西藏特提斯喜馬拉雅早-中侏羅世巖石薄片偏光顯微圖像數(shù)據(jù)集

韓中 ，胡修棉

1.成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，成都 610059

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

數(shù)據(jù)庫（集）基本信息簡介

數(shù)據(jù)庫（集）名稱 西藏特提斯喜馬拉雅早-中侏羅世巖石薄片偏光顯微圖像數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)作者 韓中，胡修棉數(shù)據(jù)通信作者 胡修棉（huxm@nju.edu.cn）數(shù)據(jù)時間范圍巖石樣品采集地層的時代為早-中侏羅世（約196-168 Ma）；巖石樣品采集的時間為2013-2016年；巖石薄片偏光顯微照片拍攝于2019年。采樣地點采集樣品的剖面，在行政區(qū)劃上，位于中國西藏自治區(qū)日喀則地區(qū)；在地貌上，位于青藏高原南部的喜馬拉雅。地理范圍：86°08′07″E-87°02′03″E，28°29′02″N- 28°40′52″N。偏光顯微鏡分辨率 4908×3264像素數(shù)據(jù)量 8.64 GB數(shù)據(jù)格式 *.zip，*.xls，*.pdf數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址 https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00030

基金項目 國家杰出青年基金（41525007）數(shù)據(jù)庫（集）組成本數(shù)據(jù)集共包括3個數(shù)據(jù)文件，其中：（1）薄片照片.zip是巖石薄片偏光顯微照片的圖片集，包括1026張顯微照片，數(shù)據(jù)量8.64 GB；（2）地層柱狀圖.pdf展示了2條測量剖面的地層厚度、時代及樣品在地層柱狀圖中的位置圖，數(shù)據(jù)量552 KB；（3）薄片鑒定報告.xls是巖石薄片的鑒定數(shù)據(jù)表，包括494張薄片的鑒定信息，數(shù)據(jù)量147 KB。

引 言

早-中侏羅世期間潘基亞超級大陸逐漸裂解和漂移，伴隨著強烈的構(gòu)造作用、洋脊擴張、巖漿作用等，對中生代古地理、古洋流和古氣候等造成深刻的影響。這段時期頻繁發(fā)生劇烈的生物環(huán)境擾動事件，尤其是中大西洋（Central Atlantic magmatic province，～201 Ma）和Karoo-Ferrar（～183 Ma）大火成巖省期間，伴隨著劇烈的碳循環(huán)擾動和生物-環(huán)境事件，被稱為三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)界線事件和Toarcian期大洋缺氧事件[1-4]。這些重要的地質(zhì)事件是解析溫室地球期間構(gòu)造-氣候-環(huán)境-生物間相互作用的重要窗口。然而，過去的相關(guān)工作主要來自西特提斯的實例研究，由于研究地域的局限，對這些事件的發(fā)生和發(fā)展演化過程的認(rèn)識仍然比較片面。西藏特提斯喜馬拉雅（圖1）在侏羅紀(jì)時地處特提斯洋東段的南緣，是連接西特提斯和泛大洋的重要區(qū)域，沉積了連續(xù)的侏羅系（圖2），是從更大的空間尺度上解決上述科學(xué)問題的關(guān)鍵所在。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造圖

國內(nèi)外地質(zhì)工作者對西藏特提斯喜馬拉雅侏羅紀(jì)地層學(xué)、古生物學(xué)及沉積學(xué)等方面的研究主要集中在上個世紀(jì)，基本確定了該地區(qū)侏羅紀(jì)巖石地層、生物地層及其年代地層格架[7-14]。特提斯喜馬拉雅下-中侏羅統(tǒng)由下至上通常被劃分為3個地層單元（圖2）：扎木熱組、普普嘎組（相當(dāng)于Kioto群下部[11]）和聶聶雄拉組（相當(dāng)于Kioto群上部和Laptal組[11]）。近年來，隨著早-中侏羅世生物地層、巖石地層、沉積環(huán)境、地球化學(xué)等研究成果和數(shù)據(jù)的不斷積累，早-中侏羅世的古氣候-古海洋事件在東特提斯的響應(yīng)過程和細(xì)節(jié)被逐漸揭露，為從全球尺度探討這些事件提供了絕佳的機會。

圖2 藏南特提斯喜馬拉雅定日-聶拉木地區(qū)早-中侏羅世綜合地層格架

高精度的有孔蟲生物地層已經(jīng)精確限定了扎木熱組（Sinemurian）、普普嘎組（Pliensbahcian）和聶聶雄拉組（Toarcian-Bajocian）的時代。微相研究表明藏南扎木熱組為碳酸鹽巖和陸源碎屑巖混積的障壁島-潟湖沉積，這段沉積記錄了Sinemurian-Pliensbachian界線碳同位素負(fù)偏移事件；普普嘎組逐漸演化淺水碳酸鹽臺地沉積，以富含生屑的顆?；?guī)r為主，這段沉積記錄了 Pliensbachian晚期Algovianum和Lavinianum菊石帶內(nèi)的兩次重要碳同位素偏移事件，相當(dāng)于北方區(qū)Margaritatus菊石帶和Margaritatus-Spinatum菊石帶界線碳同位素偏移事件[4]。之后，在一次快速海平面上升后被淹沒，聶聶雄拉組突變?yōu)槭茱L(fēng)暴作用影響的中-外緩坡沉積，這段沉積記錄了重要的Toarcian期大洋缺氧事件[15-18]。目前特提斯喜馬拉雅中侏羅世的地球化學(xué)數(shù)據(jù)尚缺乏，但是現(xiàn)有研究成果表明，特提斯喜馬拉雅的沉積完整地記錄了早侏羅世重大的碳循環(huán)擾動事件，且沉積環(huán)境演化也和西特提斯具有很大相似性?？缭礁蟮目臻g尺度（整個特提斯），才能更準(zhǔn)確地探索和認(rèn)識侏羅紀(jì)這些重大事件的觸發(fā)機制、發(fā)生、發(fā)展和演化過程。

雖然在特提斯喜馬拉雅地層、生物和巖石等方面的資料已經(jīng)積累較多，但是由于處于造山帶的原因，很多剖面的地層重復(fù)和缺失較嚴(yán)重。不同學(xué)者計劃在前人基礎(chǔ)上繼續(xù)開展工作時，僅能獲取已發(fā)表論文中少量的典型巖石薄片照片，往往面臨地層對比困難，時代模糊等問題，可能又要重復(fù)巖石學(xué)、確認(rèn)地層時代和沉積學(xué)等相關(guān)工作，消耗寶貴的時間和精力。為了更高效地利用這些資料，本數(shù)據(jù)集對定日臥龍剖面和聶拉木年多剖面的早-中侏羅世的巖石薄片進(jìn)行匯總整理（圖 3），詳細(xì)展示其（古）地理位置、構(gòu)造位置、巖性等詳細(xì)信息，并在數(shù)據(jù)平臺上開放共享，供感興趣的同行直接查閱和使用。

圖3 藏南特提斯喜馬拉雅臥龍（A）和年多（B）剖面野外照片

1 數(shù)據(jù)采集和處理方法

基于科學(xué)問題，對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全面調(diào)研，然后對相關(guān)地層進(jìn)行野外踏勘，選定出露完整、具有代表性的地層剖面進(jìn)行實測與描述，并系統(tǒng)采集巖石樣品。采樣時具體根據(jù)巖性變化、單層厚度等具體情況采取不同的間距，如臥龍剖面扎木熱組陸源碎屑沉積較多，厚度大，巖性單一，通常一層只采集一個，但是對于碳酸鹽巖則主要按照1 m/個。

采集的樣品由河北省廊坊誠信地質(zhì)服務(wù)有限公司磨制，獲得0.03 mm的光學(xué)巖石薄片。薄片拍照和信息采集方法統(tǒng)一按《巖石顯微圖像專題》的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，系統(tǒng)采集了巖石顯微圖像，并同時獲取了薄片有關(guān)的信息，其中薄片的描述與沉積巖定名均依據(jù)《巖石顯微圖像專題》確定的標(biāo)準(zhǔn)[19]。

2 數(shù)據(jù)樣本描述

本數(shù)據(jù)集主要由3部分組成，分別為臥龍和年多剖面綜合地層柱狀圖、薄片照片數(shù)據(jù)集和薄片鑒定報告。采集巖石標(biāo)本的2條地質(zhì)剖面具體的GPS坐標(biāo)、地層單元、所含的巖石薄片等信息見表1，各自相對的具體地理位置見圖1。其中，論文附圖（臥龍和年多剖面地層柱狀圖）展示了所測剖面的地層厚度、層位名稱、巖性特征、地層時代、采樣間距和樣品在剖面地層中的位置等。

表1 特提斯喜馬拉雅實測剖面信息表

薄片照片數(shù)據(jù)集由494個巖石薄片的偏光顯微照片組成，每個巖石薄片都包含具有相同視域的薄片正交偏光顯微照片和單偏光顯微照片各一張，少部分含有特殊生物或沉積構(gòu)造的巖石薄片有附加照片，可能為正交偏光顯微照片或單偏光顯微照片。顯微照片顏色與偏光顯微鏡下的肉眼觀察一致，顯微圖像中的成分與鑒定報告中的描述相同。顯微照片的分辨率為4908×3264像素，保存格式為JPG。

薄片鑒定報告中含3個鑒定表格，被命名為“臥龍剖面”、“年多剖面”和“砂巖鑒定表”，內(nèi)容為這兩個剖面中碳酸鹽巖、混積巖和碎屑巖等巖石薄片的基本信息、巖性特征信息、分類命名等。巖石分類標(biāo)準(zhǔn)和薄片鑒定內(nèi)容在《巖石顯微圖像專題》標(biāo)準(zhǔn)[19]中有詳述描述。

本次進(jìn)行鑒定和拍照的494個巖石薄片，具體分類統(tǒng)計見圖4。其中，灰?guī)r薄片有404片，本次鑒定對其顆粒類型和含量、生屑種類和含量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、填隙物類型、顆粒支撐方式等重要的沉積學(xué)信息都進(jìn)行了描述。在灰?guī)r薄片中，有泥晶灰?guī)r219片、粒泥灰?guī)r73片、泥?；?guī)r25片、顆?；?guī)r82片、漂浮灰?guī)r4片、珊瑚灰?guī)r1片；陸源碎屑巖薄片17片，其中石英砂巖12片、巖屑石英砂巖5片。對其顆粒類型和含量、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、膠結(jié)物等鑒定信息進(jìn)行了詳細(xì)描述，具體的鑒定信息都顯示在砂巖鑒定表中。另外，本次進(jìn)行鑒定和偏光顯微照片拍照的巖石薄片中，還有混積巖70片，白云巖3片?；旆e巖中碳酸鹽巖部分適合按照碳酸鹽巖顆粒和膠結(jié)物的描述方法進(jìn)行詳細(xì)描述，而碎屑巖部分也可以在補充描述的信息欄中進(jìn)行記錄，因此它們都被放置在碳酸鹽巖鑒定表中。白云巖數(shù)量很少，其沉積時期的結(jié)構(gòu)構(gòu)造都可以按照灰?guī)r的表頭設(shè)計進(jìn)行相關(guān)描述，而重結(jié)晶的部分，可以根據(jù)重結(jié)晶結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，所以也被列在碳酸鹽巖鑒定表中。70片混積巖中，砂質(zhì)顆?；?guī)r31片、砂質(zhì)泥?；?guī)r4片、砂質(zhì)粒泥灰?guī)r7片、砂質(zhì)生屑漂浮灰?guī)r1片、砂質(zhì)生屑礫屑灰?guī)r1片、微晶砂巖2片和異化顆粒砂巖24片。

圖4 藏南特提斯喜馬拉雅臥龍和年多剖面巖石薄片分類統(tǒng)計圖

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評估

在實際的野外工作中，對臥龍和年多剖面取樣密度高，因此單個巖石樣品的具體坐標(biāo)位置并沒有記錄，僅記錄了剖面的起點坐標(biāo)。同時，本數(shù)據(jù)集提供了剖面野外照片、樣品采集層位和樣品在地層柱狀圖的位置，可結(jié)合野外地層單元之間的明顯差異、地層厚度和重要標(biāo)志層，在野外找到各個樣品的采樣位置。

巖石薄片樣本符合國家與國際標(biāo)準(zhǔn)的厚度。在本次顯微照片拍攝和薄片鑒定過程中，同一批次的巖石薄片中觀察到石英顆粒的干涉色均為一級干涉色，說明薄片的厚度符合0.03 mm的國家標(biāo)準(zhǔn)。

顯微照片高清且無色差。在顯微鏡拍攝過程中，采用自動曝光和自動白平衡，使得肉眼觀察和系統(tǒng)照片顏色盡量保持一致，且顯微照片的分辨率統(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JPG格式，故而顯微照片的質(zhì)量與清晰度是可靠的。

4 數(shù)據(jù)價值

本數(shù)據(jù)集顯微圖像包含的早-中侏羅世沉積巖反映了沉積環(huán)境從早侏羅世 Sinemurian期的障壁島-潟湖環(huán)境，逐漸演化為Pliensbachian期淺水碳酸鹽臺地，然后在Toarcian早期大洋缺氧事件時突變?yōu)檩^深水的碳酸鹽緩坡，可能一直持續(xù)到Aalenian期[18-19]。根據(jù)目前完整的生物地層和碳同位素地層結(jié)果，這套顯微照片數(shù)據(jù)集背后還蘊藏了早侏羅世幾次劇烈的碳同位素擾動事件，如Sinemurian-Pliensbachian界線事件、Pliensbachian晚期Margaritatus菊石帶和Margaritatus-Spinatum菊石帶界線事件、Toarcian早期大洋缺氧事件[18-19]。變化的、多樣的沉積環(huán)境便于今后在特提斯喜馬拉雅不同地點利用巖性和沉積環(huán)境進(jìn)行較精確的地層對比。同時，碳酸鹽臺地（類似于現(xiàn)今澳大利亞大堡礁）是淺海生物生活的重要場所，這為我們提供了絕佳的研究淺海生物、氣候、環(huán)境間協(xié)同演化的平臺，也可以站在更長時間尺度上探討這些變化和大陸裂解、巖漿活動、洋脊擴張、板塊漂移等之間的關(guān)系。很顯然，這些樣品的顯微圖像里仍然藏著豐富的關(guān)于侏羅紀(jì)的故事，也有潛在的地球氣候-環(huán)境演化的普遍規(guī)律值得深入挖掘和探索。

顯微照片數(shù)據(jù)集除了可用于基礎(chǔ)地質(zhì)學(xué)研究外，還具有重要的生產(chǎn)和經(jīng)濟意義。本顯微照片數(shù)據(jù)集以碳酸鹽巖為主，是石油天然氣的重要儲集巖，還含有鉛-鋅、銅、錳、鐵等金屬礦產(chǎn)和石膏、巖鹽、鉀鹽、磷礦等非金屬礦產(chǎn)，同時也是化工、冶金、水泥原料、建筑等方面的重要材料。碳酸鹽巖中生物化石、鮞粒、豆粒、核形石等都是非常迷人的組分，具有很高的欣賞價值，可以經(jīng)過加工成為藝術(shù)品和裝飾品等，還可以挑選典型的樣品，進(jìn)行專業(yè)處理之后作為專業(yè)教學(xué)與大眾科普等。最后，正如引言所述，這批高清顯微圖像數(shù)據(jù)集還可以依托深時數(shù)字地球（DDE）數(shù)據(jù)平臺，為今后在統(tǒng)一時空框架下整合早-中侏羅世剖面、生物、地層、巖石資料，為深入解析這段時期地球生命和環(huán)境演化提供關(guān)鍵信息。

5 數(shù)據(jù)使用方法和建議

本數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)形式簡單，在使用時注意以下幾點：

（1）數(shù)據(jù)集中所有出現(xiàn)的巖石薄片，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不能滿足進(jìn)一步的研究需要，可以聯(lián)系本文作者申請使用這些巖石薄片。

（2）基于本數(shù)據(jù)集薄片鑒定結(jié)果而進(jìn)行的沉積學(xué)研究與相關(guān)解釋已經(jīng)發(fā)表了一系列學(xué)術(shù)論文[10-11]，可以閱讀相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步了解更多詳情。

（3）如果單純使用圖像數(shù)據(jù)集，可以直接從數(shù)據(jù)庫下載使用。但是，若需要進(jìn)一步解決地學(xué)相關(guān)的科學(xué)問題，需結(jié)合數(shù)據(jù)信息表中提供的地理位置，以及巖石形成時所處的地質(zhì)時代與構(gòu)造背景來展開分析。