藏南日喀則弧前盆地白堊紀(jì)陸源碎屑巖顯微圖像數(shù)據(jù)集

張藝秋，安慰，胡修棉

1.南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023

2.合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥 230009

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）基本信息簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)庫(kù)（集）名稱 藏南日喀則弧前盆地白堊紀(jì)陸源碎屑巖顯微圖像數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)作者 張藝秋，安慰，胡修棉數(shù)據(jù)通信作者 安慰（anwei@hfut.edu.cn）數(shù)據(jù)時(shí)間范圍 巖石樣品采集地層的時(shí)代為白堊紀(jì)（約120-75 Ma）；巖石樣品采集的時(shí)間為2009-2010年；巖石薄片偏光顯微照片拍攝于2020年。地理區(qū)域樣品所在剖面，在行政區(qū)劃上位于中國(guó)西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)；在地貌上位于青藏高原南緣，雅魯藏布江縫合帶和岡底斯山脈之間。GPS 范 圍 ： 86°34′27.0″E-89°03′39.8″′E ； 29°08′03.6″N-29°27′30.5″N。偏光顯微鏡分辨率 4908×3264像素?cái)?shù)據(jù)量 8.90 GB數(shù)據(jù)格式 *.png，*.jpg，*.xls數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00088基金項(xiàng)目 國(guó)家杰出青年基金項(xiàng)目（41525007）；面上基金項(xiàng)目（41972106）。

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引 言

新特提斯洋的北向俯沖及隨后的印度-亞洲大陸碰撞導(dǎo)致了青藏高原的全面抬升，期間在拉薩地體南緣沉積了大量白堊紀(jì)以來(lái)的地層。其中，藏南日喀則-仲巴地區(qū)的日喀則弧前盆地（圖1）形成于新特提斯洋向拉薩地體俯沖的構(gòu)造背景下，是拉薩地體剝蝕產(chǎn)物的主要沉積場(chǎng)所，直接記錄了拉薩地體白堊紀(jì)的地貌演化和新特提斯洋的俯沖過(guò)程[1-2]。

圖1 日喀則弧前盆地及部分剖面地質(zhì)簡(jiǎn)圖

日喀則弧前盆地由下向上依次沉積了沖堆組、桑祖崗組、昂仁組、帕達(dá)那組及曲貝亞組，印度-亞洲大陸碰撞時(shí)弧前盆地演變?yōu)橥鲎才璧?，接受曲下組和加拉孜組沉積[4-5]。日喀則弧前盆地以日喀則蛇綠巖為基底[6-7]，之上直接沉積了沖堆組硅質(zhì)巖（Aptian期[8]）及少量凝灰?guī)r（約119-113 Ma[7]）；之后，弧前盆地開始接受大量的陸源碎屑形成深水海底扇相、陸棚相、三角洲-河流相的向上變淺的沉積序列并表現(xiàn)出復(fù)雜的物源變化趨勢(shì)[4,6,9-11]。約113-99 Ma，弧前盆地的碎屑物質(zhì)主要來(lái)自岡底斯巖漿弧的白堊紀(jì)組分，少量可能來(lái)自中拉薩地體或南拉薩地體的早期地層[6,10]；約99-88 Ma，弧前盆地的碎屑物質(zhì)幾乎全部來(lái)自岡底斯巖漿弧，由早期的白堊紀(jì)組分?jǐn)U展至侏羅紀(jì)組分[6]；約 88-76 Ma，弧前盆地中中拉薩地體的碎屑物質(zhì)大量增加，表明存在連接中拉薩至弧前盆地的古水系[6,10]。此外，日喀則地區(qū)和仲巴地區(qū)[10]的研究表明弧前盆地東西部碎屑物質(zhì)存在較大差異，盆地側(cè)向上可能存在不同的供給水系。

這些研究表明，日喀則弧前盆地保存了大洋俯沖所形成的完整地層，記錄了大量新特提斯洋消亡、拉薩地體抬升剝蝕歷史及古地理面貌的關(guān)鍵信息。因而，該盆地是研究新特提斯洋消亡、青藏高原在印度-亞洲大陸碰撞之前形成過(guò)程及抬升歷史的重要研究對(duì)象之一，同時(shí)也是研究弧前盆地這一盆地類型的理想地區(qū)之一。

因此，日喀則弧前盆地日益受到大家的關(guān)注，越來(lái)越多的學(xué)者參與到相關(guān)研究中來(lái)。但是至今為止，該盆地能夠公開查閱的基礎(chǔ)巖相學(xué)研究資料十分缺乏，相關(guān)顯微圖像數(shù)據(jù)也很少以完整的形式記錄在學(xué)術(shù)作品中。已發(fā)表的研究論文通常僅僅展示少數(shù)與研究問(wèn)題和討論部分相關(guān)的典型巖石薄片顯微圖像[6，10-11]，其他研究人員獲取具體測(cè)量剖面名稱及其他采樣信息的過(guò)程存在諸多不便。巖石薄片顯微圖像是基礎(chǔ)巖相學(xué)研究的原始材料，但目前僅有少部分薄片基本信息得以共享，一些不必要的資源浪費(fèi)現(xiàn)象在地學(xué)科研界十分普遍，往往地學(xué)領(lǐng)域其他方向的相關(guān)研究，需要耗費(fèi)大量的人力與物力進(jìn)行重復(fù)調(diào)研，對(duì)同一地區(qū)甚至同一剖面展開一些基礎(chǔ)的野外巖石學(xué)工作，因而研究人員的效率難以提高。

基于前述問(wèn)題，本文針對(duì)日喀則弧前盆地碎屑沉積為主的地層單元，選取其中10條實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面，系統(tǒng)梳理了共計(jì)191塊碎屑巖薄片的顯微圖像數(shù)據(jù)，將進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)巖石學(xué)工作的剖面、樣品基礎(chǔ)信息等大量未公開發(fā)表數(shù)據(jù)，與對(duì)該地區(qū)或該部分樣品感興趣的地學(xué)界同仁共享。本數(shù)據(jù)集巖石薄片所涉及的10條地質(zhì)剖面具體的GPS坐標(biāo)、地層單元、各個(gè)剖面所含的巖石薄片等基本信息展示如下（表1）。圖2為日喀則弧前盆地綜合柱狀圖，圖中注明了部分樣品的采樣位置。

表1 日喀則弧前盆地實(shí)測(cè)剖面信息表

圖2 日喀則弧前盆地綜合柱狀圖（修改自[6]）

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

確定初步的科學(xué)問(wèn)題后，圍繞相關(guān)科學(xué)假設(shè)，在系統(tǒng)文獻(xiàn)調(diào)研和野外踏勘的基礎(chǔ)上，對(duì)極具代表性的地層剖面進(jìn)行實(shí)測(cè)。對(duì)剖面進(jìn)行詳細(xì)描述并系統(tǒng)采樣，層位劃分、沉積特征等原始數(shù)據(jù)在野外通過(guò)觀測(cè)直接獲取并記錄在冊(cè)。

野外采集的全部巖石樣品，被統(tǒng)一送至河北省廊坊誠(chéng)信地質(zhì)服務(wù)有限公司進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化薄片磨制，樣品被處理為0.03 mm的光學(xué)巖石薄片。按照《巖石顯微圖像專題》的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)全部薄片進(jìn)行顯微圖像拍攝。系統(tǒng)采集巖石顯微圖像的基礎(chǔ)上，依據(jù)《巖石顯微圖像專題》對(duì)薄片的相關(guān)信息進(jìn)行收集，薄片描述和相關(guān)碎屑巖定名均依據(jù)專題規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)[12]。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集共包含4個(gè)組成部分，分別是薄片顯微照片文件夾、實(shí)測(cè)剖面柱狀圖文件夾（S1、S8及S9剖面）、剖面野外照片文件夾（S1-S2與S4-S10剖面）及薄片鑒定信息表格。這些組成部分可以通過(guò)表1的實(shí)測(cè)剖面代號(hào)和薄片樣品號(hào)，相互串聯(lián)為完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，以供使用人員進(jìn)行查詢。

2.1 薄片顯微照片文件夾

薄片顯微照片文件夾共收錄191塊巖石薄片的388張偏光顯微照片。其中，每塊巖石薄片至少具有同一視域的單偏光顯微照片和正交顯微照片各一張。顯微照片所呈顏色被控制在與顯微鏡下的肉眼觀察基本一致，右下角嵌入白底紅字的線段比例尺。本數(shù)據(jù)集對(duì)顯微照片統(tǒng)一采用4908×3264像素的最高分辨率，放大倍數(shù)以圖像中顆粒清晰且能識(shí)別為選擇依據(jù)，視域內(nèi)一般具有30-80顆碎屑顆粒。顯微照片一律以PNG格式保存。

顯微圖像采用統(tǒng)一方式進(jìn)行編號(hào)，格式遵循“薄片編號(hào)”+“m”+“拍攝視域的數(shù)字序號(hào)”+“單偏光符號(hào)-或正交光符號(hào)+”的規(guī)則[15]。以樣品號(hào)為09PDN12的巖石薄片為例，其第一個(gè)視域拍攝的單偏光圖像和正交圖像分別保存為09PDN12m1-，09PDN12m1+（圖3）。若第一視域的代表性不足，選取第二個(gè)視域再次記錄顯微圖像，分別保存為“樣品號(hào)m2-”，“樣品號(hào)m2+”。

圖3 09PDN12石英巖屑砂巖單偏光（左）和正交光（右）顯微鏡下的圖像

2.2 實(shí)測(cè)剖面柱狀圖文件夾

實(shí)測(cè)剖面柱狀圖文件夾中所有圖片為JPG格式，展示了表1中S1、S8和S9剖面的基本信息，包括剖面位置、各地層厚度情況及相應(yīng)的樣品位置信息等（圖4）。

圖4 沖堆組S1與帕達(dá)那組S8剖面實(shí)測(cè)巖性柱狀圖（含剖面位置及相關(guān)剖面上的樣品信息）

2.3 剖面野外照片文件夾

剖面野外照片文件夾包括了9條實(shí)測(cè)剖面（除S3外）的野外照片（JPG格式），共計(jì)12張照片（如圖5）。各照片文件以“剖面代號(hào) 地層單元名稱＋剖面名稱”的格式進(jìn)行命名，使用者可據(jù)此了解剖面的整體情況，建立初步的宏觀認(rèn)識(shí)，也可根據(jù)野外照片和薄片鑒定信息表等精確剖面具體位置和樣品層位，以便開展相關(guān)野外工作和進(jìn)一步研究。

圖5 日喀則市東南納蝦剖面（S1）野外照片

2.4 薄片鑒定信息表

薄片鑒定信息表為1張碎屑巖鑒定表格，表格內(nèi)主要包含了以上所述的10條測(cè)量剖面S1-S10中泥頁(yè)巖、粉砂巖、砂巖、礫巖、礫石、硅質(zhì)巖和火山碎屑巖等巖石薄片的基本信息和鏡下顯微特征等。

薄片鑒定結(jié)果如表2所示，共計(jì)191塊巖石樣品：5個(gè)泥頁(yè)巖以頁(yè)巖為主，兼有泥巖；2個(gè)粉砂巖樣品均為鈣質(zhì)粉砂巖；158塊砂巖樣品以石英巖屑砂巖為主，兼有部分長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和少許巖屑砂巖；11個(gè)礫巖以灰質(zhì)礫巖為主，含玄武質(zhì)角礫巖和玄武質(zhì)礫巖；7塊礫石樣品中玄武質(zhì)礫石最多，兼有灰?guī)r類、石英巖屑砂巖和火成巖礫石；7個(gè)硅質(zhì)巖中，除1塊硅質(zhì)巖基質(zhì)外，均為硅質(zhì)巖；還包含1塊火山碎屑巖，為凝灰?guī)r。因?yàn)楸緮?shù)據(jù)集只記錄拉薩地體南部日喀則弧前盆地陸源碎屑巖信息，并未考慮火成巖和灰?guī)r等其他巖石類型的樣品。

表2 數(shù)據(jù)集包含巖石類型及其巖性信息匯總表

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

本數(shù)據(jù)集記錄并提供了各巖石薄片采樣點(diǎn)的坐標(biāo)。由于野外工作時(shí)巖石薄片的取樣密度較大，少數(shù)巖石薄片采樣時(shí)的具體坐標(biāo)位置并未納入數(shù)據(jù)集，僅對(duì)其所在剖面區(qū)段的起始坐標(biāo)進(jìn)行了記錄。但數(shù)據(jù)集提供了部分剖面野外照片和實(shí)測(cè)剖面柱狀圖，可結(jié)合不同地層單元、層位之間的明顯差異，利用地層厚度和重要標(biāo)志層等限制信息在野外進(jìn)行尋找。

本數(shù)據(jù)集收錄的巖石薄片樣本均符合國(guó)家與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的厚度。薄片厚度 0.03 mm。在本次顯微照片拍攝和薄片鑒定過(guò)程中，同一批次的巖石薄片中石英顆粒的干涉色均觀察為一級(jí)干涉色。

鏡下照片拍攝過(guò)程中，對(duì)顯微鏡連接的拍攝軟件采取自動(dòng)曝光和自動(dòng)白平衡，盡量使肉眼觀察和系統(tǒng)照片顏色保持一致。在分辨率方面，統(tǒng)一采用拍照系統(tǒng)的最高值，分辨率為4908×3264像素，圖片統(tǒng)一保存為png格式。顯微照片的質(zhì)量與清晰度在上述手段下保證可靠，高清且無(wú)色差。

4 數(shù)據(jù)價(jià)值

本數(shù)據(jù)集顯微圖像包含的碎屑巖，包括了從陸隆位置的深水海底扇相到三角洲-河流相的連續(xù)演化序列，碎屑顆粒來(lái)自岡底斯巖漿弧和中拉薩地體，具備多樣的沉積環(huán)境以及變化的物源區(qū)。同時(shí)，這批數(shù)據(jù)記錄了新特提斯洋俯沖起始至印度-亞洲大陸初始碰撞、拉薩地體的逐步抬升剝蝕等諸多重要的地質(zhì)過(guò)程，所蘊(yùn)含的地質(zhì)意義與科學(xué)價(jià)值仍待進(jìn)一步開發(fā)。

除了在基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域的利用價(jià)值外，本數(shù)據(jù)集還可用于指導(dǎo)社會(huì)生產(chǎn)。在建筑石材的尋找、修路石料的就近篩選、礦產(chǎn)勘探等社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中，都可以發(fā)揮重要作用。此外，薄片照片中顯示的典型深海相-海陸過(guò)渡相-陸相沉積顯微特征，在專業(yè)教學(xué)和大眾科普領(lǐng)域內(nèi)都有極大的潛在應(yīng)用空間。

最后，這批高清顯微圖像集還可以與人工智能技術(shù)相結(jié)合，作為機(jī)器學(xué)習(xí)的樣本對(duì)象，為圖像驗(yàn)證和特征抓取、識(shí)別的訓(xùn)練提供豐富素材，為將來(lái)實(shí)現(xiàn)巖石薄片的人工智能鑒定提供可能。個(gè)別具有獨(dú)特美學(xué)價(jià)值的顯微圖像還可作為藝術(shù)鑒賞及廣告宣傳的素材，將巖石薄片鏡下的精彩圖像呈現(xiàn)給更多地學(xué)領(lǐng)域外的非專業(yè)人士。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

本數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)形式簡(jiǎn)單，在使用時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）數(shù)據(jù)集中所有出現(xiàn)的薄片，目前都集中統(tǒng)一保存在南京大學(xué)胡修棉教授課題組。如果以上數(shù)據(jù)集中提供的顯微照片或其他信息不能滿足進(jìn)一步的研究需要，可以聯(lián)系本文作者申請(qǐng)進(jìn)一步使用這些薄片并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

（2）基于本數(shù)據(jù)集薄片的鑒定結(jié)果，已經(jīng)有一系列沉積地質(zhì)學(xué)研究和相關(guān)解釋，在公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文[6]中均可以查閱，使用者可以自行下載并閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。

（3）若單純出于使用圖像數(shù)據(jù)集的需求，直接下載并使用數(shù)據(jù)庫(kù)即可；但值得注意的是，若需要進(jìn)一步對(duì)地學(xué)相關(guān)的具體科學(xué)問(wèn)題展開研究，則需結(jié)合數(shù)據(jù)信息表中所提供的地理位置，并結(jié)合巖石形成時(shí)的特定地質(zhì)時(shí)代及構(gòu)造背景來(lái)展開分析。