浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测

doi：10．3969/j．issn．1674-3636．2013．03．436

地质学刊第37卷第3期

浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测

1，21，2，34

，王成彬，陈建国张珍玉，肖

1，2

凡，杨

梧

1

（1．中国地质大学（武汉）资源学院，湖北武汉430074；2．中国地质大学地质过程与矿产资源国家

重点实验室，湖北武汉430074；3．中国地质大学（武汉）地质调查研究院，湖北武汉430074；4．江苏省地质调查研究院，江苏南京210018）

摘要：基于GIS空间分析技术，以MOＲPAS为平台，建立浙西北热液型铅锌银多金属矿多元空间数据库，在对本地区铅锌银多金属成矿规律研究的基础上，运用数理化的手段对与本地区成矿有关的地层、构造、岩浆岩、地球物理、地球化学等多元数据进行量化、分析建立本地区的找矿概念模型，利用证据权的方法进行成矿定量预测。通过分析，发现浙西北热液型铅锌银多金属矿与本地区的地层、岩浆、褶皱、断裂、重力、地球化学数据及其衍生变量具有2个成矿远景区。密切关系。根据计算出的成矿有利度及其等值线图将研究区划分为18个靶区、关键词：热液型；铅锌银多金属；证据权法；MOＲPAS软件；定量预测；浙西北中图分类号：P618．43；P618．44；P618．52

文献标识码：A

文章编号：1674－3636（2013）03－0436－08

0引言1研究区矿产资源综述

研究区位于浙江省西北部，江山—绍兴断裂带

扬子地台边缘地区是我国重要的多金属矿的富在扬子地台的西南边缘、北缘以及东北缘都发集区，

现了一批具有热水喷流沉积（Sedex）和密西西比河谷型（MVT）特征的铅、锌多金属矿床（李智明，2007；朱建东等，2008）。近年来，浙西北找矿工作取得了巨大突破，淳安、衢州等地相继发现了一些

在其邻区安徽中—大型规模的银铅锌多金属矿床，

省境内也有类似的发现。因此，该区域有望发展成

为中国华南地区一个新的银铅锌多金属成矿带。但目前来看，该区的地质及矿产勘查工作程度较低，区域内矿产资源潜力评价还处于空白。

通过总结浙西北区域成矿规律和典型铅锌银多金属矿矿床成矿模式，运用GIS技术，对浙西北区域研究已有的内的铅锌银矿成矿综合信息进行分析，地质、物探、化探、矿产等地质资料，对该区进行矿产分析该区银铅锌多金属矿的找资源预测评价研究，

为浙西北地区矿产资源进一步勘查和开发矿前景，提供科学依据。

42

与皖南、赣西交界，面积约2．1426×10km。北界，

区内以怀玉山系及天目山系为主，北东走向，山势低缓，主要河系为富春江，北东流向。浙西北地区在大地构造位置上属于新元古板块俯冲带，钦杭成矿带的东北段，此地区北接扬子板块，南邻华南板块，是中国南方大地构造单元江南造

2010）。区域分布自元山带的重要地区（唐永成等，

古代至中生代比较连续的地层，经历了多期次的构

形成相对独特的地质构造格局（潘桂造岩浆活动，

2009）。从成矿区带的划分上看属于长江中棠等，

下游晚古生代—中生代铜、金、铁、铅、锌、硫成矿带和江南地块元古宙、中生代铜、钼、金、铅、锌成矿带

2009）。的一部分（朱安庆等，

矿种资料统计表明，研究区内有铅、锌、银、钨、

铋、汞、钴、金、钼、镍、锑、铁、硫、萤石等单矿种或多矿种矿床。矿床成因类型以矽卡岩型和具有MVT

（李进学等，2011）等热液和Sedex特征的“扬子型”

收稿日期：2013－06－25；编辑：蒋艳

“十二五”2），1212011120986）基金项目：国家支撑计划课题（2011BAB06B08-中国地质调查局地质大调查项目（121201130100，作者简介：王成彬（1988—

），E-mail：wangcug@hotmail．com男，硕士研究生，研究方向为矿产勘查与评价，

第37卷王成彬等：浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测437

矿床为主，矿床大多数与沉积建造具有很大的关系，像银山银多金属矿产出与蓝田组白云岩、硅质岩有密切关系。已探明的矿床（点）数为310处，主要矿

锌、银等多金属，其中已知矿床（点）为产种类为铅、

69处。近年来，本地区铅锌银多金属找矿有了重大

突破，发现了一些中大型铅锌矿床，但地质矿产研究工作程度相对较低。为了更好地服务于地质找矿工

笔者在现有工作的基础上选取铅锌银多金属作作，

为本地区预测研究矿种，在对研究区各种成矿条件进行量化分析的基础上，对本地区的找矿前景作出定量预测分析。

留系（S）、泥盆系（D），其他地层零星分布。把不同时期的地层作为证据权因子计算其证据

权重及其相关系数C，得出震旦系地层C值为1.085，寒武系地层C值为1.729。侏罗系、前震旦

说明不利于成矿，因此选择震旦系、系的C值为负，

寒武系作为成矿的有利地层，综合构置“有利成矿

地层”作为成矿预测的一个证据图层。2.2

区域岩浆岩与成矿

燕山期侵入岩最为发育，占全省侵入岩的90%以上。从空间规律上看，铅锌矿点主要发育于燕山期花岗岩附近，几乎全部落在岩体周边（图2）范围

燕山期早期形成铁、铜、钼、内。从时间规律上看，

铅、锌等矿床，儒洪、广山岩体接触带中矿石同位素Ar法），为143～152.3Ma（K-与燕山早期侵入岩同2010）。晚位素年龄（197～136Ma）一致（侯翠霞，

期形成铅、锌、金、银等矿床，如八宝山金银矿年龄值与燕山晚期同位素年龄（119～70为80～100Ma，Ma）一致（马瑞士，1965）。燕山期重熔型花岗岩岩体侵入较浅，受NE—NNE向构造控制，单个岩体面积较小，从几到百余平方米不等。岩体沿印支褶皱核部或大断裂带侵

主要在震旦—古生界地层中形成矽卡岩型、热液入，

交代型、沉积热液改造型矿床，主要矿种为铁、铜、铅、锌、硫、萤石。

2成矿条件分析

区域成矿条件的研究即是通过对地质、地球物

理、地球化学、遥感等数据处理与分析，从中提炼出

构造、岩浆岩和地层与成矿的关系，进而结合地质来推断区域内有利于矿床产出的成矿调查的成果，

2011，2012）。通过搜集研究条件组合（陈建平等，

区内基础地质、矿产、地球物理、地球化学等多元数

以MOＲPAS3.0为平台建立浙西北银多金属矿据，

成矿预测空间数据库。然后从地层、构造、岩浆岩以及地球物理和地球化学特征5个方面探讨、提取成矿有利因素。2.1

区域地层与成矿

通过对研究区内已知的铅锌银等多金属矿床（点）进行统计分析（图1），铅锌银等多金属矿床（点）出露地层有：中元古界（Pt2）、震旦系（Z）、寒武－）、奥陶系（O）、志留系（S）、石炭系（C）、侏罗系（C

系（J）。由图1可知，具规模的矿床主要分布地层－）、其次是寒武系（C奥陶系（O）、志为震旦系（Z），

图1矿床（点）在地层中的分布情况统计

图2浙西北矿床（点）分布与岩体关系图

438地质学刊2013年9月

对不同时代岩体周边矿床（点）的统计以及对岩体的时代、距离缓冲区的证据权值及相关系数的计算分析，发现侏罗纪时代的岩体对于本地区的成矿最有利；距离岩体2km时权重值最大（图3）。

图3矿床（点）数与有利岩体距离关系

图5

浙西北矿床（点）分布与构造关系图

2.32.3.1

区域构造与成矿褶皱构造与成矿

2.3.2

浙西北研究区的主要构

造为北东向的褶皱和断裂。褶皱造山运动主要发生

断裂构造与成矿江山—绍兴深断裂作为

在晚晋宁期及华力西—印支期，分别形成基底和盖

表现为北东向平缓开层褶皱。在后期燕山运动中，

阔式褶皱及较强烈的块断和岩浆活动，这些褶皱带

在一定程度上控制着铅锌矿的分布，如银山银铅锌多金属矿分布于鲁村—学川褶皱束中段，富阳上台门铁铅锌矿位于华埠—新登拗褶带北东端。通过对褶皱和银铅锌矿点的叠加分析，可以看出，主要是NE向晚期华夏系（印支期）褶皱控制成矿；通过对褶皱轴线平均方位、褶皱轴线缓冲区计算褶皱时代、

分析，发现矿床（点）70%发育在NE向晚期华夏系褶皱轴线5km缓冲区内（图4、图5）。

下扬子准地台与华南褶皱系两大构造单元的分界线，早期以推覆剪切为主，晚期为左行走滑为主，此深断裂与金、银成矿有密切的成因联系。由于皖浙赣断裂带地区构造演化的多期次，研究区内不同的断裂具有不同地质表象：新元古代晋宁期的NE向，早古生代加里东期为近EW—NEE向，晚中生代为NNE向（余心起等，2007）。

通过浙西北50万地质空间数据库中的断层线文件和该区银铅锌矿床（点）文件的叠加分析可以看出，研究区近70%的矿床均集中分布在断层2km缓冲区（图6），随着距离的增大，矿化程度逐步降

图4矿床（点）数与褶皱距离关系

图6矿床（点）数与断层距离关系

第37卷王成彬等：浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测439

低。并且距离为2km的缓冲区C值最大，说明断裂2km范围内为成矿有利地层。因此，选择2km缓冲区作为预测的证据因子；统计研究区内断层NEE、NNE、NNW、NWW4个走向方向与银铅锌矿床（点）的空间关系，发现矿床（点）分布明显受到断层走向控制，选为断层的NEE及NNE向作为有利的证据因子（图7）。

的环状重力异常线上反映了中酸性岩体对矿床的控制作用；在高密度体内的异常区一般也对应着矿化密集区，如淳安大坑源银矿、桶湾铅矿、建德县白沙镇银矿均产于临安马金重力梯度密集带中段，这些线性构造特征在一定程度上反映了次级构造对矿床的控制作用。

在对重力场和铅锌银多金属矿空间分析结果的分析上，通过公式（1）计算重力一阶水平导数模来突出地球物理场与区域成矿的关系（图8）。本地区的铅锌银多金属矿与导数模之间呈正态分布特征，大多数的矿床介于5～10之间。因此选择5～10的导数模区间作为证据权图层。

|Der|=n×槡A2+B2（1）

|Der|为水平倒数模，A、B为方向互相垂式（1）中，

n为系数，直的水平导数，为了方便计算，选择n=

图7矿床（点）与断层平均方位的关系

10000。

断层条数反映了构造的复杂程度，从图4和表

1中可以看出：断层条数为3～5条时，具有正权重C值最大。因此，选择断层值；当断层条数为5时，

条数3～5条为有利的证据因子。

表1

断层条数

0123456

断层条数的权值和相关系数W+－0.0240.040－0.3370.2840.5721.160－28.095

W－0.037－0.0140.024－0.010－0.008－0.0130.002

C－0.0610.0－0.3610.2940.5801.173－28.097

图8

矿床（点）与重力的分布关系

2.5区域地球化学特征与成矿

2.4区域地球物理场与成矿

成矿的动力以及物热液型矿床在成矿过程中，

将水系沉积物所有元素作聚类分析，发现Ag、

As、Pb、Sb、Cu、Zn这6种元素关系比较密切。若将会违背“证据权这些单个元素直接作为证据图层，法”所要求的条件性原则，需要对这些元素进行主成分分析，将多个变量通过线性变换，选出较少

2010），的重要变量（王力宾，通过主成分分析发现Ag、As、Sb、Pb之间的相关性较大，Cu、Zn相关性较

大，对其主成分分析，取特征值大于1，得到FAC1、FAC22个主因子；因子负载见表2，FAC1和FAC2

As-Sb-Pb组合和Cu-Zn组合。选取因分别代表Ag-子得分均值加2倍方差作为异常下限（表3），据此

质来源一般都受岩体或构造的控制。岩体可以为成

构造则为成矿提矿提供必要的动力以及物质来源，

供了良好的导矿和储矿条件。通过对浙西北区域重

发现其有一力场和银铅锌矿床空间位置叠加分析，

定的对应关系：区内已知的矿床（点）一般分布在重力梯级带的转折端或圈闭环状重力异常内部和附

近，如富阳县导岭铅矿、上台门铁铅锌矿位于2条等衢州洞口乡银坑铅矿位于圈闭值线突然拉开部位，

440地质学刊2013年9月

将FAC1和FAC2的异常图转为GＲID格式的二值图像，作为建立证据权模型的证据因子。

表2

元素AgAsCuPbSbZn

法；构成得分

找矿模型突出的是某类矿床的基本要素和找矿

过程中具特殊意义的地质、物探、化探和遥感影像等特征及其空间变化情况，总结发展该类矿床的基本

2010）。通过标志和找矿使用方法手段（张垚垚等，

重力、地球化学特征，建立研究浙西北的地质背景、

银铅锌多金属矿床的找矿概念模型（表4）。

表4

浙西北银多金属综合信息找矿概念模型

信息显示

震旦系、寒武系地层

NE向断裂和NE向晚华夏期的

褶皱，尤其是NE向复式褶皱与

脆韧性断裂交汇部位

燕山期花岗岩

重力梯度密集带、转折端，5～10重力一阶导数模区间

Pb、Zn、Ag水系沉积物地球化学元素异常

标志分类

地层构造岩浆岩

成矿元素因子负载FAC10.3610.405

FAC20.016－0.0910.5560.083－0.2220.498

－0.1930.2500.418－0.092

注：提取方法：主成分分析法；旋转法：具有Kaiser标准化的正交旋转

表3类型均值（X）标准差（S）X+1.0×SX+1.5×SX+2.0×S

FAC1、FAC2统计异常下限表

FAC1－0.2200.2501.0201.1601.309

FAC2－0.0900.2801.2101.3901.603

地球

物理地球化学

重力地球化学特征

4

4.1

成矿信息的提取

证据权因子及其权重计算

研究区预测的目标矿种是铅、锌、银。将区内已知矿床（点）分为1～6级，由大到小6个规模等级，并

3银铅锌多金属矿床证据权概念模型

依据区域找矿模型，从浙西北空间数据库中提取有利的找矿标志，作为证据权重模型计算的证据因子。通过计算分析选择：（1）震旦系、寒武系。（2）侏罗纪岩体2km缓冲区。（3）断层2km缓冲区。（4）断层的NEE及NNE。（5）断层条数3～5条为有利的证据因子。（6）NE向晚期华夏系褶皱褶皱轴线的5km缓冲区。（7）5～10重力一阶导数模区间。（8）化探FAC1和FAC2的异常图转为GＲID格式的二值图像作为证据权因子并计算其证据权值（表5）。

证据权法是一种基于GIS空间分析功能的多元信息综合模型，其本身是一种离散的多元统计方法，最初应用在医学诊断上。Agterberg等（1993）对此方法进行了改进和完善，并引入矿产预测领域。“证据权”与找矿信息结合能够区分矿化有利地段和不利地段，利用确定矿产形成的后验概率来圈定研究区有利成矿部位，从而达到定量圈定和评价找矿靶区的目的。

表5

变量地层岩体断层

断层方位断层条数褶皱

重力导数模FAC1FAC2

说明

综合有利证据证据层

W+0.7670.6220.0440.2880.4420.6860.2631.7901.447

W－－0.758－0.684－0.349－0.071－0.029－0.263－0.756－0.659－0.1

C1.5251.3060.3930.3580.4710.9501.0182.4501.611

有利地层：震旦系、寒武系

有利岩体缓冲区：侏罗纪花岗岩，缓冲区半径：2km断层缓冲区：2km断层平均方位：NE向断层条数＞2

有利褶皱缓冲区：晚期华夏系褶皱5km5～10Ag-As-Sb-Pb元素组合，异常下限取1.309

Cu-Zn元素组合，异常下限取1.603

第37卷王成彬等：浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测441

4.2证据权因子性检验

应用证据权模型进行成矿定量预测时要求各个图层具有条件性或者弱条件性（成秋明，2012），基于数据图层本身，许多学者提出的很多证例如逻辑回归加权方法据权因子检验的方法，（Agterberg，2011），2009），Sim-校正加权模型（Deng，ple-krigeing方程组求解法（Journel，2002），Tau模型

2005），Nu模型（Polyakovaet方法（Krishnanetal，

al，2007），2009），秩相关系数加权方法（张生元等，2012）。但作为一个成矿系增强证据权（成秋明，

统，在成矿的演化过程中，一般深大断裂会控制后生若断裂性质为的沉积作用以及次一级的断裂活动，

张性甚至还会伴随着成矿物质的喷流；在地球化学场中，地球化学单元素异常以及组合异常之间存在的信息冗余；地层元素含量的高低也同样影响着地

表6

证据图层FAC1FAC2有利地层断层条数断层2km缓冲区断层方位岩体2km缓冲区褶皱5km缓冲区重力导数模区间

FAC11.0000.2990.3660.0980.1480.0940.1150.1820.022

1.0000.2210.0270.1050.0340.0970.1090.087

1.0000.1150.3470.1950.0770.2160.115

1.0000.1420.3460.0520.00.060

FAC2

有利地层

球化学场，等等。因此，在定量评价中选取的证据图层很难达到数学上的绝对性。对于非地质专业人员，可以根据上述基于数据图层本身进行证据权因子的检验选取；对于地质专业人员，可以根据本地在矿床模型区成矿的具体成矿规律以及矿床模型，转化为定量勘查模型的同时，合理选择地质上相对的成矿要素作为各种证据图层。

笔者在研究本地区成矿地质特征的基础上选择与成矿有利的地层、岩体、构造等要素作为证据图层，为了证明图层选择的合理性，对9个证据图层作因子分析，得到对9个因子的相关系数矩阵（表6）。可以看出，各因子之间的相关性系数大部分小于0.3，KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）检验统计量为0.658，表明各证据权图层之间相关性较差，可以选为证据因子。

因子相关系数矩阵表断层条数

断层2km

缓冲区

断层方位

岩体2km褶皱5km重力导缓冲区缓冲区数模区间

1.0000.2850.3740.3050.311

1.0000.1020.1440.125

1.0000.0140.088

1.0000.223

1.000

5找矿靶区的圈定与评价

金—乌镇断裂，总体上呈北东展布，属于鲁村—学川

隆褶束和紫金尖—麻车埠构造单元的北段。区内主要出露前寒武系灰岩、泥岩、含碳质泥页岩以及奥陶粉砂质泥岩、硅质页岩等，其中前寒武碳酸岩和硅泥质岩为主要赋矿围岩。褶皱断裂构造较为发育，受昌化—普陀断裂和马金—乌镇断裂影响，在北部和东南部分别发育一系列次级近东西向、近南北向断裂。侵入岩主要为学川花岗岩、河桥花岗岩，岩体为粗粒、中粗粒、细中粒（斑状）黑云母花岗岩，沿断裂呈东西向分布。矿床（点）主要分布在黄石潭岩体周围，其中银山银铅锌矿为中大规模矿床。

远景区的中段东侧为马金—乌镇断裂和鲁村—麻车埠断裂，主要出露前寒武碳质硅质岩、泥页岩、灰岩，侵入晚侏罗世花岗岩、花岗闪长岩，其中大坑

依据所建立的浙西北找矿证据权模型，计算各

个成矿预测单元的成矿有利度（后验概率）。选取0.08作为有利度的阈值，共圈定找矿靶区18处（图9）。靶区整体呈NE向空间展布，与本地区的构造地质格架基本类似，表明本地区的成矿受断裂及地层控制，与本地区的地质认知基本一致。根据利用MOＲPAS证据权法圈出的成矿有利度（后验概率）得知，综合各种地质找矿因素，圈出2个找矿远景区。

5.1开化—淳安远景区

远景区北段北侧为昌化—普陀断裂，以南为马

442地质学刊2013年9月

用证据权重方法，圈定银铅锌多金属靶区18个，成矿远景区2个。

（2）将远景图和已查明的矿床（点）叠加分析，发现矿床（点）大多数分布在高概率预测远景区，说明该方法在该研究区对银铅锌多金属矿产资源的预测具有较高的准确性。

（3）证据权法有利于实现控矿信息的横向（同例如地球物理信息中的类控矿信息或者同一图层，

重磁信息）和纵向（不同类控矿信息或者不同图层，例如重磁异常信息和地球化学异常信息）的有机关联和集成，最终实现应用高度浓集的综合致矿信息圈定和评价找矿靶区，其解释更为直观；但由于模型方法本身的局限性在地质信息在与数学统计信息的转化过程中存在一定的信息损失与冗余，导致预测在最终成矿远景结果可能存在一定的误差。因此，分析时，要尊重客观地质认识事实。

图9

浙西北银铅锌多金属矿床找矿靶区及远景区划分

7

源银矿、银山庵银矿、大横山铅矿、大溪边铅矿为中

小规模矿床，其余为矿化点。远景区南段属于华埠—新登拗褶带，区内出露前寒武、志留、奥陶系地层，岩性为碳质硅质岩、泥岩、页岩、石煤、石英砂岩、砂岩、粉砂岩等。侵入晚侏罗世花岗岩、花岗斑岩，其中衢县银硐背铅矿、衢州市洞口乡银坑铅矿为小型矿床。5.2富阳—临安远景区

区内主要出露寒武系、奥陶系、志留系地层，地

粉砂质泥岩。条带状灰岩砂层岩性为泥质粉砂岩、

质白云岩、白云质砂岩、岩屑石英砂岩夹灰岩、白云

质泥岩，侵入岩规模较小，主要为晚侏罗花岗岩、花岗闪长岩；其中导岭铅矿为小规模矿床，其余皆为矿点，大多数矿点不在圈定的靶区中，主要是由于建立的找矿证据权模型含矿地层选择的主要为震旦系和

而本远景区内的矿点的含矿地层与证据权寒武系，

模型中的成矿有利地层存在一定的出入。

致谢

文中资料多来源于浙江省第一地质大队，在野外工作以及资料收集过程中得到了吴光明以及各位

地质同仁的大力支持和帮助。在此深表感谢！参考文献：

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6结论

（1）通过系统收集浙西北区域地质、重力、化探资料，在对该研究区地质背景深入研究的基础上，综

合分析了各类地质因素对成矿的控制作用，进行了找矿标志的有利提取，以MOＲPAS软件为平台，使

第37卷王成彬等：浙西北热液型铅锌银多金属矿成矿特征与定量预测443

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MetallogeniccharacteristicsandquantitativepredictionofhydrothermalPb-Zn-Ag

polymetallicoredepositsinnorthwestZhejiang

22，32

WANGCheng-bin1，，CHENJian-guo1，，ZHANGZhen-yu4，XIAOFan1，，YANGWu1

（1．FacultyofEarthＲesources，ChinaUniversityofGeosciences（Wuhan），Wuhan430074，China；2．StateKeyLaboratoryofGeolog-icalProcessesandMineralＲesources，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China；3．GeologicalSurveyInstitute，ChinaU-niversityofGeosciences（Wuhan），Wuhan430074，China；4．GeologicalSurveyofJiangsuProvince，Nanjing210018，China）

Abstract：Multivariatespatialgeo-databaseofPb-Zn-AgpolymetallicoredepositsofhydrothermaltypeinnorthwesternZhejiangProv-incewasestablishedwithMOＲPASplatformbasedonGISspatialanalysistechnology．BasedonthestudyofmetallogenicrulesforPb-Zn-Agpolymetallic，theuseofthemultivariatedatarelatedwiththemineralizationinthearea，suchasstrata，structures，magmaticrocks，geochemistry，geophysicsandsoon，theauthorsanalyzedandestablishedthemineraldepositprospectingmodelandmadequantitativepredicationusingweightsofevidence．ItwasconcludedthatPb-Zn-Agpolymetallicoredepositshadacloserelationshipwithlocalformation，magmatic，folds，faults，gravity，geochemistryandtheirderivedvariables．Accordingtotheore-formingbenefi-cialdegreeandcontourmap，thestudyareawasdividedinto18metallogenictargetsandtwoadvantageousmineralprospects．

Keywords：Hydrothermaltype；Pb-Zn-Agpolymetallicoredeposits；Weightsofevidence；MOＲPASsoftware；Quantitativepredic-tion；NorthwestZhejiang