同位素稀释-热电离质谱U-Pb测年方法简介
锆石U_Pb同位素定年的原理_方法及应用_高少华
立年龄； 定年方法各有优缺点，应用时应根据从样品中分选出的锆石数量、粒度、内部结构、定年精度等因素，
灵活选择； 锆石 U-Pb 年龄常用于沉积盆地物源分析、岩体的年代约束及成矿年代学与韧性剪切带定年中，应
用时要结合地质背景，对定年结果进行合理解释。
关键词： 锆石； U-Pb 同位素； 原理； 定年方法； 地质应用
收稿日期： 2013 － 04 － 11； 修订日期： 2013 － 05 － 30 作者简介： 高少华（ 1986 － ） ，男，在读硕士，专业方向： 沉积盆地物源分析研究。
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江西科学
2013 年第 31 卷
1 锆石的地球化学特征和内部结构
1． 1 锆石的地球化学特征 锆石 的 氧 化 物 中 ω （ ZrO2 ） 占 67． 2% 、ω
Abstract： This article discusses geochemical characteristics and internal structure of zircon，the principle of zircon U-Pb isotopic dating，the advantages and disadvantages of dating method and the application of geological problems through consulting a large number of Chinese and foreign literature and combined with the author's experiments． The results show that magmatic zircon and metamorphic zircon in geochemical and internal structure have different characteristics． Principle is that by using of the U-Pb decay equation getting three independent ages of 206 Pb / 238 U、207 Pb / 235 U and 207 Pb / 206 Pb． Dating methods have advantages and disadvantages，please accord to the quantity，size，internal structure and factors such as accuracy of sorting out the zircons from samples，selecting dating methods flexibly． Zircon U-Pb age is often used in the analysis of the sedimentary basin provenance，in the age constraint of some rock and metallogenic chronology and ductile shear zone． The dating results are reasonable explanation to combined with the geological background． Key words： Zircon，U-Pb isotope，The principle，Dating method，The geological applications
U-Pb同位素测年方法及应用综述
U-Pb同位素测年方法及应用综述U-Pb同位素测年方法是一种重要的地球科学测年方法，它是基于铀和钍系放射性衰变序列的原理，利用锆石等矿物中的铀和钍元素与其衰变产物的比值来确定矿物的年龄。
本文将对U-Pb同位素测年方法及其应用进行综述。
铀和钍元素的衰变系列分别为：U-238到Pb-206，U-235到Pb-207和Th-232到Pb-208。
这些元素的衰变产物中的铅同位素是非常稳定的，因此可以用来测定矿物的年龄。
通常使用的是含有铀和钍的晶体矿物，如锆石、独居石和黑云母等。
在这些矿物中，铀和钍元素的比值通常很小，但是它们的衰变产物——铅元素的量却很大，因此可以测定矿物中的铀和钍元素浓度、铅元素浓度和铀、钍元素与其衰变产物铅元素的比例，以确定矿物的年龄。
1. 从样品中提取含有铀和钍元素的晶体矿物；2. 测定矿物中铀、钍和铅元素的浓度；4. 利用铀和钍元素与其衰变产物铅元素之间的关系，计算出矿物的年龄。
U-Pb同位素测年方法广泛应用于地球科学中的各个领域，包括地质学、古生物学、构造地质学、矿床学等。
地质学中，U-Pb同位素测年方法是研究岩石和矿物年龄的重要方法。
它可以用来确定岩浆岩、变质岩和沉积岩的形成年龄，以及变质、岩浆作用的时代和历史，从而揭示地球的演化。
此外，U-Pb同位素测年方法也可以用于研究地球化学过程，比如地球的演化和作用，岩石圈和地幔的构成等。
古生物学中，U-Pb同位素测年方法可以用于确定化石的年龄，特别是对于古生物学研究中的发掘和分类很有帮助。
古生物学家可以根据化石的年龄对不同时期的生物群落做出更准确的判断。
例如，古生物学家可以基于U-Pb同位素测年方法确定某一古生物时期的地质年龄，从而推断该时期的生物分布和生态环境。
构造地质学中，U-Pb同位素测年方法可以用于确定岩石的形成和变形的时间，为地壳和板块构造演化提供重要的证据。
它不仅可以确定岩石和构造事件的年代，还可以研究不同形态的岩石和构造作用的组合和关系。
同位素测年原理与方法
• ⑴保持H磁场强度恒定变化， V电扫描 • ⑵保持V恒定变化，H磁扫描（本室用）
• 由上式可知： • 当磁场强度H及仪器电压V不变时，离子的偏 转半径R与荷质比m/e成正比，即荷质比越大，离子 的偏转半径越大。 • 如我室为磁扫描质谱计，当电压V固定在8000 伏时，改变磁场H强度，则离子的偏转半径取决于 m/e 的比。 • 如Pb有四个同位素：208Pb,207Pb,206Pb,204Pb。 偏转半径208Pb＞207Pb＞206Pb＞204Pb由此可将Pb 的四个同位素分开。
•
环境同位素地球化学
放射同位素
• •
同位素测年技术
Rb—Sr法年龄测定--古人类迁移 U—Th--Pb法年龄测定 Sm--Nd法年龄测定 Pb—Pb等时线法 普通Pb法--监测环境污染
一；同位素基本概念
1：同位素---具有相同质子数和不同中子数的同一类 元素的不同原子。 2：α衰变--α衰变是放射原子核所放出α粒子的过程， α粒子实际上是氦的原子核(4He2)是带正电荷的两个 质子和两个中子单元。 3：β-衰变-- β-衰变是核内放射出带负电荷的电子流， 在一定的条件下多余的中子转变为质子过程中产生 电子。
ppm表示一百万份重量的溶液中所含溶质的重 量(用溶质质量占全部溶液质量的百万分比来表 示的浓度，也称百万分比浓度)。百万分之几， 就叫几个ppm。 ppm=mg/kg=mg/L ppm=溶质的重量/溶液的重量*106。 1ppm可表示为1×10-6克 1升极稀的水溶液其密度可作为1，因此1 升水的重量为106毫克。若1升极稀水溶液中含1 毫克的某物质，则其浓度相当于1ppm。 1毫克=1000微克，因此该物质的浓度又为 1000ppb。
•
离子源表面电离示意图
锆石U-Pb同位素定年方法分析研究
锆石U-Pb同位素定年方法分析研究摘要本文主要阐述了对锆石U-Pb进行同位素测年体系的常用方法，并对各方法自身的特点进行了较为详细的介绍与对比。
关键词锆石U-Pb；同位素定年法；分析研究0 引言近年来，随着同位素地质年代学的飞速发展，锆石U-Pb法一直是地质学者讨论地质事件时代的重要方法之一，以下分别对各种其U-Pb同位素测年法进行分析。
1 单颗粒微量热电离质谱法目前应用最广泛的锆石定年方法是微量和单颗粒热电离质谱法，在近几年人们试着利用样品量达亚微克级的逐步溶解技术和单颗粒锆石碎片技术对其加以改进。
单颗粒锆石热电离质谱法是锆石定年技术的进展之一，该方法具有高精度、要求样品量少，所以作为基准的锆石U-Pb定年方法。
这中方法上存在着局限性：单颗粒微量热电离质谱法前期处理过程比较复杂，耗费时间，在实验流程本底要求特别低，一般整个流程铅、铀空白分别为0.03ng~0.05ng、0.002ng~0.004ng；该方法存在着最大缺陷是不能对复杂锆石内部微区U/Pb和207Pb/206Pb的年龄信息进行准确测定。
2 单颗粒锆石蒸发法在80年代单颗粒锆石蒸发法才发展起来的，这种方法不采用化学处理。
单颗粒锆石蒸发法主要是应用锆石逐层蒸发法，采用热离于发射质谱计直接对单颗粒锆石207Pb/206Pb年龄进行测定，获得207Pb/206Pb年龄信息。
它能够揭示锆石内部的信息，此种方法已在我国广泛推广和应用，并且取得不少成果。
该方法有一定的局限性：该方法只能提供207Pb/206Pb年龄，对U/Pb年龄不能测定，不能有效判断U-Pb同位素体系是否封闭；由于精度差不能精确的对地质事件定年，只能在初选样品的时候用该方法。
3 单颗粒锆石U-Pb同位素稀释测定法该方法是将一个岩石中的锆石按照晶形和颜色分开，加入稀释剂对U，Pb 同位素进行测定，在根据不一致线对岩石年龄进行确定。
这种方法由于操作方法简单，受到地质工作者的青睐，在我国得到了广泛推广和应用，也取得了显着成果。
锡石U-Pb同位素定年的理论基础及方法进展
The Oretical Basis and Methodical Progress of U-Pb Isotope Dating of Cassiterite
Yang Liu , Xu Yaojian, Zheng Ping
(Hunan Engineering Polytechnic, Changsha Hunan 410151)
。相对于围岩
矿物，矿石矿物的年龄更能有效代表成矿及矿 化时间，因此矿床学研究中更趋向于直接对矿石 矿物进行测年，来获取成矿时代信息。在锡矿矿 床学研究中，锡石作为各类锡矿最主要的矿石矿 物，其晶格中通常赋存有较高含量的 U U-Pb 同位素年代学研究的适合条件。
[3, 4]
，并且
结晶后不易受后期热液蚀变的影响，具备开展
，是定量
[16~18]
。从扩散动
力学角度对不同温度条件下锡石中 U、Pb 的迁 移行为进行分析，可为判断锡石 U-Pb 测年方法 的可靠性提供理论依据。张东亮等 [19] 曾从扩散 动力学角度对锡石中 U-Pb 同位素体系的封闭性 做了详细的论述，得出 U-Pb 同位素体系在锡石 中的封闭温度为（图 2）：冷却速率为 10℃ /Ma 的体系中，有效扩散半径为 1μm 的锡石颗粒 中封闭温度为 560℃，1 mm 级的锡石颗粒中为 860℃；当冷却速率为 1 ℃ /Ma 时，有效扩散半 径 1μm 的锡石颗粒中 Pb 的封闭温度为 520℃， 1 mm 级的锡石颗粒中封闭温度为 790℃。而以
锡石 U-Pb 同位素定年的理论基础及方法进展
杨柳 *，徐耀鉴，郑平
（湖南工程职业技术学院，湖南 长沙 410151）
摘 要 锡石是最主要的锡矿矿石矿物，常见于部分花岗岩中，其晶格中常富含的 U 可作为定年矿物。 近年来随着 U-Pb/Pb-Pb 同位素年代学的发展，锡石应用于 U-Pb 同位素定年日趋广泛。本文介绍了锡石 用于 U-Pb 同位素定年的前提条件及理论基础，阐述了锡石的利用历史及其研究现状，并对测试方法的进 展做了较系统的叙述，提出锡石年代学在矿床学及岩石学研究中具备更宽广的应用前景。 关键词 锡石 U-Pb 定年；研究现状；方法进展；封闭性 中图分类号：P579 文献标识码：A
同位素稀释质谱法
同位素稀释质谱法同位素稀释质谱法（IsotopeDilutionMassSpectrometry,IDMS）是一种检测技术，可以检测物质中微量元素的浓度。
该技术是采用高灵敏度的质谱仪，比如电离质谱仪（ICP-MS），对微量元素进行分析。
同位素稀释质谱法以质谱仪的灵敏度和准确性，来检测物质的微量元素浓度，可以检测到微量元素浓度低至数拉德定律极限之下，从而给低浓度环境质量监测带来可靠的数据。
同位素稀释质谱法的原理同位素稀释质谱法的核心原理是把被测物质中的微量元素稀释，然后测定稀释后的同位素标识定数，就可以推算出被测物质中的微量元素浓度。
这一原理是根据欧拉定律得到的，即同位素标识定数的计算式为：标识定数I=(C1/C2) X (A1/A2)其中，C1、C2为稀释前和稀释后的质量浓度，A1、A2为同位素的质量浓度。
同位素稀释质谱法的工作流程同位素稀释质谱法的工作流程可以分为三步：稀释、测定和推算浓度。
（1）稀释：将物质稀释，使得微量元素的浓度达到质谱仪的检测灵敏度。
（2）测定：使用质谱仪，对稀释前后的同位素进行测定，得到同位素标识定数。
（3）推算浓度：根据欧拉定律，利用同位素标识定数，推算出微量元素的浓度。
同位素稀释质谱法的优势（1）灵敏度高：由于质谱仪的灵敏度极高，可以检测到物质中微量元素的浓度很低的情况，甚至可以检测到数拉德定律极限之下的浓度。
（2）精确性高：质谱仪的精度非常高，可以达到ppb级别。
（3）可检测多样化元素：质谱仪可以检测多种类型的元素。
（4）多种样品：可以检测多种样品，如植物、水、空气等。
（5）低门槛：由于质谱仪的操作范围广，操作门槛低，因此在环境质量监测中得到了推广应用。
综上所述，同位素稀释质谱法是一种高灵敏度、高精确度、可检测多样化元素、可检测多种样品、低操作门槛的环境质量监测技术。
该技术可以帮助我们获得准确可靠的环境质量数据，保障环境质量安全，为人类健康创造良好的生态环境。
U_Pb同位素定年技术及其地质应用潜力_周红英
第34卷第1期地质调查与研究Vol.34No.1 2011年03月GEOLOGICAL SURVEY AND RESEARCH Mar.2011U-Pb同位素定年技术及其地质应用潜力周红英，李惠民（天津地质矿产研究所，天津300170）摘要:在作者的研究成果基础上，结合近年来文献报道的资料，对U-Pb同位素定年技术的原理、测年矿物、几种测定方法的优点和局限性、针对具体样品选择测年矿物和定年方法的基本原则等问题进行讨论，并对U-Pb同位素定年技术的地质应用潜力进行探讨。
结果表明，用于U-Pb同位素年龄测定的不同矿物和不同方法各有不同的特点及局限性。
在实际工作中，根据从具体样品中分选得到的U-Pb同位素定年矿物及其数量多少、粒度大小、年龄范围、U-Pb含量、测年精度要求等因素，灵活地选择测年矿物及测年方法，对于获得比较理想的结果是非常重要的。
关键词：U-Pb同位素；定年技术；地质应用潜力中图分类号：P597+.3文献标识码：A文章编号：1672－4135(2011）01－0063-08U-Pb同位素定年技术是应用最广的重要经典同位素定年技术之一，具有其他许多同位素测年技术无法相比的优点。
其最突出的优点是可同时利用两个同位素衰变系列（即238U-206Pb和235U-207Pb衰变系列）进行测年，获得三个独立的同位素年龄（即206Pb/238U年龄、207Pb/235U年龄和207Pb/206Pb年龄），因而测年结果可以进行内部校正。
这一优点源于U-Pb同位素定年的基本原理：矿物中的铀同位素（238U和235U）经放射性衰变生成稳定同位素（206Pb和207Pb）。
根据对试样中母体同位素（238U和235U）和子体同位素（206Pb 和207Pb）含量及铅同位素比值的测定，即可根据放射性衰变定律计算试样形成封闭体系以来的时间，即矿物形成以来的年龄,包括206Pb/238U年龄、207Pb/235U 年龄和207Pb/206Pb年龄。
U-Pb同位素测年新方法--激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石和磷灰石年龄
U-Pb同位素测年新方法--激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石和磷灰石年龄许雅雯;李惠民;王家松;郭虎;张永清;耿建珍;崔玉荣;郝爽;肖志斌;李国占【摘要】通过实验研究，笔者确定了激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石、磷灰石U-Pb同位素年龄的流程，包括样品制备、矿物成因分析、仪器测试条件和测试过程。
该方法最大的优势在于，可在探针片上确定测年矿物的共生组合及地质意义，将测得的年龄与特定地质事件，如变质事件、热液事件等相联系，对年龄数据给予合理的地质解释。
利用此方法对一些岩石中的锆石、磷灰石在探针片上进行了测试，与用传统单矿物制靶方法测试的结果在误差范围内一致，表明在探针片上进行含铀矿物原地原位U-Pb测年是完全可行的。
%This article introduces an experimental procedure of dating zircon and apatite by laser ablation-multi-ple collector-inductively coupled plasma mass spectrometry using polished thin section , including sample prep-aration, origin analysis of zircon and apatite,and test by LA-MC-ICP-MS . The biggest advantage of this method is that dating Mineral association and the geological significance can be identified in polished thin section, and we can acquire the age by LA-MC-ICP-MS that can be link to particular geological events(such as metamorphic event, hydrothermal event and so on) , accordingly, we should get a reasonable interpretation for experimental re-sults. U-Pb dating of zircon and apatite of some rocks in situ polished thin section were performed by LA-MC-ICP-MS, which are consistent with test result of that dated in mount in the error range, showing U-Pb dating of uranium-bearing minerals in polished thin section is completely feasible.【期刊名称】《地质调查与研究》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】10页(P67-76)【关键词】激光烧蚀等离子体质谱;探针片;锆石;磷灰石;U-Pb同位素年龄【作者】许雅雯;李惠民;王家松;郭虎;张永清;耿建珍;崔玉荣;郝爽;肖志斌;李国占【作者单位】中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170;中国地质调查局天津地质调查中心，天津 300170【正文语种】中文【中图分类】P597+.1U-Pb同位素测年新方法——激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石和磷灰石年龄许雅雯，王家松，郭虎，张永清，耿建珍，崔玉荣，郝爽，肖志斌，李国占，李惠民（中国地质调查局天津地质调查中心，天津300170）摘要:通过实验研究，笔者确定了激光烧蚀等离子体质谱法直接测定探针片中锆石、磷灰石U-Pb同位素年龄的流程，包括样品制备、矿物成因分析、仪器测试条件和测试过程。
U-Pb同位素测年方法及应用综述
U-Pb同位素测年方法及应用综述引言同位素测年是地球科学中非常重要的一种测年手段，能够精确地确定地质事件的发生时间。
U-Pb同位素测年方法是一种常用的测年方法之一，可以用于研究地质年代、研究岩石成因及地壳演化等方面。
本文将对U-Pb同位素测年方法进行综述，介绍其原理和应用，并对其在地质研究中的意义进行探讨。
一、U-Pb同位素测年方法的原理U-Pb同位素测年方法是利用铀-铅同位素体系进行测年的一种方法。
铀在自然界中存在两种稳定同位素：铀238和铀235，它们都会通过放射性衰变逐渐转变成铅同位素。
铀238的衰变系列包括13个同位素，最终转变成稳定的铅206，而铀235的衰变系列包括7个同位素，最终转变成稳定的铅207。
这两种衰变系列中的每一个同位素的衰变速率都是已知的，因此可以利用这一特性来测定岩石的年龄。
U-Pb同位素测年方法主要包括两种技术：同位素比值法和同位素成分法。
同位素比值法是通过测量同位素的比值来确定岩石的年龄，而同位素成分法则是通过测量样品中铀和铅的含量来确定年龄。
这两种方法都需要使用质谱仪等仪器进行测量，以获得高精度的测年结果。
二、U-Pb同位素测年方法的应用U-Pb同位素测年方法可以应用于各种不同类型的岩石，包括火成岩、变质岩和沉积岩。
通过对不同类型岩石中的铀-铅同位素进行测量，可以确定它们的形成时间，从而推断地质过程的发生时间和演化历史。
1. 火成岩的年代测定火成岩是地球表面最常见的岩石类型之一，它的形成与地球内部的岩浆运动密切相关。
利用U-Pb同位素测年方法可以精确地确定火成岩的形成时间，从而揭示地壳演化和板块构造的历史。
三、U-Pb同位素测年方法的意义和前景U-Pb同位素测年方法在地质学、矿产学和环境地质学等领域都具有重要的应用价值，可以帮助科学家们解决地球演化和地质资源开发等方面的重大科学问题。
随着测年技术的不断改进和仪器设备的不断更新，U-Pb同位素测年方法的精度和应用范围还将不断扩大，为地质研究提供更多的有力支持。
U-Pb同位素测年方法及应用综述
U-Pb同位素测年方法及应用综述作者：梁丽萍高苑苑来源：《青年生活》2019年第19期摘要：U-Pb同位素定年技术是应用最广的重要经典同位素定年技术之一，具有其他许多同位素测年技术无法相比的优点。
本文介绍了U-Pb同位素体系测年的基本原理和样品要求，并整理了U-Pb法同位素定年常用矿物用有锆石、斜锆石、金红石、磷灰石、锡石。
最后对U-Pb同位素测年方法进行了整体介绍。
关键词：U-Pb;测年一基本原理和前提1.1基本原理同位素地质年龄测定依据元素放射性衰变的原理。
放射性是指原子核自发地放射各种射线（粒子）的现象。
在磁场中研究放射性的性质时，发现射线是由α、β、γ等3种射线组成的。
α射线是高速运动的粒子流，粒子由2个质子和2个中子组成，实际上就是He原子核。
β射线是高速运动的电子流。
γ射线是波长很短的电磁波。
能自发地放射各种射线的同位素称为放射性同位素。
放射性同位素放射出α或β射线而发生核转变的过程称放射性衰变，衰变前的放射性同位素为母体，衰变过程中产生的新同位素叫子体。
若放射性母体经过一次衰变就转变为另一种稳定的子体，称为单衰变。
1.2前提由于各同位素体系的放射性同位素具有不同的衰变速率（或半衰期不同）和不同的地球化学特征，这使得每个同位素体系定年都具有独特优点和适用范围。
但是，作为同位素体系定年的基本前提和限制条件是相同的，即：（1）用来测定地质年齡的放射性同位素有适宜的半衰期T1。
与测定的对象年龄相比，不宜过大，也不宜过小，且半衰期和衰变常数能被准确测定。
（2）能够准确测定母体同位素组成和每个同位素的相对丰度。
无论是在自然界的矿物、岩石中，还是在人工合成物中，这个相对丰度应该是固定不变的，即是一个常数。
（3）母体同位素衰变的最终产物必须是稳定同位素，用当前的仪器设备和技术水平能准确测定出母子体含量及同位素组成。
（4）岩石及矿物自形成后处于封闭体系，没有母子体的加入或丢失。
（5）在岩石或矿物形成过程中和形成以后，同位素体系从开放体系过渡到封闭体系，所经历的时间相对于封闭体系所维持的时间是短暂的，从部分封闭到完全封闭所经历的时间可忽略不计。
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同位素稀释-热电离质谱U-Pb 测年方法简介
同位素稀释-热电离质谱（简称ID-TIMS）法是对锆石、斜锆石、金红石、独居石、磷灰石和锡石等含铀矿物进行U-Pb同位素年龄测定的经典方法。
自二十世纪八十年代以来，天津地质矿产研究所同位素实验室李惠民研究员从澳大利亚国立大学引进这一方法，成功建立了单颗粒锆石U-Pb年龄的ID-TIMS分析方法。
近年来，这一方法陆续被应用于斜锆石、金红石、独居石、磷灰石和锡石等含铀矿物的U-Pb同位素年龄测定。
其方法要点是：用化学方法（通常用氢氟酸、盐酸和硝酸等化学试剂）将待测矿物在适当的温压条件下溶解。
溶解前通常需加入定量的205Pb-235U混合稀释剂或208Pb-235U混合稀释剂。
矿物溶解后，需用离子交换柱将U和Pb分别从样品溶液中分离出来，然后在TRITON热电离质谱上进行U和Pb同位素测定，经计算得到矿物的U-Pb同位素年龄。
利用ID-TIMS法进行含铀矿物U-Pb同位素年龄测定的优点是单次测定的精度较高，可测定的矿物年龄范围较广（从中新生代到太古代），而且不需要相应的标准矿物作校正，避免了寻找和制备标准矿物的困难。
因此，ID-TIMS法被称为矿物U-Pb同位素年龄测定的“标准方法”。
这一经典方法在精确测定关键地层时代和定标具有重要的科学意义，目前国内只有本实验室具备这样的实验条件，国内地质学家应用这一技术准确测定了我国许多重要地质体的U-Pb同位素年龄，为我国地学基础理论研究和区域地质调查工作提供了扎实的基础资料，为精确厘定变质作用、沉积作用、成岩成矿作用时代提供了较好的技术支持。