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                    巖石顯微圖像專題 II 區論文(已發表) ? 版本 ZH3 Vol 5 (3) 2020
                    下載
                    藏南日喀則弧前盆地白堊紀陸源碎屑巖顯微圖像數據集
                    A photomicrograph dataset of Cretaceous siliciclastic rocks from Xigaze Forearc basin, southern Tibet
                    ?>>
                    : 2020 - 07 - 12
                    : 2020 - 09 - 01
                    : 2020 - 07 - 29
                    : 2020 - 09 - 16
                    极速快三
                    1686 25 0
                    摘要&關鍵詞
                    摘要:藏南拉薩地體南緣發育白堊紀日喀則弧前盆地,記錄了新特提斯洋向拉薩地體的北向俯沖。日喀則弧前盆地以碎屑巖為主,夾少量泥灰巖、灰巖等,由下向上依次沉積了沖堆組、桑祖崗組、昂仁組、帕達那組、曲貝亞組,并于印度–亞洲大陸初始碰撞啟動后沉積了曲下組和加拉孜組。由于保存完整、露頭較好,該盆地得到了國內外地學界的廣泛關注。盡管如此,目前能夠公開查閱的盆地內基礎巖石學數據仍比較有限,以至于大量巖石學工作被重復開展。因此,本數據集選取沖堆組、昂仁組、帕達那組3套白堊紀碎屑巖地層共計191個巖石薄片,使用偏光顯微鏡對其進行了圖像采集,以便更好地共享和利用這些基礎地質數據。本文所選擇的巖石樣品包括5塊泥頁巖、2塊粉砂巖、158塊砂巖、11塊礫巖、7塊礫石、7塊硅質巖、1塊火山碎屑巖。此外,本數據集還收錄了這些巖石樣品所在的10條地層剖面的詳細信息。除了為基礎地質學研究提供原始資料外,本數據集也可應用于人工智能識別在內的跨學科合作研究。
                    關鍵詞:藏南;日喀則弧前盆地;白堊紀;碎屑巖;巖石薄片;偏光顯微圖像
                    Abstract & Keywords
                    Abstract:?Developed along the southern margin of the Lhasa terrane, the Cretaceous Xigaze forearc basin in southern Tibet records the northward subduction of the Neo-Tethys to the Lhasa terrane. The Xigaze forearc basin consists of mainly siliciclastic rocks interbedded with minor marls and limestone, dividable into Chongdui, Sangzugang, Ngamring, Padana, Qubeiya, Quxia and Jialazi formations, the latter two of which were deposited later during an initial India-Asia collision. While the forearc basin has been well-studied over the decades for its intact preservation and good exposure, petrological data are far from accessible which resulted in repetitive petrological studies. This dataset includes polarized microphotograph of a total of 191 Cretaceous clastic rock sections from the Chongdui, Ngamring and Padana formations, covering 5 shale sections, 2 siltstone sections, 158 sandstone sections, 11 conglomerate sections, 7 gravel sections, 7 siliceous rock sections and 1 pyroclastic rock section. For more effective petrological data sharing, the dataset also comprises detailed information of the 10 stratigraphic sections where these sections were sampled. It provides petrological data for basic geological research, as well as other interdisciplinary research, such as artificial intelligence recognition.
                    Keywords:?Southern Tibet;?Xigaze forearc basin;?Cretaceous;?siliciclastic rocks;?thin section;?polarized photomicrograph
                    數據庫(集)基本信息簡介
                    數據庫(集)名稱藏南日喀則弧前盆地白堊紀陸源碎屑巖顯微圖像數據集
                    數據作者張藝秋,安慰,胡修棉
                    數據通信作者安慰(anwei@hfut.edu.cn)
                    數據時間范圍巖石樣品采集地層的時代為白堊紀(約120–75 Ma);巖石樣品采集的時間為2009–2010年;巖石薄片偏光顯微照片拍攝于2020年。
                    地理區域樣品所在剖面,在行政區劃上位于中國西藏自治區日喀則地區;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
                    數據量8.90 GB
                    數據格式*.png,*.jpg,*.xls
                    數據服務系統網址http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00088
                    基金項目國家杰出青年基金項目(41525007);面上基金項目(41972106)。
                    數據庫(集)組成本數據集解壓后共含4個數據文件,分別為:(1) 巖石薄片偏光顯微圖像集(png格式),共含388張薄片照片,數據量8.81GB;(2) 實測剖面柱狀圖(jpg格式),展示了3條實測剖面的地層巖性、厚度、時代及樣品位置,數據量6.99 MB;(3) 剖面野外照片數據文件(jpg格式),包括12張照片,展示了9條實測剖面的野外宏觀特征,數據量78 MB;(4) 薄片鑒定信息表(excel格式),包含191塊巖石薄片的基本信息以及鏡下顯微特征等鑒定結果,數據量37.4 KB。
                    Dataset Profile
                    TitleA photomicrograph dataset of Cretaceous siliciclastic rocks from Xigaze Forearc basin, southern Tibet
                    Data corresponding authorAn Wei (anwei@hfut.edu.cn)
                    Data authorsZhang Yiqiu, An Wei, Hu Xiumian
                    Time rangeThe samples are attributed to the stratigraphic age of Cretaceous (about 120 to 75 Ma). Rock samples were collected during 2009 – 2010 and polarized photomicrographs of the thin sections were taken in 2020.
                    Geographical scopeThe sections are located in the Xigaze area of southern Tibet, between the Gangdese mountain to the north and the Yarlung-Zangbo ophiolite to the south. Longitude & latitude: 86°34′27.0″E – 89°03′39.8″′E; 29°08′03.6″N – 29°27′30.5″N.
                    Polarized microscope resolution4908*3264 pixels
                    Data volume8.90 GB
                    Data format*.png, *.jpg, *.xls
                    Data service system<http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00088>
                    Source of fundingNational Natural Science Foundation for Distinguished Young Scholars of China (Grant No. 41525007); National Natural Science Foundation of China (Grant No. 41972106).
                    Dataset compositionThe dataset contains four data files, which are: (1) polarized microscope image set (png format) of the rock thin sections, which contains 388 photos of the thin sections, with data volume of 8.81GB; (2) measured stratigraphic columns (jpg format), storing data on the lithology, thickness, age and samples of the three measured sections, with data volume of 6.99MB; (3) field photo data file (jpg format), including 12 photos showing the field macro characteristics of 9 measured sections and the basic characteristics of outcrops, with a data volume of 78 MB; (4) thin section identification information table (excel format), including basic information of 191 rock thin sections and their microscopic characteristics identified therefrom, with a data volume of 37.4 KB.
                    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以來的地層。其中,藏南日喀則–仲巴地區的日喀則弧前盆地(圖1)形成于新特提斯洋向拉薩地體俯沖的構造背景下,是拉薩地體剝蝕產物的主要沉積場所,直接記錄了拉薩地體白堊紀的地貌演化和新特提斯洋的俯沖過程[1-2]。


                    圖1 ? 日喀則弧前盆地及部分剖面地質簡圖
                    a.日喀則弧前盆地及鄰區地質簡圖(修改自[3]),GCT-大反轉斷裂;ZGT-仲巴江孜斷裂,S1-S10為本文采樣剖面的具體位置;b. S1剖面地質圖;c. S8和S9剖面地質圖
                    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、帕達那組及曲貝亞組,印度–亞洲大陸碰撞時弧前盆地演變為同碰撞盆地,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巖(Aptian期[8])及少量凝灰巖(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出復雜的物源變化趨勢[4,6,9,10,11 ]。約113–99 Ma,弧前盆地的碎屑物質主要來自岡底斯巖漿弧的白堊紀組分,少量可能來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幾乎全部來自岡底斯巖漿弧,由早期的白堊紀組分擴展至侏羅紀組分[6];約88–76 Ma,弧前盆地中中拉薩地體的碎屑物質大量增加,表明存在連接中拉薩至弧前盆地的古水系[6,10]。此外,日喀則地區和仲巴地區[10]的研究表明弧前盆地東西部碎屑物質存在較大差異,盆地側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程及抬升歷史的重要研究對象之一,同時也是研究弧前盆地這一盆地類型的理想地區之一。
                    因此,日喀則弧前盆地日益受到大家的關注,越來越多的學者參與到相關研究中來。但是至今為止,該盆地能夠公開查閱的基礎巖相學研究資料十分缺乏,相關顯微圖像數據也很少以完整的形式記錄在學術作品中。已發表的研究論文通常僅僅展示少數與研究問題和討論部分相關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量剖面名稱及其他采樣信息的過程存在諸多不便。巖石薄片顯微圖像是基礎巖相學研究的原始材料,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現象在地學科研界十分普遍,往往地學領域其他方向的相關研究,需要耗費大量的人力與物力進行重復調研,對同一地區甚至同一剖面展開一些基礎的野外巖石學工作,因而研究人員的效率難以提高。
                    基于前述問題,本文針對日喀則弧前盆地碎屑沉積為主的地層單元,選取其中10條實測地質剖面,系統梳理了共計191塊碎屑巖薄片的顯微圖像數據,將進行過系統巖石學工作的剖面、樣品基礎信息等大量未公開發表數據,與對該地區或該部分樣品感興趣的地學界同仁共享。本數據集巖石薄片所涉及的10條地質剖面具體的GPS坐標、地層單元、各個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 ? 日喀則弧前盆地實測剖面信息表
                    時代群/組名圖中剖面代號剖面名稱坐標緯度( N坐標經度( E薄片數量
                    晚白堊世帕達那組S10昂仁縣–米嘎剖面29°22′36.1″86°34′27.0″7
                    S9昂仁縣–帕達那Ⅱ剖面29°21′32.4″86°44′13.6″49
                    S8昂仁縣–帕達那Ⅰ剖面29°21′47.8″86°44′30.8″13
                    早-晚白堊世昂仁組S7昂仁縣–桑桑剖面29°27′30.5″86°47′51.3″34
                    S6昂仁縣–昂仁組剖面29°16′51.1″87°11′55.6″15
                    S5拉孜縣-昂仁組剖面29°14′20.5″87°44′48.9″12
                    S4日喀則市-吉定剖面29°18′08.0″88°24′55.7″7
                    S3日喀則市-日喀則剖面29°18′07.0″89°03′07.3″16
                    早白堊世沖堆組S2日喀則市-群讓西山剖面29°08′47.5″89°02′10.5″11
                    S1日喀則市-納蝦剖面29°08′03.6″88°26′39.4″27


                    圖2 ? 日喀則弧前盆地綜合柱狀圖(修改自[6])
                    1 ? 數據采集和處理方法
                    確定初步的科學問題后,圍繞相關科學假設,在系統文獻調研和野外踏勘的基礎上,對極具代表性的地層剖面進行實測。對剖面進行詳細描述并系統采樣,層位劃分、沉積特征等原始數據在野外通過觀測直接獲取并記錄在冊。
                    野外采集的全部巖石樣品,被統一送至河北省廊坊誠信地質服務有限公司進行標準化薄片磨制,樣品被處理為0.03 mm的光學巖石薄片。按照《巖石顯微圖像專題》的標準對全部薄片進行顯微圖像拍攝。系統采集巖石顯微圖像的基礎上,依據《巖石顯微圖像專題》對薄片的相關信息進行收集,薄片描述和相關碎屑巖定名均依據專題規定的標準[12]。
                    2 ? 數據樣本描述
                    本數據集共包含4個組成部分,分別是薄片顯微照片文件夾、實測剖面柱狀圖文件夾(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表1的實測剖面代號和薄片樣品號,相互串聯為完整的數據庫,以供使用人員進行查詢。
                    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。本數據集對顯微照片統一采用4908×3264像素的最高分辨率,放大倍數以圖像中顆粒清晰且能識別為選擇依據,視域內一般具有30–80顆碎屑顆粒。顯微照片一律以PNG格式保存。
                    顯微圖像采用統一方式進行編號,格式遵循“薄片編號”+“m”+“拍攝視域的數字序號”+“單偏光符號-或正交光符號+”的規則[15]。以樣品號為09PDN12的巖石薄片為例,其第一個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,選取第二個視域再次記錄顯微圖像,分別保存為“樣品號m2-”,“樣品號m2+”。




                    圖3 ? 09PDN12石英巖屑砂巖單偏光(上)和正交光(下)顯微鏡下的圖像
                    2.2 ? 實測剖面柱狀圖文件夾
                    實測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的樣品位置信息等(圖4)。


                    圖4 ? 沖堆組S1與帕達那組S8剖面實測巖性柱狀圖(含剖面位置及相關剖面上的樣品信息)
                    2.3 ? 剖面野外照片文件夾
                    剖面野外照片文件夾包括了9條實測剖面(除S3外)的野外照片(JPG格式),共計12張照片(如圖5)。各照片文件以“剖面代號 地層單元名稱+剖面名稱”的格式進行命名,使用者可據此了解剖面的整體情況,建立初步的宏觀認識,也可根據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,以便開展相關野外工作和進一步研究。


                    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,表格內主要包含了以上所述的10條測量剖面S1–S10中泥頁巖、粉砂巖、砂巖、礫巖、礫石、硅質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。
                    薄片鑒定結果如表2所示,共計191塊巖石樣品:5個泥頁巖以頁巖為主,兼有泥巖;2個粉砂巖樣品均為鈣質粉砂巖;158塊砂巖樣品以石英巖屑砂巖為主,兼有部分長石巖屑砂巖、巖屑石英砂巖和少許巖屑砂巖;11個礫巖以灰質礫巖為主,含玄武質角礫巖和玄武質礫巖;7塊礫石樣品中玄武質礫石最多,兼有灰巖類、石英巖屑砂巖和火成巖礫石;7個硅質巖中,除1塊硅質巖基質外,均為硅質巖;還包含1塊火山碎屑巖,為凝灰巖。因為本數據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巖等其他巖石類型的樣品。
                    表2 ? 數據集包含巖石類型及其巖性信息匯總表
                    巖類數量巖石類型及數量
                    泥頁巖5泥巖1、頁巖4
                    粉砂巖2鈣質粉砂巖2
                    砂巖158巖屑砂巖2、石英巖屑砂巖129、長石巖屑砂巖14、巖屑石英砂巖13
                    礫巖11灰質礫巖9、玄武質礫巖1、玄武質角礫巖1
                    礫石7灰巖類1、石英巖屑砂巖1、玄武質4、火成巖1
                    硅質巖7硅質巖基質1、硅質巖6
                    火山碎屑巖1凝灰巖1
                    3 ? 數據質量控制和評估
                    本數據集記錄并提供了各巖石薄片采樣點的坐標。由于野外工作時巖石薄片的取樣密度較大,少數巖石薄片采樣時的具體坐標位置并未納入數據集,僅對其所在剖面區段的起始坐標進行了記錄。但數據集提供了部分剖面野外照片和實測剖面柱狀圖,可結合不同地層單元、層位之間的明顯差異,利用地層厚度和重要標志層等限制信息在野外進行尋找。
                    本數據集收錄的巖石薄片樣本均符合國家與國際標準的厚度。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干涉色。
                    鏡下照片拍攝過程中,對顯微鏡連接的拍攝軟件采取自動曝光和自動白平衡,盡量使肉眼觀察和系統照片顏色保持一致。在分辨率方面,統一采用拍照系統的最高值,分辨率為4908×3264像素,圖片統一保存為png格式。顯微照片的質量與清晰度在上述手段下保證可靠,高清且無色差。
                    4 ? 數據價值
                    本數據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–河流相的連續演化序列,碎屑顆粒來自岡底斯巖漿弧和中拉薩地體,具備多樣的沉積環境以及變化的物源區。同時,這批數據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過程,所蘊含的地質意義與科學價值仍待進一步開發。
                    除了在基礎地質學領域的利用價值外,本數據集還可用于指導社會生產。在建筑石材的尋找、修路石料的就近篩選、礦產勘探等社會生產實踐中,都可以發揮重要作用。此外,薄片照片中顯示的典型深海相–海陸過渡相–陸相沉積顯微特征,在專業教學和大眾科普領域內都有極大的潛在應用空間。
                    最后,這批高清顯微圖像集還可以與人工智能技術相結合,作為機器學習的樣本對象,為圖像驗證和特征抓取、識別的訓練提供豐富素材,為將來實現巖石薄片的人工智能鑒定提供可能。個別具有獨特美學價值的顯微圖像還可作為藝術鑒賞及廣告宣傳的素材,將巖石薄片鏡下的精彩圖像呈現給更多地學領域外的非專業人士。
                    5 ? 數據使用方法和建議
                    本數據集數據形式簡單,在使用時需要注意以下幾點:
                    (1)數據集中所有出現的薄片,目前都集中統一保存在南京大學胡修棉教授課題組。如果以上數據集中提供的顯微照片或其他信息不能滿足進一步的研究需要,可以聯系本文作者申請進一步使用這些薄片并獲取相關數據。
                    (2)基于本數據集薄片的鑒定結果,已經有一系列沉積地質學研究和相關解釋,在公開發表的學術論文[6]中均可以查閱,使用者可以自行下載并閱讀相關文獻。
                    (3)若單純出于使用圖像數據集的需求,直接下載并使用數據庫即可;但值得注意的是,若需要進一步對地學相關的具體科學問題展開研究,則需結合數據信息表中所提供的地理位置,并結合巖石形成時的特定地質時代及構造背景來展開分析。
                    致 謝
                    感謝賴文博士在論文撰寫中提供的幫助;感謝王建剛、郭榮華等在野外剖面實測和樣品采集中的貢獻。
                    [1]
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                    數據引用格式
                    張藝秋, 安慰,胡修棉. 藏南日喀則弧前盆地白堊紀陸源碎屑巖顯微圖像數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-07-29). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00088.
                    稿件與作者信息
                    論文引用格式
                    張藝秋, 安慰,胡修棉. 藏南日喀則弧前盆地白堊紀陸源碎屑巖顯微圖像數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020, 5(3). (2020-09-14). DOI: 10.11922/csdata.2020.0064.zh.
                    張藝秋
                    Zhang Yiqiu
                    主要承擔工作:薄片拍照、薄片鑒定、數據整理、論文撰寫。
                    (1998—),女,湖南省懷化市人,本科生,研究方向為沉積地質學。
                    安慰
                    An Wei
                    主要承擔工作:野外剖面實測、樣品采集、論文撰寫。
                    anwei@hfut.edu.cn
                    (1988—),女,安徽省阜陽市人,博士,講師,研究方向為大地構造沉積學。
                    胡修棉
                    Hu Xiumian
                    主要承擔工作:野外計劃設計、數據集的設計、論文撰寫。
                    (1974—),男,江西省南昌市人,博士,教授,研究方向為沉積學。
                    出版歷史
                    I區發布時間:2020年7月29日 ( 版本ZH2
                    II區出版時間:2020年9月16日 ( 版本ZH3
                    翻譯版出版時間:2020年9月16日 ( 版本ZH1
                    參考文獻列表中查看
                    中國科學數據
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