早前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)組合特征指示，該區(qū)具有從早期不成熟陸殼向晚期成熟陸殼演化的地球化學(xué)特點(diǎn)(表2)。

表2 魯西陸塊早前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)劃分及其構(gòu)造環(huán)境

(A)新太古代早-中期泰山巖套，(B)新太古代中期新甫山巖套，(C)新太古代中-晚期嶧山巖套，(D)新太古代晚期沂水巖套，(E)新太古代晚期傲徠山巖套，(F)古元古代晚期摩天嶺巖套；MA—鎂安山質(zhì)巖石系列；A—安山巖質(zhì)巖石系列圖5 魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)w(SiO2)-w(MgO)圖解

(A)新太古代早-中期泰山巖套;(B)新太古代中期新甫山巖套;(C)新太古代中-晚期嶧山巖套;(D)新太古代晚期沂水巖套;(E)新太古代晚期傲徠山巖套;(F)古元古代晚期摩天嶺巖套；LF-CA—低鐵鈣堿性系列；CA—鈣堿性系列；TH—拉斑玄武巖系列圖6 魯西陸塊前寒武紀(jì)花崗巖類(lèi)w(SiO2)-w(FeO*)/w(MgO)圖解

3 大地構(gòu)造演化

3.1 中太古代——陸核形成階段

2800Ma以前，原始地殼在一種類(lèi)似多島洋的環(huán)境下受地幔熱柱影響產(chǎn)生了早期巖漿作用，一部分巖漿侵入到地殼中形成嚴(yán)家官莊超基性巖，另一部分噴出地表形成了魯西陸塊最老的表殼巖——沂水巖群，沂水古陸核由此形成。

古陸核形成之后，原始地殼與洋殼由于強(qiáng)烈俯沖、碰撞、拼貼，產(chǎn)生了大量TTG花崗巖類(lèi)，原始陸殼在垂向和橫向上不斷增生。魯西新太古代陸殼演化大致分為3個(gè)階段(圖7)。

圖7 魯西陸塊前寒武紀(jì)大地構(gòu)造演化序列圖

3.2 新太古代——陸殼增生階段

第一階段為新太古代早期—中期。魯西地區(qū)經(jīng)歷了2次伸展-擠壓構(gòu)造活動(dòng)旋回。地殼伸展時(shí)，幔源巖漿侵位形成超基性層狀侵入體，伴有火山噴發(fā)形成表殼巖系；地殼擠壓時(shí)，原始洋殼發(fā)生俯沖，俯沖洋殼部分熔融產(chǎn)生大量T1T2G1花崗巖類(lèi)，大致呈NW走向分布于泰山—徂徠山—蒙山一帶，構(gòu)成洋內(nèi)島弧。第一次伸展-擠壓構(gòu)造旋回形成了萬(wàn)山莊變質(zhì)超基性層狀侵入體、泰安古島弧亞相～2700Ma的表殼巖和泰頂TTG組合，第二次伸展-擠壓構(gòu)造旋回形成了黃前變質(zhì)超基性層狀侵入體和新甫山TTG組合。此階段的陸殼性質(zhì)為原始不成熟陸殼。

第二階段為新太古代中期—晚期。魯西地區(qū)再次經(jīng)歷伸展-擠壓構(gòu)造活動(dòng)旋回。伸展構(gòu)造活動(dòng)期，幔源基性—超基性巖漿侵位，形成南澇坡變質(zhì)超基性層狀侵入體；同時(shí)發(fā)生火山噴發(fā)—沉積作用，形成東平-棗莊古島弧亞相、顏店古島弧亞相中2520Ma的表殼巖和BIF。擠壓構(gòu)造活動(dòng)期，洋殼向陸殼下俯沖，原始陸殼增生加厚，魯西地區(qū)處于大陸邊緣島弧環(huán)境。俯沖洋殼熔融產(chǎn)生的T1T2G1和下地殼T1T2G1熔融產(chǎn)生的G2QM巖漿侵入，形成大量T1T2G1G2QM花崗巖類(lèi)，空間上大致呈NW向分布于肥城—泗水—棗莊一帶，形成嶧山TTG組合和沂水-十里鋪TTG組合。此時(shí)的陸殼逐漸向富K2O演化，為半成熟陸殼。

第三階段為新太古代晚期。在持續(xù)擠壓環(huán)境下，洋殼俯沖殆盡，魯西地區(qū)大地構(gòu)造演化進(jìn)入陸-陸碰撞階段。此時(shí)產(chǎn)生的花崗巖類(lèi)只有下地殼T1T2G1熔融產(chǎn)生的G2QM巖漿，空間上大致呈NW向分布于章丘—沂源—沂南一帶，形成傲徠山古同碰撞巖漿雜巖亞相、四海山古后碰撞巖漿雜巖亞相。四海山正長(zhǎng)花崗巖組合的形成，代表著魯西陸塊完成了初步克拉通化，陸殼演化達(dá)到了成熟陸殼程度。

3.3 元古宙——大陸裂解階段

古元古代早期，隨著地殼拉張，紅門(mén)輝長(zhǎng)巖-閃長(zhǎng)巖組合沿構(gòu)造薄弱的韌性剪切帶侵位，直到古元古代晚期裂谷閉合，摩天嶺二長(zhǎng)花崗巖組合侵位，魯西陸塊第二次克拉通化完成。之后魯西陸塊主體處于造山隆升階段，遭受剝蝕。晚青白口世至早震旦世，地殼沿現(xiàn)在的沂沭斷裂帶附近被拉開(kāi)，形成沂沭海峽[20]，沉積了昌樂(lè)-蒼山陸緣裂谷相。

晚震旦世沂沭海峽上升為陸，沉積缺失。早寒武世以后，地殼沉降，海侵開(kāi)始，魯西陸塊進(jìn)入穩(wěn)定地臺(tái)發(fā)展階段。

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Precambrian Tectonic Evolution of Luxi Landmass

GENG Ke1,2,3, LI Hongkui1,2,3, LIANG Taitao1,2,3, ZHUO Chuanyuan1,2,3, ZHANG Yubo1,2,3

(1. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Jinan 250013, China; 2 Shandong Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources Utilization and Metal Mineralization, Shandong Jinan 250013, China; 3. Key Laboratory of Geological Processes of Gold Mineralization and Mineral Resources Utilization Subordiated to the Ministry of Land and Resources, Shandong Jinan 250013, China)

Luxi landmass is one of the hot areas for studying Precambrian in China. Division and tectonic evolution of Precambrian granite greenstone belt terrane have always been paid more attention by scholars. In recent years, through systematic collection of Precambrian SHRIMP zircon UP-b dating data of Luxi landmass, by using chemical data of Precambrian granite rocks in Luxi landmass, tectonic environment of its formation has been discriminated. In this paper, tectonic research results in China and abroad have been summarized comprehensively. On this basis, formation and evolution of Precambrian continental blocks in Luxi crust have experienced three stages, they are Archean continental nucleus formation stage, Neoarchaean-continental crust accretion stage and Proterozoic-continenetal breakup stage.

Precambrian; tectonic phase; SHRIMP zircon U-Pb dating; tectonic evolution; Luxi landmass

P542

：A

2013-02-01；

：2013-12-05；編輯：王秀元

項(xiàng)目來(lái)源：全國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目之山東省成礦地質(zhì)背景研究(1212010813014-01)成果

耿科(1982—)，男，山東淄博人，工程師，主要從事成礦地質(zhì)背景研究、地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及礦產(chǎn)資源規(guī)劃編制工作；E-mail:gengke@126.com。