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1、风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物1 1、风化作用的风化作用的概念:概念:地壳表层岩石(母岩)在大气、水、生物、冰川等地壳表层岩石(母岩)在大气、水、生物、冰川等地质营力的作用下,使得岩石松散、破碎、分解的地质地质营力的作用下,使得岩石松散、破碎、分解的地质作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和作用。其产物为各种岩石碎屑、矿物碎屑、生物碎屑和溶解物质溶解物质一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第1页/共37页风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物2 2、风化作用风化作用方式:方式:物理风化、化学风化、生物风化物理风化、化学风化、生物风化
2、1 1)物理风化:)物理风化:主要发生主要发生机械破碎机械破碎,而,而化学成分不改变化学成分不改变的风化的风化 作用作用 主要影响因素:主要影响因素:温度变化、晶体生长、温度变化、晶体生长、重力作用、重力作用、生物的生活活动(人类活动)、生物的生活活动(人类活动)、水、冰及风的破坏作用水、冰及风的破坏作用 物理风化总趋势:物理风化总趋势:使母岩崩解,产生不同尺度使母岩崩解,产生不同尺度 岩石碎屑和矿物碎屑岩石碎屑和矿物碎屑一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第2页/共37页风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物2 2、风化作用的风化作用的方式:方式:2 2)化学风
3、化:)化学风化:在在氧、水和溶于水中的各种酸氧、水和溶于水中的各种酸的作用下,母岩遭受氧化、的作用下,母岩遭受氧化、水解和溶滤等化学变化,使其分解而产生新矿物的过程。水解和溶滤等化学变化,使其分解而产生新矿物的过程。主主要影响因素:要影响因素:水、二氧化碳、有机酸等。水、二氧化碳、有机酸等。化学风化总趋势:化学风化总趋势:不仅使母岩破碎,而且使其矿物成分和化学成分发生本质的不仅使母岩破碎,而且使其矿物成分和化学成分发生本质的改变,同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学改变,同时在表生条件下形成粘土物质、各种氧化物和化学沉淀物质如:各种粘土矿物沉淀物质如:各种粘土矿物,赤铁矿、褐铁矿、铝
4、土矿、煫赤铁矿、褐铁矿、铝土矿、煫石(石(SiOSiO2 2)等氧化物及碳酸盐矿物等等氧化物及碳酸盐矿物等 一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第3页/共37页风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物2 2、风化作用的风化作用的方式:方式:3 3)生物风化:)生物风化:在在岩石圈的上部岩石圈的上部、大气圈的下部大气圈的下部和和水圈的全部水圈的全部,几乎到处都有生物存在。因此生物,特别是微生物在风化作用几乎到处都有生物存在。因此生物,特别是微生物在风化作用中能起到巨大的作用。生物中能起到巨大的作用。生物对岩石的破坏方式既有机械作用对岩石的破坏方式既有机械作用,又又有化
5、学作用和生物化学作用有化学作用和生物化学作用;既有直接的作用,也有间接的;既有直接的作用,也有间接的作用。作用。主要影响因素:主要影响因素:细菌、细菌、OO2 2、COCO2 2、有机酸、有机酸生物风化途径:生物风化途径:氧化还原反应、吸附作用、络合物作用氧化还原反应、吸附作用、络合物作用一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第4页/共37页风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物2 2、风化作用的风化作用的方式:方式:生物作用与化学风化作用的关系:生物作用与化学风化作用的关系:促进和加速促进和加速化学风化作用的进行,几乎所有的化学风化作用化学风化作用的进行,几乎所有
6、的化学风化作用均有生物的参与均有生物的参与 岩石的风化作用岩石的风化作用在许多情况下是由在许多情况下是由生物的活动开始的生物的活动开始的 菌类、藻类及其他微生物菌类、藻类及其他微生物对岩石的破坏作用是巨大的,不仅对岩石的破坏作用是巨大的,不仅直接对母岩进行机械破坏、化学分解(吸收某些元素、生成新矿直接对母岩进行机械破坏、化学分解(吸收某些元素、生成新矿物),而且本身分泌出的有机酸,有利于分解岩石或吸收某些元物),而且本身分泌出的有机酸,有利于分解岩石或吸收某些元素转变成有机化合物。素转变成有机化合物。生物对大气的组分生物对大气的组分(如如COCO2 2、N N2 2 、OO2 2)也很大的影响
7、,也影也很大的影响,也影响风化作用的强度。响风化作用的强度。一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第5页/共37页风化作用的概念、方式和产物风化作用的概念、方式和产物3 3、风化作用的产物:、风化作用的产物:a a 碎屑物质:碎屑物质:母岩机械破碎的产物,主要指矿物碎屑和岩石碎屑母岩机械破碎的产物,主要指矿物碎屑和岩石碎屑 b b 不溶残积物:不溶残积物:母岩分解过程新生成的不溶物质母岩分解过程新生成的不溶物质,如粘土和氧化如粘土和氧化 物等物等c c 溶解物质:溶解物质:以溶解状态被带走的成分。以溶解状态被带走的成分。碎屑物质碎屑物质是构成是构成陆源碎屑岩陆源碎屑岩的主要成分的
8、主要成分 溶解物质溶解物质是构成是构成内源沉积岩内源沉积岩的主要物质成分的主要物质成分一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物第6页/共37页3、各种造岩矿物在风化过程中的稳定性及其风化各种造岩矿物在风化过程中的稳定性及其风化 产物产物石石 英英 抗风化抗风化 稳定性极高稳定性极高 主要机械破碎主要机械破碎 碎屑石英碎屑石英钾长石钾长石 先析出钾先析出钾 其次是硅其次是硅 最后是铝最后是铝 水白云母水白云母(量变量变)高岭石高岭石 蛋白石蛋白石 铝土矿铝土矿(质变质变)斜长石斜长石 除除(钙、钠、硅钙、钠、硅)从矿物中带走外从矿物中带走外,形成沸石、绿帘形成沸石、绿帘 石、石、黝帘
9、石、蒙脱石、蛋白石、方解石等黝帘石、蒙脱石、蛋白石、方解石等 白云母白云母 白云母碎屑白云母碎屑 先析出钾和加入水先析出钾和加入水 水白云母水白云母 高岭石高岭石 黑云母黑云母 钾、镁先析出同时加水蛭石钾、镁先析出同时加水蛭石、绿泥石、褐铁矿等、绿泥石、褐铁矿等橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物橄榄石、辉石、角闪石等铁镁硅酸盐矿物,铁、镁、钙先析出,铁、镁、钙先析出,之后硅部分或全部析出,大部分元素呈溶液状态流失,之后硅部分或全部析出,大部分元素呈溶液状态流失,部分形成褐铁矿、蛋白石等部分形成褐铁矿、蛋白石等 一、陆源物质一、陆源物质母岩风化的产物母岩风化的产物了解知识了解知识第7页/共37
10、页生物硬体生物硬体方解石、文石、磷酸盐质、硅质方解石、文石、磷酸盐质、硅质生物软体生物软体碳、氢、氧、氮、硫、磷碳、氢、氧、氮、硫、磷生物源物质生物源物质硅硅质质磷磷质质碳碳酸酸钙钙质质不溶物不溶物质质干酪根干酪根可溶可溶物质物质二、生物源物质二、生物源物质生物残骸和有机物质生物残骸和有机物质干酪根分为:干酪根分为:型干酪根、型干酪根、型干酪根、型干酪根、型干酪根型干酪根型干酪根型干酪根主要由主要由单细胞藻类残体形成的腐泥质单细胞藻类残体形成的腐泥质型成油型型成油型型干酪根型干酪根主要由主要由陆生植物残体形成的腐殖质陆生植物残体形成的腐殖质型成煤或成气型型成煤或成气型型干酪根型干酪根为为上述两
11、者之间为过渡型上述两者之间为过渡型第8页/共37页三、深源物质三、深源物质火山碎屑和深部卤水火山碎屑和深部卤水火山作用火山作用带到地表的火山碎屑物质及带到地表的火山碎屑物质及 其伴生的气热液物质其伴生的气热液物质沿构造断裂流出地表的热卤水沿构造断裂流出地表的热卤水深源物质量很少,但能指示深源物质量很少,但能指示火山活动和火山活动和深部构造活动事件深部构造活动事件第9页/共37页四、宇宙源物质四、宇宙源物质陨石陨石陨石陨石为来自宇宙空间的固体物质为来自宇宙空间的固体物质大小极为悬殊,大的几千千克数十千克大小极为悬殊,大的几千千克数十千克19761976吉林陨石雨中大的达吉林陨石雨中大的达1770
12、kg1770kg,西南非洲纳米比亚的霍巴,西南非洲纳米比亚的霍巴铁陨石(数十吨)铁陨石(数十吨)小的几十毫克极细微粒(宇宙尘埃)小的几十毫克极细微粒(宇宙尘埃)每年落到地球上陨石有几千颗,大部分落入海洋,只有一每年落到地球上陨石有几千颗,大部分落入海洋,只有一部分落入人烟稀少的陆地上,因此仅有很少一部分陨石被人们部分落入人烟稀少的陆地上,因此仅有很少一部分陨石被人们发现,可以说沉积岩(物)中的宇宙物质大部分还未被人们所发现,可以说沉积岩(物)中的宇宙物质大部分还未被人们所识别。识别。在现代深海粘土中含有一些磁性小球体,根据所含钾和钙在现代深海粘土中含有一些磁性小球体,根据所含钾和钙的同位素特征
13、以及存在有方铁矿,被认为属于宇宙成因。的同位素特征以及存在有方铁矿,被认为属于宇宙成因。宇宙源物质用来宇宙源物质用来研究天体演化和地壳沉积物沉研究天体演化和地壳沉积物沉积速率、沉积间断积速率、沉积间断等具有重要意义等具有重要意义第10页/共37页第二节第二节 沉积物的搬运与沉积作用沉积物的搬运与沉积作用沉积物发生的搬运和沉积的地质营力:沉积物发生的搬运和沉积的地质营力:主要是流动水和风为主,其次是冰川、主要是流动水和风为主,其次是冰川、重力和生物。由于沉积物性质的差异,重力和生物。由于沉积物性质的差异,常见的搬运方式有:常见的搬运方式有:一、机械搬运和沉积一、机械搬运和沉积二、化学搬运和沉积二
14、、化学搬运和沉积三、生物搬运和沉积三、生物搬运和沉积第11页/共37页搬运对象搬运对象:陆源碎屑颗粒:陆源碎屑颗粒搬运介质搬运介质:牵引流牵引流(水流和波浪,空气),(水流和波浪,空气),重力流重力流(gravity flow)(gravity flow):浊流浊流(turbidites flowturbidites flow)泥石流泥石流 (debris flow)(debris flow)、颗粒流颗粒流(grain flow)(grain flow)、液化沉积物流液化沉积物流(fluidized sediment flow(fluidized sediment flow),),冰川、风冰川
15、、风一一 机械搬运和沉积机械搬运和沉积第12页/共37页1 1、流水的机械搬运和沉积作用、流水的机械搬运和沉积作用搬运方式:搬运方式:推移搬运推移搬运(或滚动搬运)(或滚动搬运)推移载荷推移载荷 悬浮搬运悬浮搬运(或悬浮搬运)(或悬浮搬运)悬浮载荷悬浮载荷 跳跃搬运跳跃搬运介于上述二者之间介于上述二者之间机械搬运和沉积作用:流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬机械搬运和沉积作用:流水把处于静止状态的碎屑物质开始搬运走所需要的流速叫做开始搬运流速,开始搬运流速要大于继运走所需要的流速叫做开始搬运流速,开始搬运流速要大于继续搬运业已处于搬运状态的碎屑物质所需的流速,即继续搬运续搬运业已处于搬运状态的
16、碎屑物质所需的流速,即继续搬运流速。一般来说,开始搬运流速要大于继续搬运流速。流速。一般来说,开始搬运流速要大于继续搬运流速。一、机械搬运和沉积一、机械搬运和沉积第13页/共37页碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与流速的关系(尤尔斯特(尤尔斯特 隆图解)隆图解)第14页/共37页随着水流强度的变化,水流能悬浮和滚动搬运的随着水流强度的变化,水流能悬浮和滚动搬运的最大颗粒直径(沃克图解)最大颗粒直径(沃克图解)第15页/共37页2 2、空气的搬运与沉积作用、空气的搬运与沉积作用1 1)只能搬运碎屑颗粒)只能搬运碎屑颗粒2 2)搬运能力小,以跳跃搬运
17、形式为主)搬运能力小,以跳跃搬运形式为主3 3)受地形和地物影响大)受地形和地物影响大3 3、冰川的搬运与沉积作用、冰川的搬运与沉积作用流动方式:塑性流动和滑动流动方式:塑性流动和滑动 搬运能力巨大搬运能力巨大搬运对象:碎屑颗粒搬运对象:碎屑颗粒沉积位置:雪线以下沉积位置:雪线以下冰碛物,经流水改造,形成冰水沉积冰碛物,经流水改造,形成冰水沉积一、机械搬运和沉积一、机械搬运和沉积第16页/共37页4 4、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化、碎屑颗粒在机械搬运过程中的变化1 1)物质成分上的变化:随着搬运距离的增加,由于化学分解、)物质成分上的变化:随着搬运距离的增加,由于化学分解、机械破碎和磨蚀作
18、用机械破碎和磨蚀作用,不稳定组分相对减少不稳定组分相对减少,稳定组分相对增加稳定组分相对增加2 2)粒度和分选型的变化:随着搬运距离的增加,一般粒度越来)粒度和分选型的变化:随着搬运距离的增加,一般粒度越来越细,分选越来越好越细,分选越来越好3 3)颗粒形状的变化)颗粒形状的变化:随着搬运距离的增加,由于磨蚀作用,颗随着搬运距离的增加,由于磨蚀作用,颗粒的园度和球度越来越好。粒的园度和球度越来越好。一、机械搬运和沉积一、机械搬运和沉积第17页/共37页第18页/共37页第19页/共37页搬运对象:搬运对象:溶解于水的化学物质溶解于水的化学物质 溶解物质在自然界中存在的方式:溶解物质在自然界中存
19、在的方式:胶体和真溶液胶体和真溶液在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图在自然界中胶体溶液与真溶液的分布情况示意图二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积第20页/共37页1)1)胶体的搬运与沉积作用胶体的搬运与沉积作用 胶体的特点:胶体的特点:颗粒细小、扩散能力弱、表面带电荷颗粒细小、扩散能力弱、表面带电荷 具有吸附性具有吸附性 使胶体凝聚和沉积的因素:使胶体凝聚和沉积的因素:带有相反电荷的胶体相遇:带有相反电荷的胶体相遇:加入电解质加入电解质 加热蒸发加热蒸发 射线照射射线照射由于胶体自身的特点,当其处于稳定状态时,就是胶体的搬运状由于胶体自身的特点,当其处于稳定状态时,就是胶体的搬运状态
20、;当条件发生变化,胶体失去稳定性时,胶体发生凝絮作用,态;当条件发生变化,胶体失去稳定性时,胶体发生凝絮作用,即沉积作用。即沉积作用。二、化学物质的搬运和沉积二、化学物质的搬运和沉积第21页/共37页2 2)真溶液的搬运与沉积作用)真溶液的搬运与沉积作用 可溶物质的溶解与沉淀作用主要取决于溶解度;可溶物质的溶解与沉淀作用主要取决于溶解度;溶液中的某种物质浓度达到过饱和,则发生沉淀作用溶液中的某种物质浓度达到过饱和,则发生沉淀作用(沉积);反之,则发生溶解作用(搬运)。(沉积);反之,则发生溶解作用(搬运)。影响真溶液搬运与沉积的因素:影响真溶液搬运与沉积的因素:介质的酸碱度:介质的酸碱度:介质
21、的氧化还原电位:介质的氧化还原电位:温度和压力温度和压力 溶液中的溶液中的COCO2 2含量含量 离子吸附作用离子吸附作用二、化学搬运和沉积二、化学搬运和沉积第22页/共37页生物的搬运作用:既可是物理方式也可是化学方式生物的搬运作用:既可是物理方式也可是化学方式生物的沉积作用:生物的沉积作用:生物遗体的直接堆积:生物遗体的直接堆积:生物的间接沉积作用:化学方式:生物的间接沉积作用:化学方式:生物物理方式:捕获和粘结生物物理方式:捕获和粘结 障积作用障积作用搬运的成分:碎屑颗粒、溶解物质搬运的成分:碎屑颗粒、溶解物质三、生物的搬运和沉积三、生物的搬运和沉积第23页/共37页1、概念、概念 沉积
22、物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成沉积物在搬运沉积过程中会按照颗粒大小、形状、比重、矿物成 分和化学成分在地表依次有规律的沉积下来,这种现象称为沉积分异分和化学成分在地表依次有规律的沉积下来,这种现象称为沉积分异作用。作用。2、沉积分异作用的类型、沉积分异作用的类型 机械沉积分异作用:机械沉积分异作用:按粒度:砾岩、砂岩、粘土岩;按粒度:砾岩、砂岩、粘土岩;按比重:金按比重:金19.319.3、黄铁矿、黄铁矿5 5、铬铁矿、铬铁矿4.54.5、石英、石英2.652.65、石墨、石墨2.162.16、琥珀琥珀1.071.07););化学沉积分异作用:化学沉积分异作用:熔解物质达
23、到熔解物质达到过饱和时按溶解度由小到大依次沉积(氧化物、磷酸盐、硅过饱和时按溶解度由小到大依次沉积(氧化物、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐、卤化物)酸盐、硫酸盐、卤化物)第三节第三节 沉积分异作用沉积分异作用第24页/共37页溶解物质的化学沉积分异图溶解物质的化学沉积分异图碎屑物质的机械沉积分异图碎屑物质的机械沉积分异图第25页/共37页沉积物沉积成岩作用第四节第四节 沉积成岩作用沉积成岩作用第26页/共37页一、概念一、概念 沉沉积积成成岩岩作作用用是是泛泛指指沉沉积积物物形形成成以以后后,到到沉沉积积岩岩的的风风化化的的作作用用和和变变质质作作用用以以前前这这一一演演化化阶阶段段的的所所有有变变化
24、化或或作作用用,包包括括成成岩岩作作用用和和后后生作用。有人也成为沉积期后作用。生作用。有人也成为沉积期后作用。二、成岩阶段的划分:二、成岩阶段的划分:1、同生阶段:、同生阶段:2、成岩阶段:、成岩阶段:3、后生阶段:、后生阶段:4、表生阶段:、表生阶段:第四节第四节 沉积成岩作用沉积成岩作用第27页/共37页沉积岩的成岩作用阶段沉积岩的成岩作用阶段1.1.同生作用同生作用(syngenesis)(syngenesis):沉积后至埋藏前沉积物与水之间:沉积后至埋藏前沉积物与水之间的一系列作用(溶解、水合、解的一系列作用(溶解、水合、解,Ph,Eh,O,Ph,Eh,O2 2,COCO2 2逸度改
25、变)。逸度改变)。2.2.成岩作用成岩作用(diagenesis):(diagenesis):埋藏后至岩石固结,即,由沉积埋藏后至岩石固结,即,由沉积物到沉积岩的过程中的一系列变化,包括压实和胶结作用。物到沉积岩的过程中的一系列变化,包括压实和胶结作用。3.3.后生作用后生作用(anadiagenesis):(anadiagenesis):固结后至变质前,包括交代、固结后至变质前,包括交代、重结晶、次生加大、压溶。重结晶、次生加大、压溶。4.4.表生作用表生作用(epidiagenesis):(epidiagenesis):潜水面以下、低温压下,与地潜水面以下、低温压下,与地下水的作用,包括溶
26、蚀、充填、交代。下水的作用,包括溶蚀、充填、交代。第28页/共37页常见成岩作用现象常见成岩作用现象1.1.压实作用压实作用(compaction):(compaction):静压力下沉积物排气、排水、体积静压力下沉积物排气、排水、体积缩小、孔隙度降低、密度增加。缩小、孔隙度降低、密度增加。2.2.胶结作用胶结作用(cementation):(cementation):孔隙水过饱和沉淀出矿物质(胶孔隙水过饱和沉淀出矿物质(胶结物结物cement),cement),将沉积物粘结成岩石。将沉积物粘结成岩石。3.3.压溶作用压溶作用(pressure-solution):(pressure-solu
27、tion):压力下沉积物颗粒间或沉积压力下沉积物颗粒间或沉积岩内部发生溶解。如,缝合线构造岩内部发生溶解。如,缝合线构造4.4.重结晶作用重结晶作用(recrystallization):(recrystallization):通过溶解再沉淀或固体通过溶解再沉淀或固体扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒。如,蛋白石(非晶质)扩散,使得细小晶粒集结成粗大晶粒。如,蛋白石(非晶质)玉髓(隐晶质)石英(显晶质)玉髓(隐晶质)石英(显晶质)5.5.交代作用交代作用(replacement):(replacement):外来组分取代原组分。如,白云石外来组分取代原组分。如,白云石化,化,SiOSiO2 2与
28、与CaCOCaCO3 3相互交代。相互交代。6.6.自生矿物的形成自生矿物的形成(authigenic mineral)(authigenic mineral):海绿石,鲕绿泥石,:海绿石,鲕绿泥石,沸石类,粘土矿物,方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿,自生沸石类,粘土矿物,方解石、菱铁矿、草莓状黄铁矿,自生石英和自生长石(再生加大边)石英和自生长石(再生加大边)第29页/共37页压压 实实 作作 用用第30页/共37页压压 溶溶 作作 用用第31页/共37页胶结作用胶结作用第32页/共37页交交 代代 作作 用用第33页/共37页 1、自由能、自由能 2、PH值和值和EH值值 3、温度的影响、温度
29、的影响 4、压力的影响、压力的影响 5、生物对成岩作用的影响、生物对成岩作用的影响 6、时间因素、时间因素影响成岩作用因素影响成岩作用因素第34页/共37页火山碎屑岩火山碎屑岩陆源沉积岩陆源沉积岩内源沉积岩内源沉积岩按按结结构构细细分分集块岩集块岩火山角砾岩火山角砾岩凝灰岩凝灰岩按按结结构构细细分分砾岩和砾岩和角砾岩角砾岩砂岩砂岩粉砂岩粉砂岩泥岩泥岩按按成成分分细细分分铝质岩铝质岩铁指岩铁指岩锰质岩锰质岩磷质岩磷质岩碳酸盐岩碳酸盐岩硅质岩硅质岩盐岩(石膏、硬石膏、石盐岩(石膏、硬石膏、石盐岩)盐岩)可燃性有机岩(煤、油页可燃性有机岩(煤、油页岩)岩)第五节第五节 沉积岩的分类沉积岩的分类第35页/共37页1 1、碎屑颗粒的搬运介质有那些?特点如何?、碎屑颗粒的搬运介质有那些?特点如何?2 2、碎屑颗粒的搬运方式及其特征?、碎屑颗粒的搬运方式及其特征?3 3、碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与、碎屑物质在流水中的侵蚀、搬运、沉积与 流速的流速的 关系?关系?4 4、化学搬运、沉积的特征?、化学搬运、沉积的特征?5 5、生物搬运、沉积的特征?、生物搬运、沉积的特征?6 6、沉积分异的意义?、沉积分异的意义?7 7、成岩作用的阶段?、成岩作用的阶段?第二章第二章 沉积岩的形成过程沉积岩的形成过程-思考题思考题第36页/共37页感谢您的观看。感谢您的观看。第37页/共37页