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文档简介

1、岩石学复习(fx)纲要答案1.沉积岩(sedimentary rock):它是在地壳表层的条件下,由母岩的风化产物、火山物质、有机物质、宇宙物质等沉积岩的原始物质成分,经过搬运(bnyn)作用、沉积作用以及沉积后作用而形成的一类岩石。沉积岩石学(sedimentary petrology)是研究沉积岩(物)的物质成分、结构构造、分类及其形成作用以及沉积环境和分布规律的一门(y mn)科学。2. 陆源物质母岩的风化产物 生物源物质生物残骸和有机物质 深源物质火山碎屑物质和深部卤水 宇宙源物质陨石3.风化作用(weathering)是地壳最表层的岩石在温度变化、大气、水、生物等因素的作用下,发生机

2、械破碎和化学变化的一种作用。风化作用三种类型:物理风化作用(physical weathering):发生机械破碎而化学成分不改变。化学风化作用(chemical weathering):母岩发生氧化、水解、溶虑等化学变化而分解,形成新矿物。生物风化作用(biological weathering):常常伴随物理风化和化学风化。4.常见矿物抗风化能力:石英(quartz)长石(feldspar)(钾长石多钠的酸性斜长石中性斜长石多钙的基性斜长石)云母(mica)(白云母黑云母)5.角闪石辉石橄榄石 各种粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母等)在风化带中相当稳定。各种碳酸盐矿物各种硫酸盐矿物重矿物

3、(heavy mineral):锆石、金红石、电气石等较稳定6.最易转移元素:CI,Br,I,S易转移元素:Ca,Mg,Na,K可转移元素:Mn,Si(硅酸盐),P ,Cu略可转移元素:Fe,Al,Ti,基本不转移元素:Si(石英)7.母岩风化的四个阶段:(1)破碎阶段(碎屑阶段)(2)饱和硅铝阶段(3)酸性硅铝阶段(粘土型风化作用)(4)铝铁土阶段(红土型风化作用)8.母岩风化产物的类型 (1)碎屑残留物质(2)新生成的矿物(3)溶解物质9.风化壳(Weathering crust):由风化残余物质组成的地表岩石的表层部分,或者说已经风化了的地表岩石的表层部分。10.雷诺数(Reyonold

4、sNumbers):雷诺数(Re)= 惯性力/ 粘滞力Re = 1时,流动呈层流Re = 140时,在颗粒背后会出现背流尾迹Re 40时,出现“卡门涡街”,紊流(涡流)佛罗德数(FroudeNumbers)数:佛罗德数Fr = 惯性力/ 重力Fr1,急流,超临界流,水浅流急Fr=1,临界流.Fr2(2.5),陡坡倾向指示水流方向;波痕指数RI5(815);波谷比波峰粗。成因:由定向流动的水流形成,见于河流和存在有底流的海湖近岸地带。浪成波痕(wave ripple)成因:由波浪产生的动荡水流(shuli)形成,常见于海、湖浅水地带。特点:(1)对称波痕波峰尖锐(jinru),波谷圆滑,波脊多平

5、直,部分分叉,波痕指数RI=413(多为67);不对称波痕与流水波痕类似,峰谷均圆滑,不对称指数RSI1.13.8,波痕指数RI=516(多为68)。(2).不对称波痕与流水波痕类似(li s),峰谷均圆滑,不对称指数RSI1.13.8,波痕指数RI=516(多为68)。(3)风成波痕(aeolian ripple)成因:由定向风形成,常见于沙漠、海、湖滨岸的沙丘沉积中。特点:波峰波谷圆滑(?)开阔,峰窄谷宽;呈不对称状,不对称度比流水波痕更大,陡坡倾向与风向一致;波痕指数RI=1070;波峰粒度比波谷粗。27.槽痕与槽模(flute mark and flute cast)水流在泥质沉积物表

6、面冲刷而形成的不连续的长形小凹坑为槽痕。凹坑最深可达几厘米,长从几厘米到几十厘米不等。其上游端陡而深,向下游变宽变浅,逐渐与沉积物表面齐平。槽痕被砂充填,成为砂岩层底面上的槽铸型,即为槽模。见于浊流环境,为浊积岩的重要标志。28.层理(bedding):岩石性质沿垂向变化的一种层状构造,它可以通过矿物成分、结构、颜色的突变和渐变而显现出来。(1)水平层理(horizontal bedding)特点:纹层呈直线状互相平行,且平行于层面。主要产于泥质岩、粉砂岩以及泥晶灰岩中成因与环境:在比较弱的水动力条件(静水)下,由悬浮物质或溶解物质先后沉淀而成。出现在低能环境中,如深湖、泻湖、深海等环境。(2

7、)平行层理(parallel bedding)特点:纹层平行而又几乎水平,主要产于砂岩中。成因与环境:在较强的水动力条件下,连续滚动的砂粒产生粗细分离而形成水平纹层。一般出现在急流或高能环境中,如河道、湖岸、海滩等环境。交错层理(cross bedding):最常见的一种层理。在层的内部边一组倾斜的细层(前积层)与层面或层系界面相交。又称斜层理。板状交错层理(tabular cross bedding)层系之间的界面为平面而且彼此平行,纹层与层系界面斜交。大型板状交错层理在河流(hli)沉积中最为典型。特点(tdin):层系顶界为直脊水流波痕,底界有冲刷面;垂直水流方向为平行砂纹,倾向与水流方

8、向一致;纹层内常呈下粗上细变化,有的纹层在顺水流方向上向下收敛。(2)楔状交错层理(wedge-shaped cross bedding)层系界面为平面,且互相不平行(pngxng),层系厚度变化明显呈楔形;平行于流动方向上纹层与层系界面斜交,垂直于流动方向上纹层与层系界面大致平行或斜交,纹层倾向和倾角变化不定。常见于海、湖浅水地带及三角洲地区。(3)槽状交错层理(troughcross bedding)层系底界为槽形冲刷面,纹层顶部被切割。在横切面上,层系界面是槽状,纹层与之一致也是槽状;在纵切面上,层系底界面呈弧状,纹层向下倾方向收敛并与之斜交;顶视为重叠的瓣状。大型槽状交错层理系底界冲刷

9、面明显,底部常有泥砾,多见于河流环境中。(4)波状交错层理(wavecross bedding)层系界面为波状起伏的曲面,上下界面可平行,也可不平行或相交,但总的延伸方向与层面平行。平行水流方向上纹层与层系界面斜交,垂直水流方向上纹层与层系界面大致平行或斜交。(5)爬升波纹交错层理(climbing ripple bedding)亦称上叠波纹交错层理,也是沙波迁移的产物。(6)羽状交错层理(herringbone cross bedding)一种特殊类型的交错层理。其特点是纹层平直或微向上弯曲,相邻斜层系的纹层倾向相反,延伸至层系界面进彼此呈锐角相交,呈羽毛状。这种层理是在具有反向水流存在的情

10、况下形成的,一般见于潮坪环境中。(7)浪成波纹交错层理(wave-ripple cross bedding)由浪成沙波迁移形成的,不同于水流沙波迁移所形成的层理。对称波浪形成的:由倾向相反、相互超覆的前积层组成,内部有人字形构造。不对称波浪形成的:具不规则波状起伏的层系界面,前积纹层成组排列成束状层系,前积层通过波谷到达相邻沙纹的翼上,为人字形构造。(8)冲洗交错层理(swash cross bedding)也称低角度交错层理。其特点是层系界面和纹层平直,层系呈楔状以低角度相交,一般210,多向海倾斜。主要出现于前滨环境中。(9)侧积交错层理(epsilon cross bedding)侧积交

11、错层理是水道侧向迁移加积作用的产物。侧积交错层层系厚度较大,多在0.5m以上,有时可达数米。层系多呈板状,亦见楔状和透镜状,底部均发育冲刷构造,冲刷面上往往分布砾石或粗砂。单一层系从底到顶沉积物粒度明显变细,多从砾石级(以细砾为主)到中砂,局部达细砂级。侧 积 交 错 层 的 细 层 厚 度 亦 较 大 , 一 般 为210cm,局部达10cm以上,且同一层系中细层厚度亦有较大差别,细层多呈“S”形,向上向下明显收敛,但多数侧积交错层因受到侵蚀而只保留其下部,从而形成向下收敛明显的细层。同一层系中细层的粒度可有较大的差别。侧积交错层的“细层”中可发育次一级的前积作用形成的交错层,常见有板状交错

12、层及沙纹层理(cn l)等,其分布受“细层”界面的限制。这种侧积交错(jiocu)层是一种良好指示沉积环境的标志,它指示河道或水下分流河道的快速侧向迁移,在富砂少泥环境中易于发育,主要出现在辫状河道和水下(shu xi)分流河道沉积中。(10)丘状交错层理(hummocky cross bedding)由一些大型的宽缓波状层系组成,外形上象隆起的圆丘状,向四周缓倾斜。(11)洼状交错层理(swaley cross bedding)是彼此以低角度交切的浅洼坑,其中充填的细层与浅洼坑底界面平行,而向上变成很缓的波状并近于平行的层理。(12)风成交错层理(eolian cross bedding)风

13、的吹扬作用可以形成风砂流,风砂流的流动造成床沙形体迁移,从而形成风成交错层理。层系厚度较大(巨大),几十厘米几米。前积纹层多高角度倾斜,2534。压扁层理、波状层理和透镜状层理这是在砂、泥沉积中的一种复合层理。它是由压扁层理(又称脉状层理flaserbedding)、波状层理(Wavybedding)和透镜状层理(lenticularbedding)组合而成。波状层理特点:纹层呈对称或不对称的波状,但总的方向平行于层面。递变层理又称粒序层理(gradedbedding),是具有粒变递变的一种特殊层理,分正粒序、逆粒序和双向粒序(正逆粒序呈渐变性衔接)。其特点由底部向顶部颗粒逐渐由粗变细或由细变

14、粗,除了粒度变化外,没有任何内部纹层。主要由浊流形成。韵律层理(rhythmic bedding)由成分、结构和颜色不同的薄层作有规律地重复出现而组成的。为潮汐周期变化、季节周期变化所致,或由浊流沉积形成的复理石韵律。均质层理通常称块状层理(massivebedding),是一种呈现大致均质外貌,不具任何纹层构造的层理。其特点内部物质均匀,组分和结构都无分异现象。成因:(1)悬浮物质快速沉积,(2)浊流,(3)生物扰动。29.准 同 生 变 形 构 造 (penecontemporaneousdeformationstructures)是指沉积物沉积后,在固结成岩之前处于塑性状态时发生变形所形

15、成的各种构造。这类构造通常是局部分布的,基本上局限于上、下未变形层之间的一个层内。(1)负载构造(load structure)也称负荷构造、重荷模(loadcasts)等,指覆盖在泥质岩之上的砂层底面上的瘤状突起。它是由于下伏的含水塑性软泥承受了不均匀的负载,使上覆砂质物陷入下伏泥质物中而产生的。形状很不规则,一般不对称,排列杂乱,大小不一,几毫米几分米。负载构造多在浊积岩中保存良好。(2)砂球和砂枕构造:(ballandpillowstructure)是指砂岩层断开并陷入泥岩中形成的许多紧密或稀疏排列的椭球状或枕状块体在浅水与深水环境中均有,代表沉积环境具有快速沉积甚至震积作用。(3)滑塌

16、构造(slump structure)是指斜坡上未固结( ji)的沉积物在重力作用下发生滑动而形成的变形构造。一般伴随快速沉积而产生,它是水下滑坡的良好标志。多出现在三角洲前缘、礁前、大陆斜坡及海底峡谷前缘。(4)包卷层理(构造)(convolute bedding)或称包卷构造、旋卷层理、扭曲层理、揉皱层理、卷曲层理等,是指在一个岩层内所发生的纹层盘回和扭曲现象。它常被限于一个层内连续分布,并显示出小型开阔向斜和紧密背斜的复杂现象。主要见于较薄层粗粉砂层或细粉砂层中,可以是硅质的或碳酸盐质的。不 同 于 滑 塌 构造变形(bin xng),尽管包卷层理的纹层扭曲很复杂,但却是连续的 ,没有错

17、断和角。30.(1)雨痕及冰雹(bngbo)痕(raindrop impression & hail print)雨痕、冰雹痕是雨滴或冰雹降落在泥质沉积物的表面,撞击成的小坑,坑的边缘略微凸起。偶尔的阵雨形成的雨痕才比较容易保存,反映了干燥与半干燥气候条件下的大陆沉积。冰雹痕比雨痕大、深,且不规则。(2)泡沫痕(foam impressions)是沉积物近于出露水面时,水泡沫在沉积物表面暂停留所留下的半球形小坑,坑壁光滑,边缘无凸起,很象小的痘疤,常成群出现,大小悬殊。(3)泥裂(干裂)(mud crack)它是沉积物露出水面时因曝晒干涸所产生的收缩裂缝。在平面上呈多角形或网格状龟裂纹,断裂面

18、形状呈“V”字形,也可呈“U”字型。常见于粘土岩和碳酸盐岩中。(4)流痕(current mark)流痕是在水位降低,沉积物即将露出水面时,薄水层汇集在沉积物表面上流动时形成的侵蚀痕。一般呈齿状、梳状、穗状、树枝状、蛇曲状等。(5)晶体印痕与假晶(crystal imprints and crystal pseudomophos)在适宜条件下,在松软沉积物表面上形成的盐类和冰等物质的结晶体后来由于溶融、溶解作用等而消失,而在层面上留下特殊的晶体印痕或充填形成假晶。石盐晶体的形成环境:盐湖、盐沼、潮坪石盐假晶的出现说明:石盐晶体生长时水体盐度增高,埋藏后孔隙水的盐度降低。晶体印痕一般在泥质沉积物

19、中容易保存。常见的有石盐晶体印痕(石盐假晶)、石膏晶体印痕(石膏假晶)、冰晶等。(6)鸟眼与窗孔构造(bird-eye,fenestralstructures)主要出现在泥晶灰岩、微晶白云岩、球粒灰岩、粉屑灰岩、砂屑灰岩中的原生小孔洞,被亮晶方解石或硬石膏充填。主要出现在潮上带和潮间带上部的沉积物中。成因:气泡成因、收缩成因、生物成因等。(7)示顶底构造(geopetalstructure)在碳酸盐岩的原生孔洞中,有两种不同的充填物,在孔洞的底部或下部,为泥屑、粉屑等内碎屑充填,色较暗;孔洞的顶部或上部为亮晶方解石充填,色较浅,两者之间界面平直,能表示岩层的顶和底。31.缝合线(styolit

20、e)缝合线是一种裂缝构造。常见于碳酸盐岩中,但也出现在石英砂岩、硅质岩及蒸发岩中。32.结核成因分类:(1)同生结核:与沉积作用同时(tngsh)形成的,如现代海底的Fe、Mn结核,结核不切穿层理,而是层理绕过结核呈弯曲状。(2)成岩结核:成岩阶段物质重新分配的产物。它既可以(ky)切穿层理,又可见层理绕过结核呈弯曲状。(3)后生结核:形成于沉积物固结成岩以后,外来溶液常沿裂隙和层面进入岩石内沉淀或交代,故它切穿层理(cn l)而无层理弯曲现象。33.生物遗迹构造(1)停息痕迹(2)爬行痕迹(3)觅食痕迹(4)摄食痕迹(5)穴居痕迹 34.叠层构造由蓝绿藻分泌粘液周期性捕集和粘结沉积质点而成,

21、与周期性风暴、昼夜交替(周期性光合作用)有关。(1)富藻纹层,又称暗层,藻类组份含量多;(2)富屑纹层,又称亮层,藻类组份少。两种基本层叠置出现,即形成叠层构造。一般来说,层状叠层石形成于水动力较弱的环境中,多属于潮间带上部的产物;柱状叠层石形成于水动力较强的环境中,多属于潮间带下部及朝下带的产物。35.、沉积岩颜色的成因类型:按成因可分为三类:继承色、自生色、次生色,其中继承色和自生色都是原生色。原生色与层理界线一致,分步稳定,次生色一般切穿层理,分布不均匀。继承色主要决定于碎屑颗粒的颜色。自生色决定于沉积物堆积过程中及其早期成岩过程中自生矿物的颜色,如海绿石。在后生作用阶段或风化过程中,原

22、生组分发生次生变化,由新生成的次生矿物所造成的颜色。36.(1)灰色和黑色有机质(炭质、沥青质)或分散状硫化铁(黄铁矿、白铁矿)。还原强还原环境。(2)红、棕、黄色铁的氧化物或氢氧化物(赤铁矿、褐铁矿)等。氧化强氧化环境。(3)绿色(1)多数是由于含低铁的矿物,如海绿石,鲕绿泥石等。(2)少数是由于含铜的化合物,如孔雀石。(以上均反映弱氧化弱还原环境)(3)有时是由于含有绿色的碎屑矿物,如角闪石,阳起石等。37。碎屑岩的成分组成:碎屑(矿物碎屑,岩屑),填隙物(杂基,胶结物),孔隙。38。成分成熟度指碎屑物质成分上被改造趋向于最终产物的程度,亦称“化学成熟度”或“矿物成熟度”。化学成分:SiO

23、2含量高,Al2O3含量少矿物成分:石英含量高,长石、岩屑等含量少成熟度指数判别砂岩或其它碎屑岩在化学上及在矿物学上成熟度高低的一个指数:SiO2/Al2O3,Q/F,Q/(F+R),ZTRQ= Quartz 石英F= Feldspar 长石R= Rock fragments 岩屑Z= zircon 锆石T=tourmaline 电气石R=rutile金红石39.碎屑颗粒的结构(Textures of clasticgrains)碎屑颗粒的结构特征一般包括(boku):粒度、球度、形状、圆度、颗粒的表面特征。(1) 粒度(l d)(Grain size)的概念粒度是指碎屑颗粒(kl)的大小。粒

24、度是碎屑颗粒的最主要的结构特征,直接决定着岩石的类型和性质,是碎屑岩分类命名的重要依据。(2)中石油粒度分级标准:砾石(2mm),粗砂(0.52mm),中砂(0.250.50mm),细砂(0.100.25mm),粉砂(0.030.1mm),杂基(0.03mm)(3)克鲁宾(Krumbein,1934)将伍登温特华斯的粒级划分转化为值:= -log2D(4)碎屑岩的粒度分类及命名(1)三级命名法:50%的粒级定为岩石的主名,即基本名;介于50-25%之间的粒级以形容词“质”的形式写在基本名之前;25-10%的粒级作次要形容词,以“含”的形式写在最前面;含量50%的粒级,而含量 介于5025%的粒

25、级又不止一个,进行复合命名,以“岩”的形式表示,含量较多的写在后面。(3)若碎屑岩的粒度分选更差,粒度含量均2/3,C/B2/3椭球体:B/A2/3扁球体:B/A2/3,C/B2/3长扁球体:B/A2/3,C/B2/3(6)圆度(Roundness)圆度指碎屑颗粒的原始棱角被磨圆的程度在手标本的观察描述中,通常把碎屑的圆度划分为4个级别:棱角状、次棱角状、次圆状、圆状。40.杂基(Matrix)定义:碎屑岩中与粗碎屑一起沉积下来的细粒填隙组分,粒度一般小于0.03mm(2)地质意义:杂基的含量和性质可以反映搬运介质的流动特性,反映碎屑组分的分选性,也是水动力强度的重要标志,是碎屑岩结构成熟度的

26、重要标志。(3)杂基(Matrix)的类型原杂基代表原始(yunsh)沉积状态的杂基,泥质结构。正杂基原杂基经成岩作用明显(mngxin)重结晶的产物,粘土矿物显微(xin wi)鳞片结构。41.胶结物(Cement)是碎屑岩中以化学沉淀方式形成于粒间孔隙中的自生矿物。在碎屑岩中,其含量50%中砾岩(pebbles):直径10100mm的砾石50%粗砾岩(cobbles):直径1001000mm的砾石50%巨砾岩(boulders):直径1000mm的砾石50%(2)根据杂基的含量分类正砾岩(orthoconglomerate):杂基15%,泥砂杂基较多,分选极差,主要是重力流或冰川所形成的。

27、(3)根据砾岩在剖面中的位置分类底砾岩(basal conglomerates)分布于侵蚀面上,常常位于海侵层位的最底部,与下伏地层呈假整合接触,为海侵开始阶段的产物。成分一般较简单,稳定组分较高,磨圆度高,分选性好,基质含量少,为长期风化、搬运改造的产物。层间砾岩(interformationalconglomerates)整合地夹于其它岩层之间,它的存在并不代表有侵蚀间断,与下伏地层是连续沉积的。砾石成分较复杂,磨圆度差,基质成分复杂。它们通常是当地岩石边冲刷、边沉积的破坏产物,在河流及山前沉积中常见,为近源堆积物。层内砾岩层内砾岩是指该岩层在准同生期尚处于半固结状态时,经侵蚀、破碎和再沉

28、积而成的砾岩沉积物,再经成岩作用而成的砾岩,如竹叶状灰岩。47.砂岩:砂级碎屑(20.1mm)含量50%的碎屑岩。砂岩的一般特点(1)碎屑成分较为复杂,以轻矿物为主,重矿物1%。(2)砂级碎屑以Q为主,其次是F和R,有时含云母和绿泥石等。(3)结构上,由砂级碎屑、基质和胶结物、孔隙组成。(4)化学成分极不一致,取决于碎屑组分和胶结成分。与岩浆岩相比,砂岩中SiO2含量很高,而Al2O3大为减少。48.本书的砂岩分类(1)首先按基质含量将砂岩分为:砂岩:基质基质15%泥质岩:基质50%(2)对砂岩和杂砂岩进行三角图解三端元分类:石英(Q)、长石(F)、岩屑(R)的相对含量进行划分,其中R包括燧石

29、、硅质岩屑和花岗质岩石在内的各种岩屑以及碎屑状云母及绿泥石。(3)对于富长石特别是富岩屑的砂岩,可采用辅助三角图解,辅助三角图解的三个端元组分可根据具体情况灵活选择。(4)当砂岩中含有次要矿物和特殊矿物时,可采用附加定名,如海绿石石英砂岩,其综合定名格式为:颜色+特征矿物+胶结物成分+结构(粒级类型)+岩石基本名称。如:紫红色铁质胶结(jioji)中细粒(x l)石英砂岩灰绿色含海绿石中粒石英砂 三角(snjio)图投点:数据点较少时,可按以下步骤确定砂岩在教材推荐方案中的类型:将数据换算成Q+F+R=100%; 如果Q90%,则为石英(杂)砂岩; 如果90%Q75%,根据F与R的相对多少来确

30、定是长石质石英(杂)砂岩还是岩屑质石英;如果75%Q50%:(1)如果满足F25%且R25%或R25%,则用F/(F+R)确定。5. 如果Q50%)的碎屑颗粒组成的细粒碎屑岩。51.浅埋条件下,粘土矿物可出现高岭石和蒙脱石;深埋条件下,这些矿物消失而转化成伊利石和绿泥石。 高岭石的转化高岭石类的粘土矿物在埋藏成岩过程中的转化趋势是转变为蒙脱石、伊利石或绿泥石。 蒙脱石的转化随埋深的增加,蒙脱石向伊利石转化。蒙脱石向伊利石或绿泥石转化的重要条件是孔隙水为碱性介质,如果孔隙水为酸性,蒙脱石则将向高岭石转化。伊利石和绿泥石的转化伊利石和绿泥石在埋藏成岩过程中,若孔隙水保持碱性,二者可保持稳定而不发生

31、变化。若孔隙水为酸性,则二者均不稳定,并且可以转化为高岭石。这种逆向转化是一种退变作用,常出现于表生成岩环境。52.粘土沉积物沉积后作用(zuyng)与油气生成的关系粘土沉积物与有机质的关系极为密切。在沉积过程中,细粘土矿物最大限度(xind)地富集了有机质。据统计,与粘土矿物有关的有机质占沉积物中全部有机质的8085%,而蒙脱石粘土沉积物是有机质最主要的寄存者。它们在埋藏成岩过程中随埋深和地温的增加一起发生演化。蒙脱石和伊利石转化与有机质向石油转化有密切关系。粘土矿物是有机质向石油转化的催化剂。53碎屑岩成岩作用的主要类型:压实和溶蚀(rn sh)作用,胶结作用,交代作用,重结晶作用和矿物的多型转变作用,溶解作用与次生孔隙。54.火山碎屑物质按其组成及结晶状况分为岩屑(岩石碎屑)、晶屑(晶体碎屑)和玻屑(玻 璃碎屑)三种。火山碎屑岩主要由火山碎屑物质组成,其次为正常沉积物、熔岩物质等。55.按粒度分类:集块结构(火山集块50%)火山角砾结构(火山角砾50%)凝灰结构(火山灰50%)尘屑结构(火山尘50%)56流状构造(假流纹

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