脱硅作用与_剪切型_金矿的形成_许志琴
第 29 一
30
地 学研 究
号
D IX U E Y A N JI U
19 7
年
脱硅 作 用 与
“
剪切型
邱小平
,
”
金 矿 的形 成
许 志琴
张 建新
北 京 1 0 0 0 37
( 中 国地 质科 学院地质 研 究所
摘要
产状和规 模
.
韧性剪 切 带的变 形 变质 作用 控 制着
,
一
“
剪 切型
”
金矿 床的成矿 过程
.
、
矿 体的 分布
,
、
韧性 剪 切 带也是 金矿 质 运 移 的通 道和 沉 淀场所
,
在剪切 带 由 韧性 到脆性形 变
.
,
由进 变质到退 变质 的转化 过程 中
一 步发 生 水一 岩反 应
金元 素通 过 剪切 带 的流 体作 用从矿源层 中活 化和 迁 移
,
.
进
常析 出大量 的 硅 质
”
并 与 金及硫 化物 一 道在剪切带微裂 隙中沉 淀成矿
这个过程称 为
“
剪切 型
金矿 床成矿的脱 硅 作用
脱 硅 作 用
在 一 定 的温度 和 围压 条件 下 当应 力 差超过 岩石 的屈 服强 度时 岩 石 就会 出现 塑性 变
形
, , ,
相应 发 生 绿 片岩相 变质作 用 ; 随着温 度 的继 续 升高
,
,
递进变质 为高 角闪岩 相 和麻粒 岩
,
相时
岩石 大量脱 水 并发 生硅 酸盐 矿 物 的裂解 作用
。
,
形 成含 硅 质 的深部流体
、
萃 取 岩石 中
Ca
、
] 5 的金 矿质 I
这 种来 源于 硅 酸 盐 矿 物 的石 英
.
,
因 含有较多 的 K
Na
、
I A
,
、
e F
、
i 等杂 质 T
,
具 有多 峰热释 发 光特 征
, ,
因此
,
] 4 可 以用 热释 发光 法 区 分含 金与不 含 金石 英 l
,
。
在 韧性 剪切带中 布 丁化
,
由于深部流体的参 与
韧性 剪切 带 内还 存在 大 量硅 质 脉
硅 质 脉是 由具 有 中
、
促使 局部熔融作 用 的发 生 形 成长 英质 脉 一 般 沿着 叶理 面 发 育 在剪切 滑 移 过 程 中进 一 步褶 皱
,
.
.
、
并切 割 了早 期 生 成 的长 英质 脉和混 合岩 脉
.
低温 组 构 特 征 的 构 造 重 结 晶 石 英颗 粒组 成
,
,
也含有 无 组 构特 征
“
、
后 期 静态重 结晶 作用 形成 的 多 边形 石 英 晶 粒 大 量石 英 脉 的出现 被 称作 为 脱 硅 作用
”
(或
析 硅 作用 )
,
其 生 成原 因 除 了硅酸 盐 矿物 的 裂解作 用 外
,
还 有 些 是 随着 剪切应 变 作用后 期
.
的温 压 降低产生 了退 变质 作 用 流体与 原岩 的相互 作 用 及化 学反 应 ( 渗透 交代 ) 生 成新 的
变质 矿物组 合及 富含水 和挥 发分 的矿物 过 程 中出现 的石 英 在 麻粒 岩 相及角 闪岩相岩 石 组
成的 剪切带 中 由 单斜 ( 或斜 方 ) 辉石 角 闪石 黑 云 母矿 物组合或角 闪石 绿 泥 石 矿物组 合
, 一 一 一 ,
形成 于退 变质过 程 的 同时 析 出 大 量 方辉 石 及 斜长石 与 流体 的 作 用 造 成
,
1 0 5
:
和
c
a
+ 2
;
在 由麻粒 岩 相岩石 组 成 的剪 切 带 中 斜
+ +
,
H 十
和 N
+ 相 互 反应 而 产 生石 英 角 闪石 钠 长石 矿 物组 a
,
合 ; 在 花 岗质 韧性 剪 切 带 中
石 英 碳 酸钙
一 个原 因
.
,
斜 长 石 和 钾 长 石 的 退 变质 作用
可变 为
:
“
白云 母 黑 云 母
一
-
一
”
组 合; 因 此
,
1 0 退 变质 作用 是 韧性 剪切 带 中富含 5
( 以石 英形 式 存在 ) 的
19 9 7 年
许志琴 等: 脱硅 作用与
“
剪切 型
”
金矿的形 成
二
大 陆科 学钻探 的 成果表 明 少
H
:
,
、
剪切 带中的流体作用
在 地 壳中扮 演 重要 角色 的流体
。
,
,
随着深 度 的增 加 不 是 减
,
而是增多
,
运 移方 式 由裂隙运 移变 为颗 粒边 界及 晶格 内运 移 因此
, ,
.
并 且发现流 体中 N :
、
及 C H ; 以 及金 属元 素 的含 量也 增 多 ( 来源 于地 慢 )
、
。
流体 不 同规模 地 广泛 作 用
,
于岩 石 圈 的不 同层 次 从微 观 的 晶格到大 的岩 石 圈 板块
,
、 、
流体 的成分 和 流体 压力 对 晶格位
,
错 岩石 裂隙 以 及 剪 切带 的规 模 都起 着控 制 作用 不 论是 大 气来 源还 是岩 浆来 源的 流体 在造 山 事件 中 通 过压 实作用 脱 水反 应 熔 融作 用及 排气作用 方式 被释 放 出来 经 过 对
流
平流 渗 滤及 晶 内扩 散发 生 流 动作 用 流体 运 移 距离 可 从晶 体 内部 运移 到数 百 公 里 j ; 不 同规模 的剪切 带 为 流体运 移 提供 了 良好的 通 道 I
.
、
、
.
,
剪 切带 既是 流体 运移 的 通道 也是 流 体发 生 作用的 主要场 所 在剪切 带 的变质变 形 作
,
.
流体 与岩 石 发 生 相互 作用 物 质组 分发 生变 化 一 些 元 素被带 出和带 人 其表 现 为退 变 质 作 用 碱 交代 作 用 脱 硅 作用 碳 酸盐 化作 用 以 及长 英质 硅 质 脉和 条带 的 生
用过 程 中 成等
. 、 、
,
,
,
,
、
、
同时 通 过 对野 外变 形 岩石 观 察 和室 内高 温高 压 蠕 变实 验研 究
:
,
,
流体 对岩 石 变形 的
, , 一
影 响主 要 包 括
水解 弱化 作 用 与压 溶作 用
,
以 及重 结 晶和恢 复 作 用
并促 进 位错蠕 变 扩 散蠕 变 颗 粒 边界 蠕 变 从而 影 响岩 石 的剪 切强 度 晶 格优 选 方位 脆 塑性 转化及 其 它
、 、
,
,
流变学 参数
.
性 质及 起 源 作用 于地壳 及 岩石 圈 剪切带 中的 流体成 分 以 H Z O 和 C O : 为主 常含 有 百 分之 几 溶 液 相 的硅 酸盐 成分 具 大 规模 搬运 碱金 属 碱 土 金 属 铁镁 成分 大离 子亲 石 元 素 和稀 土 元
, ,
、 、 、
( 一 ) 流体的成 分
、
一 素 的能力 这 种 以 H ZO C O : 为主 的流 体在超 临 界 状态 下具 相 当强 的 氧化 和 使成矿 元 素 活 Sb 化 迁移 的能 力 它 们 通过 岩石 圈 剪切 作用 能把 A u l 和 S 等元 素从 下 地壳 和上 A
.
、
,
、
、
8 地 慢 搬 运 到 上 部 地壳 1
,
因 此 这 些 元 素在 地壳浅层 次 中相 对 富集 在 地 壳 和 岩石 圈 的不 同
,
。
层次
,
流体 的成 分和性 质 有所 不 同 : 在上 部 地壳
:
.
流体 以
H ZO
为主
,
而 一 般 认 为下 地 壳
流体 富 含 c o
si
。
流体 有 多种 来 源
,
可 能 来 自 于 大 气 水 或 者 来 自于 下 地 壳 和 上 地 慢 的 排 气 作 用
,
.
s n d e ( g a g ) 有 助于 发 生 低 温高 压 变 质作 用或 地 壳局部熔 融 的流体 可能 来 源于 俯 冲带洋
壳 玄武 岩和 沉 积物 的 脱水 下 地 壳 富 C 0
盐 流体
,
2
流体 可 能 来源 于 深 部拉 伸作 用 释 放 的 软 流 圈碳酸
、
或来 源 于 不 同 岩 石 圈层 次 的 碱性 玄 武岩
:
金 伯利 岩
、
碳 酸 盐 熔融 体 结晶 过 程 中分
:
离的
CO
.
气 体或 埋藏 的 碳酸 盐 分解 析 出 的
CO
:
,
及 富含
:
CO
的深部 岩石 圈的 亚 固 相 排 气
.
作用
海相 碳酸 盐 的俯 冲也 可 能 作为流 体富 C O 的重要 富集 机 制
( 二 ) 韧性剪 切 带中岩石 一流 体相 互 作用 方式
.
韧性 剪切 带是 造 山 作 用或 其它 构造变 形 事件 的产 物 它 既是 流体 运移 的 主要 通 道 也 是流体 岩石 发 生 相 互 作用 的 主 要 场 所
一
.
,
这 些 作 用 表现 为 : 剪 切带 中的退 变 质作 用
、
、
碱交
代作 用
、
脱 硅作 用
,
、
碳酸 盐 化 作 用 以 及长 英 质条带
.
硅 质 条带 的 生 成 等
, ,
.
发育 于 滇 中地 区
, ,
下 元 古界
哀 牢 山 群深 变质 岩 系 中的哀 牢 山 韧性 平移 剪 切 带 垂 直 剪切 带 走 向 矿 物 成 分
¹
和 含量 呈 现 有规 律 的 变化
石 英:
由剪 切带 边 部 至 中心
含量 逐 渐 增 加
在 剪切 带 中
地 学 研 究 心 部位
,
第
.
2 9 一 30
号
石 英 的最 高含量 达 7 0
,
%
,
而且 绝 大部分为 同构造重 结晶 石 英颗粒
,
.
º 长石 : 和
,
其 含量减 少; 斜 长石 成分 由剪切 带边 部 的 一 一 奥长 石 中长石 至 接 近 剪切带 中心 部位的钠 长 石 奥 长石 » 云 母 : 由剪切 带边 部 至 中心 黑云 母含 量逐渐 增 加 在接 近 剪切带中 心 部位 含 量高 达 2 0 % 但 至 剪 切带 中心 黑 云
石 英 呈现 相反 的变 化 规 律
,
随着 剪切应 变 增强
,
,
,
母逐 渐被绿 泥石 ( 部 分为黑硬 绿 泥石 ) 取代 随 着黑 云 母 含量逐 渐减少
。
,
渐增 加
变增 强
,
因 而在 剪切 带 中心 部位
,
、
,
片状矿 物几 乎全 部 由白 云 母组 成
, ,
.
¼
白云 母含 量却 逐 角闪石 : 随着 应
.
0 % 至 剪切 带 中心 基 本消 失 角 闪石 含 量逐 渐降低 剪切 带边 部其最高含量 为 1 这 些 表 明退 变质 脱 硅及 碱 交代作用 可 通过 剪切 带 内矿 物 成分及
含量 的变化 明显 表 现 出
,
来
.
金元 素通 过剪 切带的 流体作用从矿 源层 中活化 和迁移
生 退变 质作 用
,
,
随着进 一 步的水
一
岩 反应 产
从而 使金 矿 质富集成矿
.
三
( 一 ) 石 英一
“
、
“
剪切 型
”
金矿 的成 因
-
食要 的载 金 矿物
,
、
许 多 剪 切 型 金 矿床 的矿 体 都产在 韧性 剪切 带脆性裂隙中充填 的石 英 脉 石 英透
9 % 以 上 并伴 镜体或其他 形 式的 硅质析 出物 中; 矿 石 中石 英含量 变化较 大 最多 可达 5 有 少量绢 云 母 绿 泥 石 电气 石 等 脉石 矿 物 金 属矿物 以 黄铁矿 毒砂 黄铜矿 闪锌 矿
, ,
、 、
.
”
、
、
、
及 方铅矿 等居 多
.
广 东河 台金 矿 的金 大部 分赋 存在 石 英中
,
.
,
少数 赋存 在黄铜 矿
闪锌 矿及 方铅 矿 等硫化 物 之 中 但 含金 石 英 和含金 硫化 物 紧密共 生 二 及变形 相一 般具 有下 列两 种 类型
1
.
黄铁 矿 含 金石 英 的矿 物相
、
、
脉石 乳 白色 块状 构造 具 贝 壳状 断 口
, ,
,
由石 英集合体组 成
,
早期 形成 的脉 石 英 由于 剪切
,
.
应变 而强 烈变 形 型布 丁
,
或褶 皱 或布丁 化 沿剪 切滑移 方 向强 烈拉 长 在 应变 较小 时形 成 双 凸 ] l 石 英 脉 中石 英 在应 变增 大时 则变为骨 型布 丁 ; 这些 布丁 构造均 具不 对称组 构 [
,
,
、
,
颗 粒或被 强 烈拉伸
.
具 变 形纹
,
,
为低温 高剪 切 应 变产 物; 或呈 矩形
。
,
具亚 晶 粒构 造
,
,
是温
,
度 升高 的象征 这 两 种 石 英大 都具 明显 的 优选 方位 后 期形 成的脉 石 英 变形 较弱 无 组构 有的还 与早 期叶理 截 交
2
.
其数 量 较 大
由微 晶 ( 半 径
, ,
,
但 含金 品 位 较 低
l
。
微 晶石 英
,
砂 糖 状或 浸 染 状
呈 烟灰 状
, ,
到几 微 米 ) 石 英集合体组 成 含有 微粒 硫化 物时 则
.
强 烈糜棱 岩化
。
10 或 者 由 于 糜 棱岩 化作 用 形 成 的 溶液使 5
,
:
重新 沉淀
,
。
此类 石
,
英具 强 烈 塑性 变形 有 明显 组 构 也 可 破 碎 成多 角状 在 金 矿床 中含 量 较 少 但 品 位 较高
往往 构成 主要 工 业 矿体
(二 )
1
.
“
剪 切型
”
金 矿 形 成条 件
一
温压 条件
15 k m
,
0 韧性 剪切 带形 成深 度一 般 为 1
. 2 压 力为 0
一
1 oG Pa
.
,
温度 3 5 0
一
40
℃
.
O
邱 小 平等
,
19 9 3
,
粤 西 河 台地 区 金 矿 大 比 例 尺 成 矿 顶 测
,
地 质 矿产 部定 向研 究项 目 报 告
.
1 99 7
年
”
: 许志 琴等 脱硅作用与
“
剪切 型
”
金 矿的形 成
,
“
0 剪切 型 金矿 床 成矿 温 度一 般低 于 3 5
.
.
℃
,
成矿 压 力 也较低
,
甚至到 5 0 MP a
”
,
显然 金
,
矿成矿 过 程是 个 退变质过 程
,
通 过大量包裹体测
温 表 明
、
“
剪切 型
金 矿是 中低 温矿 床
,
3 0 ℃ 左 右 的变 质温 度 对 金 矿 富集 最有利
、
如 美 国西 部科 迪 勒拉的金矿 床 受 第三 纪 的滑 脱
, ,
剪切带 控 制 据 5 0 个 石 英 方解 石 萤 石 及 重 晶石 中包裹体测 温 数据 确定 滑脱 剪切 带 一 3 0 ℃ 更上 部 为 巧 O 一 2 5 形 成温 度 为 3 0 0 一 3 5 0 ℃ ; 靠近 剪 切带 上 盘 为 2 2 0 0 ℃ 最 3 ℃ . 1 佳 的金 矿形 成温 度 为 0 我 国 广东 河 台金矿 的 6 2 个 样 品 的包 裹体 形成 温度 集 中
.
,
于 15 7
2
.
一
37 5
℃
,
而 矿 体 中心 部 位较 两 侧温 度高 5 0 ℃。
一
.
内蒙古 色尔腾 含 金 剪 切带 中 的
0 包体研 究确 定 的成矿 温 度 为 3 6
盐 度条件
40
℃
.
在 常温 常压 下异 常 稳定 并具 有 灿烂 夺 目的 色 彩 因 而成 为 贵金 属 在低 盐度 还 原 环境 下 金元 素化学性 质稳定 然 而在高 盐度氧化 环 境 r W in 19 8 6 s ( 中金 元 素 活 泼 常 呈 各种 络合 物形 式 迁 移 J ) 在 研究科 迪 勒拉 的 金 矿 床 k in
,
.
金是 具 两 重性 地 球化 学性质 的元 素
,
,
,
,
.
.
2 时认 为 较 热 的 卤水条件 对金 矿成 矿有 利 因 为在那 里 测 出 成矿溶 液 的含盐 度 为 1
, ,
.
5 %
-
20 . 5 %
,
是 高盐度带
,
.
这 种热 的高盐 度 同生 水
,
.
,
由于 剪切 带上 盘 的前缘侧 向压 实
.
,
而从 围
岩 中被挤 出来 沿 着 薄弱 带迁 移 它们所 携 带的金属 又优 先地 被 淋滤
,
.
而金 矿 质沉 淀时 的
,
流体 一 般 都是 低盐 度 的 所 以 作为金 的迁 移介 质 的成矿 流体 具 有较 高的 盐度 而 金矿 质 成矿时 的流 体则 常常 是低 盐度
3
赋存条件 剪切 带 中大部分 金赋 存 在硫 化 物和 石 英 内
.
,
3 金 在 石 英中常 以 裂隙 金和 包体 金 产 出 1
,
.
石 英和 硫化 物可 沿剪 切带 中的微 裂隙 及 叶理 面沉 淀 特别 是 由于后 期构 造形 变 使 叶理 面 再
次 张开
易被流 体 中的 金矿 质所 充填 结 晶的硫化 物 矿物 如 黄铜矿 和 黄铁矿 晶粒受 剪切 和 一 拉 伸应 变 时 可 产 生 几 微 米宽 的扭 张 裂 隙 当含 有金 硅 质介质溶 液通 过 裂隙时 便会 发 生 热液交代作用 沉淀 出 金矿 质 含 金的 硫化 物也 可赋 存在 石 英脉壁 不 同岩性 界 面 和 变形
,
.
,
.
,
.
、
强 烈 的部 位
4
.
.
构造 条件 根 据 金矿 形 成的 温度 盐 度 变 质条 件和 赋存 状 况 结 合 国 内外 某些 剪切 带 金 矿 资料 以 及 国 内 几 个 剪切 带金 矿 的 初步 观 察 将有 利于 金矿 形 成 的 剪 切 带划 分 以 下 4 种 类 型 :
、 、
,
,
,
(l ) 上 部脆 性
、
下 部韧 性 的脆 韧性 剪切 带
, ,
一
以科 迪 勒拉 金 矿 床 为 例
.
,
滑 脱剪 切 带发
生
在前 寒武 系变 质杂 岩及 上 覆 盖层 之 间 及多 米诺 断层 系组 成 岩组 成
, ,
.
为第 三 纪发 育 的伸展 型 剪切带 上 盘 由铲 式 正 断层
一
, ,
.
拉伸 达 10 % 4 0 % 侧 向位 移 0 滑 脱 带 由角 砾 岩 及 脆 裂 4 k m 并强 烈热 液 蚀 变 下 盘 为具 水平 叶理的糜 棱岩 带 由于上 盘 为脆性 变形 域 渗 透
, , ,
。
性强 与 大气降水 体系相 连接 构 成氧化 循 环体 系 ; 下盘 是 塑性变 形 域
,
.
为封 闭 还 原体 系 开 放 与封 闭体 系交 界 的 滑 移 面 便成 为含 矿溶 液沉 淀 聚集 的 有 利场 所 含矿 溶 液 还可 通过
上 部开 放 系统 使 金 矿 沉 淀 在被 交代 的 活 性 岩 层
、
裂隙 脉
一
、
铲 式 断层 的 角砾 岩及 撕 裂 断层
.
中
.
包体 测温 表 明
:
30
℃ 左 右 的 成 矿温 度与脆
韧 剪切 变形 阶段 的 形 成 温 度 一 致
.
吴梦
一
,
1, 38
.
,
河 台金矿 石 英中 流体 包裹 体 及其 在探讨 矿 液 来探 和成矿 机 制 中的应 用 ;
J 东 地 质科 技快 报
‘
’
,
第
5
期
,
第 23
28
页
地 学 研 究 2 )上 部韧性 (
、
第
29 一 30
号
下 部 脆性 的脆
。
“
一
矿
,
】
.
上 部 ( 片岩 : ) 为由
A
・
韧性剪 切 带 以川 西 木里 下 奥陶统的滑脱剪切 带 为 型 褶皱 南 北 向拉伸线 及密 集劈 组 成 的塑性 变 形
、
域 下 部为 由石 英 岩 及玄 武岩 (呀 ) 组 成 的弱变 形及 脆性 变形域 金 和石英 及 硫化物 常富
,
耽
.
集在两 变形域之 间的 滑脱 界 面上 3 )具 糜棱 岩 的韧 性剪 切带 以 浙江遂 昌治岭 头 含金糜棱岩带 为例 (
, , ,
。
为 平移 型 韧性剪 切 带 发育在 华 夏古陆的 前震 旦 系陈蔡群 中 原变 质相 为角 闪岩相 退变 质作 用使角 闪岩
相变 为绿 片岩相
生
。
,
大量脉石 英的 存在 有利 于金 的富集和沉 淀 部分 金还 与毒砂 和硫化 物 共 川西 北 东 北 寨金 矿可 能为此 种类 型 剪 切带 所控 制
,
。
,
4 )复 合 型 剪切 带 (
.
石 炭系 一 二 叠
系自北 往 南推覆 在三 叠 系复 理石 岩系之 上
逆 冲同时及 稍后 又 叠加 了 SN 向断裂带 的平 移
作用
,
为平移 推覆 系控 矿
一
四
韧性 剪 切带 的变 形
,
、
结
“
论
”
、 、
一
变 质作用 控制 着 剪切 型 金矿 床 的成矿过 程 矿 体 的分布 产
.
状和 规 模 也是金 矿质 运 移 的通 道 和沉 淀场所 剪 切带 深部 由于 地慢 和下地 壳 的排气 作 用 和变 质脱 水作 用
蠕变
, , ,
形成 富含 C O : 和
一
H20
.
的 深部 流体
,
通 过 水解 弱化作 用
, ,
增 大 剪 切 带 的 变形 变 质 强 度
,
在剪 切带 由韧 性到 脆性形 变
促进 岩石 位 错 由进 变 质到退 变 质 的
这个过 程称 为 剪 切
,
,
转化 过程 中
金元 素通 过 剪切 带的 流体 作用 从矿 源 层 中活 化 和迁 移 进 一 步 发 生 水 一 岩 反 应
常析 出大 量 的硅 质 与金 及硫化 物在 剪切 带微 裂隙中沉 淀成矿 型 金矿 床成 矿 的脱硅 作用
”
.
,
.
“
对金矿 形成有利 的 剪切 带具 有 以下 特 征 : ¹ 条件下 生 成 的脆
一
0 在1
一
15 k m
深度
35 0 o C
左右 的温 度
,
韧性 剪切 带或 脆韧性复 合剪切带;
º 高级变 质岩 石 中的 韧性 剪 切 带
由于 退 变质 而 变 成绿 片岩 相 ; » 含 大量 脉石 英及 硅 质析 出物 的具 糜棱 岩的 韧性 剪切 带 或
脆
一
韧 性剪 切带
。
参 考 文 献
许志 琴
,
9 84 1
,
地壳 变形 及 显徽构 造
、
.
地 质出 版社
一
.
许志 琴
邱 小平
、
侯立 玮 何群
199 3
n
,
王宗 秀
19 、
,
,
19 2
,
中 国松播 甘孜 造 山带 的造 山 过 程
,
.
地质 出版 社
.
.
、
,
粤西 河海 金矿 与胶 东 金牛 山 式金 矿 成矿地 质特 征对 比
东北
en
、
广东 地质
.
,
第
s
6
.
卷 第4 期
,
.
胡大 千
Qi
u
,
,
石英 热释 发 光与 金矿 找矿
4
,
内蒙 古地 区 青 年地质 工 作 者科 学研 究论 文集
n :c
吉 林大学 出版社
s u
.
X ia o Pi g
,
9
一
,
“
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,
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一
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19 9 7 年
: 许志琴等 脱硅作用 与 剪 切型
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金 矿的形成
12 7
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