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                    巖石顯微圖像專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH4 Vol 5 (3) 2020
                    下載
                    中國西南地區二疊紀含火山巖屑砂巖的顯微圖像數據集
                    A micrograph dataset of Permian volcanolithic sandstone-laden fragments from southwest China
                    馮薇,何峰,周寅生,楊江海
                    ?>>
                    : 2020 - 04 - 24
                    : 2020 - 08 - 20
                    : 2020 - 05 - 11
                    : 2020 - 08 - 31
                    极速快三
                    2738 31 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:本文收集和整理了中國西南滇黔桂地區二疊紀含火山巖屑砂巖的顯微圖像數據,對代表性的圖像及其巖石特征進行了分類描述。樣品均為中細粒?中粗粒砂巖,以火山巖屑含量高為特征。利用裝有顯微照相系統的蔡司偏光顯微鏡對砂巖薄片進行觀察和照相。本砂巖顯微圖像集共包含43件砂巖樣品的318張顯微照片,分為5類,即巖屑砂巖、長石巖屑砂巖、石英巖屑砂巖、巖屑長石砂巖和巖屑石英砂巖。本圖像集的建立可為砂巖圖像數據的對比分析和相關引用提供便捷途徑,同時也可以作為數字化–人工智能識別巖相特征的標準,為將來實現砂巖顯微特征的精確數字化識別作基礎。
                    關鍵詞:二疊紀;火山巖屑砂巖;西南地區;顯微圖像;數字化
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?We collected micrographs of Permian volcanolithic sandstone-laden fragments from southwestern China and build this microscopic image dataset. This paper is an endeavor to present this dataset and to introduce the lithic characteristics of representative micro images. A camera-loaded Zeiss polarizing microscope (Zeiss) was used to observe and photograph sandstone thin sections. This microscopic image dataset contains 318 micrographs of 43 medium-grained sandstone flakes. Based on their micro textures and detrital components, the sandstone flakes were divided into the five categories: lithic, feldspatho-lithic, litho-feldspathic, quarto-lithic and litho-quartzose sandstone. This dataset can be used to support research on sandstone microscopic observation, classification and modal composition. It can also be used as a reference for digitization and auto identification of sandstone petrofacies, providing bases for accurate digital identification of sandstone features in the future.
                    Keywords:?Permian sandstone;?volcanic lithic fragment;?southwest China;?micrographs;?digitization
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱中國西南地區二疊紀含火山巖屑砂巖的顯微圖像集
                    數據作者馮薇、何峰、周寅生、楊江海
                    數據通信作者楊江海(yangjh@cug.edu.cn)
                    數據時間范圍巖石樣品采集地層的時代為二疊紀;巖石樣品采集的時間為2010–2018年;巖石薄片偏光顯微照片拍攝于2013–2019年。
                    地理區域樣品所在剖面位于中國西南的云南、貴州和廣西地區。GPS范圍:101°37′43″E–107°01'33"E;23°08'N–25°35'21"N。
                    偏光顯微鏡分辨率1000×900像素至2100×2100像素
                    數據量867 MB
                    數據格式*.png,*.jpg,*.xls
                    數據服務系統網址https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00024
                    基金項目國家自然科學基金面上項目(41872106)
                    數據庫(集)組成本數據集由2部分數據文件組成,其一為薄片照片.zip,包含43件砂巖樣品的318張顯微照片,數據量866 MB;其二為顯微圖像數據庫信息表.xls,數據量36 KB。
                    Dataset Profile
                    TitleA micrograph dataset of Permian volcanolithic sandstone-laden fragments from southwest China
                    Data corresponding authorYang Jiangha (yangjh@cug.edu.cn)
                    Data authorsFeng Wei, He Feng, Zhou Yinsheng, Yang Jianghai
                    Time rangeThe rock samples were collected during 2010 – 2018 from the strata whose stratigraphic age was attributed to the Permian. The polarizing micrographs of rock flakes were taken from 2013 to 2019.
                    Geographical scopeThe samples are from sections located in Yunnan, Guizhou and Guangxi regions in southwest China. GPS: 101°37′43″E–107°01'33"E; 23°08'N–25°35'21"N.
                    Polarized microscope resolution1000*900 – 2100*2100 pixels
                    Data volume867 MB
                    Data format*.png,*.jpg,*.xls
                    Data service system<https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00024>
                    Source of fundingNational Natural Science Foundation of China (41872106)
                    Dataset compositionThe dataset includes two data files: “Photomicrographs.zip” and “Information table.xls”. “Photomicrographs.zip” is a dataset of polarized photomicrographs (*.png) of rock thin sections, which contains 318 micrographs of 43 medium-grained sandstone flakes, with a volume of 866 MB; “Information table.xls” is the sheets recording the profile of the rock thin sections, with a volume of 36 KB.
                    引 言
                    砂巖的顯微結構和組成是進行巖石分類和命名的基礎[1]。同時,其碎屑顆粒,特別是各種巖石碎屑為判別沉積源區的巖石類型提供了最直接的證據,已被廣泛用于砂巖的沉積物源分析[2,3,4,5,6 ]。Dickinson等人總結了不同構造環境下沉積砂/砂巖的碎屑組分,基于詳細的劃分和定量統計,編繪出用于判別沉積源區板塊構造背景的Dickinson三角模式圖解[7-8]。近年來,人們更加重視對砂巖的顯微結構和組成特征的客觀描述和定量統計[9,10,11 ],強調對各種巖石碎屑的準確識別和精細劃分[12]。對于砂巖中的巖屑顆粒,其結構和礦物組成可以確定巖屑的變質級別[13](變質巖屑)或巖漿屬性[14](火山巖屑)。前人的研究表明,同造山期砂巖中變質巖屑類型和含量可用來示蹤造山帶的折返剝露過程[15,16,17 ],同俯沖期砂巖中火山巖屑的類型和含量可用來揭示弧相關的火山巖漿活動[18,19,20,21 ]。單礦物顆粒微區分析等現代測試技術和方法已成為沉積巖石學和沉積物源分析研究的潮流,砂巖顯微結構和碎屑組分所提供的基礎數據愈發顯得重要;同時,研究人員也注意到砂巖的顯微觀察和統計數據也存在一些問題,其中如何減少人為因素的干擾獲得更客觀的數據成為亟需解決的關鍵問題。為此,在“深時數字地球大科學計劃(Deep-time Digital Earth,簡稱DDE)”的引領下,我們以中國西南地區二疊系地層為基礎,初步建立了含火山巖屑砂巖的顯微圖像集,以便能夠建立標準,進而通過計算機的自動獲取功能來讀取砂巖的顯微結構和組成數據。
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    本圖像集研究的砂巖樣品均采自中國西南部的云南、貴州、廣西地區的11個剖面,具體采樣點如圖1所示。采樣層位包括云南墨江、麻栗坡等地的中–下二疊統[22]、貴州普安、紫云、貞豐等地的上二疊統[3,23-24]和廣西那坡、田林、天峨、八渡等地的上二疊統[25,26,27,28 ]。采樣剖面及具體經緯度如表1所示,各自相對的具體地理位置見圖1(改自文獻[29-30 ]) 。
                    表1 ? 采樣剖面和GPS經緯度
                    采樣剖面(剖面編號)GPS經緯度
                    貴州普安雪浦剖面25°30'24"N,104°58'40"E
                    貴州貞豐皂凡山剖面25°32'27"N,105°34'55"E
                    貴州紫云四大寨剖面(SD)25°35'21"N,106°09'51"E
                    廣西天峨八奈剖面25°02'05"N,107°01'33"E
                    廣西田林八渡剖面24°42'27"N,105°47'30"E
                    廣西那坡那塘剖面23°24'39"N,105°45'49"E
                    云南麻栗坡龍林西剖面(LLT)23°17'35"N,104°57'53"E
                    云南墨江五素剖面(WS)23°24′59″N,101°39′10″E
                    云南墨江雅邑剖面(YY)23°14′N,101°44′E
                    云南墨江回龍寨剖面(HLZ)23°24′22″N,101°37′43″E
                    云南墨江沖頭剖面23°20′34″N,101°41′20″E


                    圖1 ? 中國西南滇–黔–桂地區二疊紀含巖屑砂巖的采樣剖面分布構造圖(改自文獻[29-30])
                    1.1 ? 數據采集方法
                    針對所提出的科學問題,設定了研究計劃并實地采集樣品,之后制作巖石薄片進行鏡下觀察。我們將野外采集的風化程度較低的巖石樣品送往中國地質大學(武漢)磨片室進行標準薄片磨制,獲得厚0.03 mm的光學巖石薄片。薄片拍照和信息采集方法統一按《巖石顯微圖像專題》的標準執行,利用配備有顯微照相系統的蔡司偏光顯微鏡對砂巖薄片進行顯微觀察和照相,系統采集了巖石顯微圖像,并同時獲取了與薄片有關的信息。薄片的描述與砂巖巖定名均依據《巖石顯微圖像專題》確定的標準[31],按“薄片編號”+“m”+“攝像視域的數字序號”+“正交光符號+或單偏光符號-”進行編號。圖像集所含照片數量共計318張,分辨率為1000×900像素至2100×2100像素。
                    1.2 ? 數據預處理
                    本數據集中砂巖樣品43個,圖像共計318張。依據顯微鏡下砂巖的結構和組成進行砂巖分類,雜砂巖和火山巖屑含量較低的砂巖只做顯微圖像收錄命名,不參與數據樣本舉例描述?;谏皫r的碎屑組分特征,以石英、長石和巖屑顆粒在薄片中的含量為劃分依據,我們采用簡化的Garzanti砂巖分類命名法[32](圖2),根據石英、長石和巖屑的含量是否小于10%以及相對含量關系,對砂巖進行分類命名;根據雜基含量是否大于15%,將砂巖分為雜砂巖和砂巖,如巖屑長石砂巖、石英巖屑雜砂巖。與國標SYT 17412.2-1998《沉積巖巖石分類和命名方案》[33]相比,劃分細致且容易使用,降低了因人為估算含量產生的誤差。根據這一劃分原則,對所獲得的砂巖顯微圖像進行分類描述,識別的砂巖類型包括巖屑砂巖、長石巖屑砂巖、巖屑長石砂巖、石英巖屑砂巖和巖屑石英砂巖5類。


                    圖2 ? 砂巖分類命名劃分細則(依據[34])
                    2 ? 數據樣本描述
                    本數據集側重含火山巖屑的砂巖顯微圖像信息,下面分別以代表性樣品為例來簡要闡述5類砂巖的顯微結構和碎屑組分特征。
                    2.1 ? 薄片圖片
                    2.1.1 ? 巖屑砂巖
                    巖屑砂巖主要分布在云南墨江五素下二疊統、雅邑上二疊統、貴州西南部和廣西西北部的上二疊統,現以樣品SD13-67來進行典型特征描述。




                    圖3 ? 顯微照片SD13-67M2-和SD13-67m2+
                    樣品SD13-67(圖3)采自貴州紫云四大寨剖面的上二疊統中細粒砂巖。碎屑顆粒粒徑平均0.1–0.2 mm,分選中等,次圓–次棱角狀,單偏光鏡下薄片呈灰白色–灰黑色,巖屑呈灰色,正交鏡下呈灰黑色。砂巖組分以火山巖屑為主,可見有不同程度碳酸鹽化的斜長石顆粒。碎屑顆粒無明顯定向,以顆粒支持為主,局部為基質支撐?;鹕綆r屑類型多樣,以富含斜長石的板片狀(Lvl)和微晶狀(Lvm)特征類型為主,可見有霏細晶狀火山巖屑(Lvf)。定名為巖屑砂巖。
                    2.1.2 ? 長石巖屑砂巖
                    長石巖屑砂巖主要分布在云南五素、沖頭、回龍寨下二疊統、貴州四大寨上二疊統和廣西西北部的上二疊統,現以樣品WS18-13進行典型特征描述。
                    樣品WS18-13(圖4)采自云南墨江五素剖面的透鏡狀灰黃色粗砂巖中。砂巖碎屑顆粒的粒徑平均為0.1–0.3 mm,分選差–中,棱角–次棱角狀,顆粒支撐,填隙物以細碎屑物為主,不見明顯的膠結物。單偏光鏡下薄片呈棕黃色,巖屑呈灰黃色–棕黃色;正交鏡下薄片呈紅褐色–褐黑色。砂巖顆粒組分以巖屑和斜長石為主,斜長石呈長條狀,巖屑以火山巖屑為主,沉積巖屑和變質巖屑少?;鹕綆r屑以霏細晶狀(Lvf)和微晶狀(Lvm)結構為主,可見少量板片狀火山巖屑(Lvl)和橙黃色火山玻璃,顆粒無明顯的定向。定名為長石巖屑砂巖。




                    圖4 ? 顯微照片WS18-13m2-和WS18-13m2+
                    2.1.3 ? 石英巖屑砂巖
                    石英巖屑砂巖主要分布在云南東南八布下二疊統和云南雅邑上二疊統中,現以樣品LLT-12來進行典型特征描述。
                    樣品LLT-12(圖5)采自云南麻栗坡龍林西剖面的下二疊統含礫粗砂巖。避開礫石制作巖石薄片,在單偏光鏡下呈灰白色,巖屑呈灰黃色和灰色;正交鏡下呈灰黃色–灰黑色,可見明顯火山巖屑顆粒。碎屑顆粒平均粒徑為0.5–1.0 mm,分選差–中等,呈棱角–次棱角狀。砂巖組分以火山巖屑和石英為主,石英顆粒均為單晶石英,粒徑變化范圍大?;鹕綆r屑以霏細晶狀結構(Lvf)為主,無明顯定向。支撐類型為顆粒支撐。定名為石英巖屑砂巖。




                    圖5 ? LLT-12m2-和LLT-12m2+
                    2.1.4 ? 巖屑長石砂巖
                    該類砂巖主要分布于云南墨江五素剖面下二疊統,現以樣品WS18-20來進行典型特征描述。
                    樣品WS18-20(圖6)采于云南墨江五素剖面的下二疊統灰黃色中薄層砂巖。碎屑顆粒粒徑平均0.2–0.6 mm,分選差–中,次圓–次棱角狀。砂巖碎屑組分以長石顆粒和火山巖屑為主,石英顆粒稀少。單偏光鏡下薄片呈灰黃色,巖屑呈灰黃色和灰色;正交鏡下薄片呈青灰色–灰黑色。長石顆粒多呈長柱狀,發育聚片雙晶結構,部分發生絹云母化和粘土化蝕變?;鹕綆r屑以微晶狀火山巖屑(Lvm)和霏細晶狀火山巖屑(Lvf)為主,無明顯定向。支撐類型為顆粒支撐。定名為巖屑長石砂巖。




                    圖6 ? 顯微照片 WS18-20m1-和WS18-20m1+
                    2.1.5 ? 巖屑石英砂巖
                    巖屑石英砂巖主要分布在云南墨江雅邑上二疊統和云南麻栗坡龍林西剖面下二疊統,現以樣品LLT-10來進行典型特征描述。
                    樣品LLT-10(圖7)采自云南麻栗坡龍林西剖面的下二疊統中–粗粒砂巖。碎屑顆粒粒徑平均0.4–0.6 mm,分選差–中。砂巖組分以石英和火山巖屑為主,整體顆粒形態較為完整。單偏光鏡下薄片呈灰白色–灰黃色,巖屑呈灰白色–灰色;正交鏡下薄片呈青灰色–灰黑色?;鹕綆r屑以霏細晶狀火山巖屑(Lvf)為主,可見少量微晶狀火山巖屑(Lvm)和粉砂質沉積巖屑,后者由棱角–次棱角狀的粉砂級石英顆粒組成(Lss),無明顯定向性。支撐類型為顆粒支撐。定名為巖屑石英砂巖。




                    圖7 ? 顯微照片LLT-10m1-和LLT-10m1+
                    2.2 ? 碎屑巖顯微圖像數據庫信息表
                    薄片鑒定信息表由43個含火山巖屑砂巖巖石薄片鑒定表格組成,薄片鑒定結果顯示:43個砂巖薄片樣品主要由巖屑砂巖、長石巖屑砂巖、石英巖屑砂巖以及巖屑石英砂巖組成,含有部分巖屑長石砂巖(表2),具體所占比例如圖8所示。
                    表2 ? 圖像集包含巖石類型及其數量信息匯總表
                    巖石類型數量
                    巖屑砂巖11
                    長石巖屑砂巖8
                    石英巖屑砂巖10
                    巖屑長石砂巖1
                    巖屑石英砂巖13


                    圖8 ? 砂巖類型及比例
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    本數據集的巖石樣品均來自于華南西南地區,基于詳細的野外剖面實測,選擇合適的砂巖樣品制作巖石薄片,保證了樣品來源的可靠性。巖石薄片按照國家與國際標準進行制作,薄片的厚度為~0.03 mm,符合顯微觀察和拍照的要求。
                    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照片顏色盡量保持一致,分辨率根據不同的粒徑大小有所區別,分辨率范圍為1000×900像素至2100×2100像素,圖片統一保存為png格式;故而顯微照片的質量與清晰度是可靠的。同時,作者均參與了巖石薄片和顯微照片的觀察和討論,對巖石特征從不同角度進行了描述和總結,降低了對巖石分類和顯微照片描述的主觀偏差。
                    4 ? 數據價值
                    本圖像集聚焦于含火山巖屑的砂巖顯微圖像特征,收集的砂巖顯微照片均來自于作者的科研實踐,展示了作者對滇黔桂地區二疊紀–三疊紀沉積地質學研究的部分成果。本圖像集基于準確的野外采樣和客觀的顯微觀察,可與其他相關的巖石顯微圖像集配合使用,為沉積巖石學研究提供對比分析的重要依據,并可成為地質、資源類教學活動的基礎參考資料。同時,本圖像集的創建有望為巖相的人工智能識別提供標準。
                    致 謝
                    感謝《巖石顯微圖像專題》特邀編委胡修棉和侯明才教授的邀請。感謝孟琦同學在顯微照相過程中和柴嶸、王圓、馬睿等同學人在薄片鑒定過程中提供的幫助。
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                    數據引用格式
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                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    馮薇, 何峰, 周寅生, 楊江海. 中國西南地區二疊紀含火山巖屑砂巖的顯微圖像數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(3). (2020-05-24). DOI: 10.11922/csdata.2020.0024.zh.
                    馮薇
                    Feng Wei
                    主要承擔工作:野外剖面實測、樣品采集、薄片鑒定、數據整理、論文撰寫。
                    (1997—),女,天津市人,研究生,研究方向為沉積學與古地理學。
                    何峰
                    He Feng
                    主要承擔工作:野外剖面實測、樣品采集、薄片拍照、薄片鑒定、數據整理。
                    (1995—),男,江西省人,研究生,研究方向為沉積學與古地理學。
                    周寅生
                    Zhou Yinsheng
                    主要承擔工作:部分野外剖面實測、樣品采集、薄片拍照、薄片鑒定、論文修改。
                    (1998—),男,湖北省潛江市人,研究生,研究方向為沉積學與古地理學。
                    楊江海
                    Yang Jianghai
                    主要承擔工作:野外工作和數據集的設計、論文撰寫和修改。
                    yangjh@cug.edu.cn
                    (1984—),男,河北省人,博士,副教授,研究方向為沉積學。
                    出版歷史
                    I區發布時間:2020年5月11日 ( 版本ZH2
                    II區出版時間:2020年8月31日 ( 版本ZH4
                    翻譯版出版時間:2020年8月31日 ( 版本EN1
                    參考文獻列表中查看
                    中國科學數據
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