鄒妞妞，張大權(quán)，龍國輝，張順存，魯新川，姜 華，史基安

（1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌736202；4.中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)所，北京100083）

柴達(dá)木盆地北緣第三系沉積體系演化模式

鄒妞妞1，2，張大權(quán)1，2，龍國輝3，張順存1，魯新川1，姜 華4，史基安1

（1.甘肅省油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州730000；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049；3.中國石油青海油田分公司勘探開發(fā)研究院，甘肅敦煌736202；4.中國石油勘探開發(fā)研究院石油地質(zhì)所，北京100083）

基于柴達(dá)木盆地北緣第三系的地質(zhì)背景和構(gòu)造演化，結(jié)合野外露頭、巖心、測井解釋和地震相特征，研究了沉積相的縱橫分布特征并建立了柴北緣第三系沉積體系演化模式。結(jié)果表明：盆地邊緣的馬北、馬西和平臺(tái)地區(qū)一帶主要以沖積扇和辮狀河沉積為主，靠近湖盆中心的南八仙、冷湖Ⅵ號(hào)和Ⅶ號(hào)、鄂博梁等地區(qū)主要發(fā)育辮狀河三角洲平原或前緣相帶。路樂河組（E1+2）沖積扇較為發(fā)育，辮狀河相對發(fā)育；下干柴溝組（E3）主要發(fā)育辮狀河和辮狀河三角洲沉積，下干柴溝組下段（E13）到下干柴溝組上段（E23）是一個(gè)辮狀河向辮狀河三角洲演化的水進(jìn)沉積序列；上干柴溝組（N1）和油砂山組（N2）發(fā)生進(jìn)一步湖侵，湖盆擴(kuò)張，為辮狀河三角洲前緣與濱淺湖的交互沉積。在此基礎(chǔ)上，建立了柴北緣古近紀(jì)—新近紀(jì)從物源區(qū)向盆地中心發(fā)育的沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系模式，并探討了沉積體系演化過程及其油氣意義。

柴達(dá)木盆地北緣；第三系；沉積體系；沉積模式；沉積相

柴達(dá)木盆地是中新生代的一個(gè)大型內(nèi)陸含油氣盆地，由東、西部拗陷區(qū)和北部塊斷帶3個(gè)Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元組成。其中柴達(dá)木盆地北緣塊斷帶位于盆地北部的阿爾金山和南祁連山前，是盆地的重點(diǎn)勘探區(qū)塊之一，發(fā)育鄂博梁構(gòu)造帶、冷湖零號(hào)—Ⅶ號(hào)構(gòu)造帶、南八仙和馬海構(gòu)造[1-3]（圖1）。由于北緣受盆地基底的構(gòu)造變動(dòng)和西端阿爾金山的一系列逆沖斷裂及北面南祁連山系的右行走滑沖斷推覆作用，形成了柴北緣獨(dú)具特征的構(gòu)造格局[4，5]。柴北緣作為柴達(dá)木盆地的三大主力油氣勘探區(qū)域之一，具有良好的儲(chǔ)油構(gòu)造和廣泛連續(xù)分布的蓋層條件，生油前景可觀，卻缺乏足夠的理想儲(chǔ)集體。而研究沉積體系的演化是尋找有效的儲(chǔ)集層分布區(qū)，實(shí)現(xiàn)柴北緣油氣勘探突破的關(guān)鍵[2，6，7]。因此，研究柴北緣沉積相特征、沉積體系的演化及沉積模式具有重要的意義。

本文結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和氣候演變，依據(jù)野外剖面、鉆井巖心、測井資料和地震相特征，結(jié)合沉積相標(biāo)志分析柴北緣第三系的沉積相類型及特征；通過沉積相剖面和砂體格架的空間展布及沉積相平面分布，建立沉積相模式并確定有利儲(chǔ)集砂體，以期為該區(qū)油氣勘探研究提供依據(jù)。

1 沉積背景

柴達(dá)木盆地北緣現(xiàn)今復(fù)雜疊合式的構(gòu)造起始于印支運(yùn)動(dòng)，形成于燕山運(yùn)動(dòng)，改造于喜馬拉雅期。其中柴北緣經(jīng)歷了2個(gè)伸展和擠壓的構(gòu)造旋回：古始新世末路樂河組（E1+2）的喜馬拉雅早幕運(yùn)動(dòng)的區(qū)域應(yīng)力強(qiáng)烈擠壓和青藏高原的隆升、漸新世—中新世（E3—N1）的喜馬拉雅中幕運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)擠壓和青藏高原的持續(xù)上升，使盆地處于持續(xù)快速沉降的伸展裂陷期。上新世到第四紀(jì)（N2末—Q1+2）為擠壓拗陷期，柴北緣自下而上沉積了路樂河組、下干柴溝組下段（）、下干柴溝組上段（）、上干柴溝組（N1）、下油砂山組（）、上油砂山組（）和獅子溝組（，圖2）[1-6]。

前人對柴達(dá)木盆地北緣第三系的沉積相認(rèn)識(shí)差別較大：金振奎認(rèn)為柴北緣結(jié)綠素—紅山地區(qū)第三系發(fā)育沖積扇—辮狀河—湖泊沉積體系[8]。王鵬和陳吉通過對第三系下干柴溝組沉積類型研究認(rèn)為柴北緣以三角洲和濱湖相為主[9，10]。李鳳杰認(rèn)為柴北緣冷湖地區(qū)受逆沖斷層作用影響，發(fā)育沖積扇—扇三角洲—湖泊沉積體系，馬?！习讼傻貐^(qū)受逆沖斷層和古隆起的共同控制，發(fā)育沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊沉積體系[11]。劉偉以地震相特征為依據(jù)認(rèn)為柴北緣主要發(fā)育河流—三角洲—湖泊為主，部分地區(qū)發(fā)育沖積扇[12]。本文認(rèn)為構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和氣候控制沉積環(huán)境的演變，其中構(gòu)造運(yùn)動(dòng)起主導(dǎo)作用，由于第三紀(jì)早期（E1+2）的強(qiáng)烈擠壓和構(gòu)造隆升，在干熱氣候條件下，靠近物源的北部阿爾金山和賽什騰山遭受強(qiáng)烈風(fēng)化和剝蝕，遇到暫時(shí)性的山區(qū)洪水沖刷，在山麓處堆積，形成沉積相類型眾多、相變快的沖積扇；隨后的漸新世—中新世的干柴溝組（E3—N1）沉積期氣候較為潮濕，降雨量增大，主要發(fā)育辮狀河和辮狀河三角洲沉積，尤其是潮濕氣候下的辮狀河三角洲平原和前緣比較發(fā)育；時(shí)代較新的上新世油砂山組（N2）處于半干旱氣候條件下，主要發(fā)育濱淺湖和湖泊相[8]。

2 沉積相標(biāo)志

根據(jù)柴北緣野外露頭和主要取心井的巖心觀察，地層的巖性特征迥異，粒度粗細(xì)變化明顯，具有韻律旋回性，這是構(gòu)造演化和氣候變化的沉積響應(yīng)，具良好的指相性。通過巖石類型、粒度和成分特征分析，路樂河組主要以沖積扇和辮狀河沉積為主，靠近山前沖積扇較為發(fā)育，遠(yuǎn)離山前辮狀河較為發(fā)育；下干柴溝組主要發(fā)育辮狀河和辮狀河三角洲沉積，時(shí)代較新的上干柴溝組和油砂山組主要是辮狀河三角洲前緣與湖盆的交互沉積。

2.1 巖石學(xué)特征

通過柴北緣野外露頭的觀察和不同構(gòu)造帶20多口取心井的巖心沉積構(gòu)造特征精細(xì)觀察，可知柴北緣第三系巖石類型和沉積構(gòu)造類型復(fù)雜多樣。巖石類型主要包括礫巖、礫狀砂巖、含礫砂巖、中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖。其中：（1）礫巖以灰色、棕紅色為主，路樂河組和下干柴溝組底部分布廣泛（圖2），在野外路樂河剖面的獅子溝組可見大套的礫巖分布，發(fā)育于沖積扇和辮狀河河道相中。（2）礫狀砂巖和含礫砂巖呈灰色、棕色和黃灰色，分選差，多為次棱角狀—次圓狀，是組成沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲平原及前緣河道的主要巖石類型。（3）中砂巖和細(xì)砂巖呈灰色、棕色、棕紅色、灰褐色及黃褐色，發(fā)育于第三系各種沉積相中。（4）粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖和泥巖多為灰色、深灰色、棕褐色及灰黃色，是組成辮狀河和辮狀河三角洲及濱淺湖相的主要巖石類型，尤其是上干柴溝組泥質(zhì)巖都以紅色為主，反映水上暴露氧化性的沉積環(huán)境。在冷湖Ⅳ號(hào)剖面可見大型凹凸不平的底沖刷構(gòu)造（圖3-A），這是判別沖積扇和辮狀河河床沉積的主要標(biāo)志；常見辮狀河和辮狀河三角洲分流水道沉積的大型塊狀、板狀（圖3-B、E、G）和槽狀交錯(cuò)層理（圖3-F），也見較弱水動(dòng)力條件下的波紋層理和水平層理（圖3-D、I），代表分流間灣或平原的沉積。細(xì)粉砂巖和泥巖互層的同生變形構(gòu)造的包卷層理（圖3-C）、負(fù)載構(gòu)造，是發(fā)育于三角洲前緣的特有標(biāo)志[10，11]；發(fā)育于濱淺湖中的透鏡狀層理和脈狀層理（圖3-H）也較常見。

通過巖石碎屑成分分析，研究區(qū)砂巖類型主要以長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖為主，少量巖屑砂巖和長石砂巖。雖然不同地區(qū)不同類型的砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和含量存在差異，但巖石類型基本保持一致，如南八仙構(gòu)造帶（圖4-A）和冷湖Ⅴ號(hào)構(gòu)造帶（圖4-B）主要的砂巖類型都為長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖，這說明水動(dòng)力條件較穩(wěn)定和沉積環(huán)境繼承與漸變。但是儲(chǔ)集巖的粒度分布具有明顯的區(qū)域性（圖5）：靠近盆地邊緣地帶，主要指馬北地區(qū)、馬西地區(qū)和平臺(tái)地區(qū)一帶，儲(chǔ)層主要為礫巖、砂質(zhì)礫巖、含礫粗砂巖和中-粗砂巖等粗碎屑巖，發(fā)育沖積扇、辮狀河等相帶；靠近湖盆沉積中心的南八仙、冷湖Ⅵ號(hào)和Ⅶ號(hào)、鄂博梁等地區(qū)的儲(chǔ)層主要由中-細(xì)粒砂巖組成，發(fā)育辮狀河三角洲平原或前緣相帶。通過馬北Ⅷ號(hào)構(gòu)造（圖5-A）和冷湖Ⅴ號(hào)構(gòu)造帶（圖5-B）巖石粒度統(tǒng)計(jì)可知：馬北Ⅷ號(hào)構(gòu)造粗碎屑巖比例較高，中粗砂巖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)42.56%，細(xì)砂巖和礫巖平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為17.81%和12.5%，說明碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離較近，水動(dòng)力條件較強(qiáng)，為典型的辮狀河沉積特征；冷湖Ⅴ號(hào)構(gòu)造帶細(xì)粉砂和泥質(zhì)含量所占比例約為80%，反映比較微弱和穩(wěn)定的水動(dòng)力環(huán)境，發(fā)育濱淺湖和泛濫平原沉積，這和冷湖構(gòu)造靠近湖盆內(nèi)部的構(gòu)造位置相對應(yīng)。

2.2 地震相特征

地震相是由特定地震反射參數(shù)所限定三維空間的地震反射單元，是特定的沉積相或地質(zhì)體的地震響應(yīng)。地震相的分布受沉積體系演化的控制，因此分析地震相對沉積相的識(shí)別具有重要意義[11-14]。本文根據(jù)地震反射終止關(guān)系，結(jié)合柴達(dá)木盆地第三紀(jì)的地質(zhì)背景和巖石組合序列，在研究區(qū)的古近系與新近系地震反射剖面上可以識(shí)別出5種地震相，分別是平行、亞平行連續(xù)強(qiáng)地震相、亞平行較連續(xù)中強(qiáng)地震相、亞平行較連續(xù)弱地震相及亞平行較連續(xù)中弱地震相。各種地震相的振幅、連續(xù)性和頻率都具有不同的特征，代表不同的水動(dòng)力條件和沉積環(huán)境。通過研究區(qū)所識(shí)別的地震反射特征（圖6）在平面上追蹤了該區(qū)的沉積相類型，結(jié)合巖相組合序列，認(rèn)為研究區(qū)沉積相類型具有沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—濱淺湖的演化過程，不同層位和不同的構(gòu)造帶地震反射特征明顯，具有明顯的指相意義。

3 沉積相展布規(guī)律

3.1 沉積相特征

通過野外剖面觀察、鉆井剖面、沉積特征和巖性組合及地震相特征的研究，對柴北緣第三系縱橫方向的沉積相進(jìn)行對比研究，顯示柴北緣第三系主要發(fā)育沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲相和湖泊相（圖7、圖8、圖9）：在路樂河組和下干柴溝組下段底部沉積期，由于地殼的劇烈隆升，山體高大，物源充沛，導(dǎo)致沖積扇相當(dāng)發(fā)育[15]；辮狀河相在柴北緣第三系各個(gè)層段都不同程度的發(fā)育，是主要的辮狀河沉積期，河床滯留和心灘最為發(fā)育；柴北緣砂體成因類型（圖7、圖8）逐漸由近緣的辮狀河向下游演化為辮狀河三角洲沉積，下干柴溝組上段（）主要發(fā)育辮狀河三角洲沉積，并且較的沉積物的粒度明顯變細(xì)（圖2），反映出由辮狀河—辮狀河三角洲的水進(jìn)沉積序列；上干柴溝組到油砂山組（N1—N2）湖盆進(jìn)一步擴(kuò)張，主要是濱淺湖和湖泊相的細(xì)粒沉積，同時(shí)發(fā)育辮狀河三角洲平原和前緣：形成了柴達(dá)木這個(gè)大型內(nèi)陸疊合盆地古近系—新近系獨(dú)具特征的沉積體系組合。

從柴北緣沉積相的空間展布可明顯看出，從緊鄰阿爾金山和祁連山物源較近的地區(qū)以沖積扇沉積為主，向盆地中心逐漸過渡為辮狀河沉積，辮狀河下游演化為辮狀河三角洲沉積，發(fā)育沖積扇-辮狀河-辮狀河三角洲相-湖泊相沉積體系，代表了一個(gè)明顯湖侵和水進(jìn)的過程。從研究區(qū)西北到東南向的冷湖-南八仙的連井剖面（圖7、圖9-A中“a-a′”）可以看出，從冷湖構(gòu)造帶到南八仙構(gòu)造帶主要發(fā)育沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲的沉積體系組合，冷四1井和冷科1井底部發(fā)育的沖積扇范圍較大，東南方向的冷七1井和仙6井逐步過渡為辮狀河沉積，具有明顯的相帶演變。而從盆地邊緣到湖盆中心的橫剖面（圖8、圖9-A中“b-b′”）可明顯地看出柴北緣第三系明顯的水進(jìn)過程，沉積體系由沖積扇向湖盆中心逐漸演化為辮狀河和辮狀河三角洲的過程，反映沉積環(huán)境的繼承性和漸變性，也說明沉積體系演化過程受物源和地理構(gòu)造位置的影響。

3.2 沉積相平面展布

根據(jù)單井相及沉積相連井剖面的分布特征（圖2、圖7、圖8），結(jié)合柴北緣物源和湖盆中心遷移特征，研究了沉積相平面分布特征。E1+2沉積期，研究區(qū)從東北向西南依次發(fā)育沖積扇、辮狀河、辮狀河三角洲平原、辮狀河三角洲前緣和湖泊相沉積（圖9-A）；沉積期，湖盆面積略有擴(kuò)大，沖積扇范圍向東北方向退卻較明顯（圖9-B）；沉積期與沉積期相比，湖盆面積也略有擴(kuò)大，沖積扇完全萎縮，在研究區(qū)已不發(fā)育；N1和沉積期，研究區(qū)從東北向西南主要發(fā)育辮狀河三角洲前緣和平原沉積，辮狀河相零星發(fā)育（圖9-C）；沉積期發(fā)生進(jìn)一步的湖侵，湖岸線進(jìn)一步擴(kuò)張，辮狀河三角洲前緣十分發(fā)育，砂體厚度同沉積期相比變化不大，但三角洲平原平面分布明顯較小，辮狀河只在靠近山前且水動(dòng)力較強(qiáng)的陡坡處發(fā)育（圖9-D）?？傮w上，從柴達(dá)木盆地北緣的物源山系到湖盆中心，砂地比逐漸變小，西北方向冷湖Ⅳ號(hào)、Ⅴ號(hào)構(gòu)造帶的砂地比變小較快，這與沉積相的剖面特征相類似[16]。從平面特征看，整個(gè)柴北緣濱淺湖沉積的范圍是逐漸增大的，反映了一個(gè)水進(jìn)的沉積序列，北緣近物源山系的朵葉狀沖積扇，隨著季節(jié)的更替，降雨量增加，湖盆的湖岸線進(jìn)一步擴(kuò)大，過渡為辮狀河和辮狀河三角洲及濱淺湖沉積。這些沉積相均呈環(huán)帶狀依次排列，說明水動(dòng)力比較穩(wěn)定。由于構(gòu)造演化，第三紀(jì)沉積期地形較為平緩，從盆地邊緣至沉積中心是由沖積扇→辮狀河→辮狀河三角洲→濱淺湖組合而成。同時(shí)也可根據(jù)沉積巖性和粒度的變化特征可看出柴北緣周期性洪水期和枯水期的沉積演化特點(diǎn)[17]。

3.3 沉積體系演化

柴達(dá)木盆地北緣侏羅紀(jì)末期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬升后，長期風(fēng)化、剝蝕、夷平，地勢差異不大[18]。古近紀(jì)初由于周邊老山的隆升使盆地整體下沉接受沉積，在柴達(dá)木盆地北緣大范圍內(nèi)都發(fā)育古近系，其中古始新世沉積早期（E1+2）主要沉積了一套河流相碎屑巖，來自北部的物源充足，山體高大，以山前沖積扇沉積為主；漸新世（E3）山體高差變小，物源供應(yīng)穩(wěn)定，加之此時(shí)發(fā)生快速湖侵，這一時(shí)期研究區(qū)北部盆地邊緣地區(qū)主要發(fā)育辮狀河沉積，向南則過渡為辮狀河三角洲沉積，盆地沉積中心區(qū)域發(fā)育濱淺湖相和前三角洲相的泥巖或粉砂質(zhì)泥巖（圖10-A）；新近紀(jì)中新世-上新世（N1-N12）盆地沉積中心由西向東逐步遷移，地形坡度逐漸變緩，湖盆水體面積及沉積范圍顯著擴(kuò)大，由于辮狀河三角洲的發(fā)育，平面上的三角洲前緣砂體與濱淺湖砂體廣泛連片相互交疊，前緣席狀砂和河口砂壩十分發(fā)育（圖10-B）[19]。從野外剖面和鉆井巖心特征看（圖1、圖3），柴北緣大部分地區(qū)各沉積相帶較清楚，易于辨別，沉積特征鮮明，各沉積相呈帶狀從山前到盆地中心依次為沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊。

4 結(jié)論

a.柴北緣第三系發(fā)育礫巖、砂巖和泥巖為主的碎屑巖沉積，粗碎屑巖和細(xì)碎屑巖不等厚交互沉積，主要發(fā)育沖積扇相、辮狀河相、辮狀河三角洲相和湖泊相，各沉積相從盆地邊緣到盆地沉積中心呈環(huán)帶狀分布，沉積體系為沖積扇—辮狀河—辮狀河三角洲—湖泊組合。該模式的建立為柴北緣第三系優(yōu)良儲(chǔ)層的預(yù)測及湖盆區(qū)勘探部署提供了新思路。

b.通過對柴北緣巖性特征、沉積相空間展布規(guī)律和沉積體系演化過程的研究，認(rèn)為上干柴溝組、下干柴溝組和油砂山組應(yīng)為第三系目的勘探層段，沖積扇、辮狀河等相帶的礫巖、含礫砂巖、粗砂巖等較粗碎屑巖和辮狀河三角洲平原或前緣相帶的中細(xì)砂巖等較細(xì)碎屑巖是有利儲(chǔ)集巖，與侏羅系的煤系烴源巖和第三系多套連續(xù)泥巖蓋層有效匹配，形成良好的油氣藏。

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Sedimentary system evolution of Tertiary reservoirs in northern Qaidam Basin，China

ZOUNiu-niu1，2，ZHANGDa-quan1，2，LONGGuo-hui3，ZHANGShun-cun1，LUXin-chuan1，JIANG Hua4，SHI Ji-an1
1.Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research，Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou730000，China；2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100049，China；3.Research Institute of Exploration and Development，PetroChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang736202，China；4.PetroChina Institute of Petroleum Exploration ＆Development，Beijing100083，China

Based on the Tertiary geological setting and tectonic evolution of the northern Qaidam Basin in China，combined with the outcrop，core，well log interpretation and internal seismic reflection structure，this paper establishes the sedimentary system evolution model of Paleogene and Neogene and studies the transversal-longitudinal distribution characteristics of the sedimentary facies.The results reveal that in the Mabei，Maxi and Pingtai regions on the edge of the basin，there mainlydevelop alluvial fans and braided rivers，and in Nanbaxian，LenghuⅥandⅦ，Eboliang near the center of the lake basin，there develop the braided river delta front and braided river delta plain.In Lulehe Formation（E1+2），alluvial fans relatively develop，and braided rivers comparatively develop. In Xiaganchaigou Formation（E3），the braided river and braided river delta exist extensively，and from Lower Xiaganchaigou Formation（E13）to Upper Xiaganchaigou Formation（E23），there is the sedimentary sequence from braided river evolving towards braided river delta.Then in Shangganchaigou Formation（N1）and Youshashan Formation（N2），there occur further lake invasion and lake basin expansion，and the sedimentary system here is the braided river delta front alternating with the shallow lake.On this basis，this paper sets up the Tertiary sedimentary system model of the northern Qaidam Basin in which the alluvial fan-braid braided river-braid braided river delta-lacustrine facies develop from the source area to the basin center，and discusses the sedimentary system evolution process and hydrocarbon significance.

Northern Qaidam Basin；Tertiary；sedimentary system；sedimentary model；sedimentary facies

TE121.3

A

10.3969/j.issn.1671-9727.2015.02.02

1671-9727（2015）02-0149-10

2014-02-22。

中國科學(xué)院油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目（KFJJ2012-05）。

鄒妞妞（1989-），女，博士研究生，研究方向：沉積學(xué)、石油地質(zhì)學(xué)，E-mail：niuniu9728＠126.com。