新疆塔里木盆地西部晚白垩世-始新世岩石薄片偏光显微图像数据集

2020-11-16张世杰胡修棉

中国科学数据(中英文网络版) 2020年3期

张世杰，胡修棉

1.中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214126

2.南京大学地球科学与工程学院，南京 210023

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称新疆塔里木盆地西部晚白垩世-始新世岩石薄片偏光显微图像数据集数据作者张世杰、胡修棉数据通信作者胡修棉（huxm@nju.edu.cn）数据时间范围岩石样品采集地层的时代为：晚白垩世-始新世（～100-34 Ma）；岩石样品采集的时间为2015-2016年；岩石薄片偏光显微照片拍摄于2019年。采样地点在行政区划上，位于中国新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿克陶县和乌恰县；在地貌单元上，位于塔里木盆地西部，西昆仑山前和天山山前，帕米尔高原的东北缘。地理范围：74°32′E-76°24′E；39°52′N-38°25′N。偏光显微镜照片分辨率 4908×3264像素数据量 2.06 GB数据格式 *.zip，*.jpg，*.xls，*.pdf

数据服务系统网址 https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.00035基金项目国家杰出青年基金项目（41525007）数据库（集）组成数据集共包括5个数据文件，它们分别为：薄片照片.zip、区域地质图.pdf、剖面野外照片.pdf、地层柱状图.pdf和薄片鉴定报告.xls。其中：(1) 薄片照片.zip是岩石薄片偏光显微照片的图片集，包括1364张显微照片，数据量2.06 GB；(2) 区域地质图.pdf展示了6个剖面测量区域的地质简图，数据量533 KB；(3) 剖面野外照片.pdf展示了6条测量剖面的野外照片和地层出露特征，数据量2.39 MB；(4) 地层柱状图.pdf展示了6条测量剖面的地层厚度、时代及样品在地层柱状图中的位置，数据量557 KB；(5) 薄片鉴定报告.xls是岩石薄片的鉴定数据表，包括682张薄片的鉴定信息，数据量412 KB。

引言

晚白垩世-始新世期间，欧亚大陆南缘存在着一片宽广的海域，从地中海特提斯一直延伸到中国西部塔里木盆地，被称之为原副特提斯海，其中位于塔里木盆地的海域被称为塔里木海[1-4]。在此期间，塔里木海经历了多次海侵与海退旋回，沉积了5套滨浅海-海陆过渡相的碳酸盐岩（局部可见混积岩或砂岩夹层，图 1）。这些地层记录了白垩纪-古近纪塔里木盆地西部的古地理演化和青藏高原北缘的构造演化，对研究中亚的干旱化过程具有重要的意义[3-5]。在晚白垩世-始新世的碳酸盐岩中，生物碎屑颗粒灰岩和鲕粒颗粒灰岩含有大量的溶蚀孔隙和粒间孔隙，是良好的油气储层[6]。在柯克亚构造带，这些岩相层中已经发现了油气藏。因此研究这些碳酸盐岩，对未来塔西南坳陷油气勘探也具有重要的意义。

图1 新疆塔里木盆地西部晚白垩世-始新世地层的综合地层格架

鉴于以上所提及的重要研究意义，塔里木盆地西部的这些碳酸盐岩一直备受关注，长期以来进行了大量的研究。20世纪70至80年代，区域的岩石学、地层学和古生物学研究已经基本确定了地层框架[7]；80年代至90年代，针对油气勘探的基础地质研究广泛地开展，古生物学、沉积学和地球化学等相关的研究成果开始大量涌现[8]。21世纪以来，随着中国东部沙尘暴的肆虐，人们对居住环境改善的需求加强，作为中国乃至整个地球风尘系统重要源区的中亚干旱带再次受到关注。原副特提斯海的海退作为中亚干旱化最重要的影响因素之一，使用新方法和新技术对这些碳酸盐岩沉积进行的研究再次繁荣起来。

虽然已经存在长时间、较为深入的研究，但是至今为止，可以查阅的晚白垩世-始新世的基础岩石学资料及相关的图版仍然非常缺乏。仅唐天福等在《新疆塔里木盆地西部晚白垩世至早第三纪海相沉积特征及沉积环境》一书中附录了部分黑白照片，且标注了取样剖面与层位，但缺乏精确的地理坐标[3]。其他涉及岩石学的研究中，仅仅展示出了与论文表述相关的典型薄片照片，或展示了测量剖面的名称与采样层位[4，6，9-11]。由于样品的具体采集位置并不清楚，所展示的薄片仅占所发表数据非常少的一部分，使得数据利用效率非常低。岩石学的研究是区域研究的基础，这也导致其他相关研究中也需要重复这部分的工作，因此区域上和剖面上的重复研究也很普遍，这对数据利用来说是一种严重的浪费。

基于上述现状与存在问题，笔者对塔里木盆地西部6条经典晚白垩世-始新世地质剖面（图2）实测取样的682个岩石薄片进行了偏光显微镜拍照，详细记录了样品的采集位置、地层时代、岩石名称等，并对这些岩石薄片进行了鉴定描述。本显微照片数据集可用于塔里木盆地西部的基础地质学研究、区域地质调查、矿产勘查和工程勘察等。其中，薄片照片中显示的典型的浅海相-海陆过渡相沉积特征，即可以应用于科研、教学与科普等，也可以作为单独的岩石图片集供后续的图像分析研究。

图2 塔里木盆地西部剖面测量位置图

1 数据采集和处理方法

在野外样品采集之前，首先对要采集样品的剖面进行调研，选择出露层位齐全，岩石露头新鲜，并在区域上具有代表性的剖面。在野外剖面实测过程中，对出露地层以真厚度进行逐米的记录。根据地层的单层厚度、岩性变化程度和沉积现象的多少，保持1-3 m的采样间距。岩石薄片的制作由河北省廊坊市诚信地质服务有限公司依据岩石薄片标准制作流程进行制作。

薄片拍照和信息采集方法统一按本次《岩石显微图像专题》的标准执行[12]，主要目的为系统采集岩石显微图像，并同时记录与薄片有关的地质信息。

2 数据样本描述

2.1 样例展示

本数据集由5部分组成，分别为区域地质图、野外照片、地层柱状图、薄片照片数据集和薄片鉴定报告。

区域地质图展示了本数据集岩石薄片采集处的区域位置、地质背景和剖面坐标（如图3示例）。采集岩石薄片的6条地质剖面分别为西昆仑山北缘的阿克奇剖面、标尔托戈依剖面、托云都克剖面、齐木根剖面和天山南缘的巴什布拉克剖面、库孜贡苏剖面。在行政区划上位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州的阿克陶县和乌恰县，剖面具体的起点坐标见表1。

图3 塔里木盆地西部托云都克剖面区域地质图

表1 新疆塔里木盆地西部测量剖面的起始坐标位置表

剖面野外照片展示了测量剖面的野外远观照片、地层出露情况、地层界线与地层单元名称，如图4所示。

图4 塔里木盆地西部托云都克剖面野外照片

地层柱状图展示了测量剖面的地层厚度、层位名称、岩性特征、地层时代、采样间距和样品在剖面地层中的位置（如图5实例）。其中地层的颜色为野外观察到的岩石颜色。

图5 塔里木盆地西部托云都克剖面地层柱状图（部分）

薄片照片数据集由682个岩石薄片的偏光显微照片组成，每片薄片的照片都包含具有相同视域的正交偏光显微照片和单偏光显微照片各一张，而且显微照片颜色与偏光显微镜下的肉眼观察一致，与鉴定报告中的描述一致（如图6示例）。显微照片的分辨率为4908×3264像素，保存格式为jpg。偏光显微照片的命名由三部分组成，分别为前面的薄片编号，中部代表正交偏光照片的“+”或代表单偏光照片的“-”，以及后面的数字代表物镜的放大倍数。以照片15TY05+2.5为例，15TY05为拍照薄片的编号，“+”代表其为正交偏光照片，2.5代表该照片是在2.5倍的物镜下拍摄的。

图6 塔里木盆地西部代表性岩石薄片照片、编号与简要鉴定描述示例

薄片鉴定报告由6个碳酸盐岩鉴定表格和1个砂岩鉴定表格组成。6个碳酸盐岩鉴定表格内主要包含了以上所述的6条测量剖面中的碳酸盐岩、混积岩、粉砂岩、白云岩、泥页岩和蒸发岩的鉴定内容。1个砂岩鉴定表格中，展示了6条测量剖面中所有砂岩的分类命名、鉴定描述与样品信息。其中涉及到的岩石分类标准和薄片鉴定内容在《沉积岩显微图像数据集的采集与信息收集标准》[12]中已经有详述，在此不再赘述。

2.2 数据统计

本次进行鉴定和拍照的682个岩石薄片中，灰岩薄片有436片（图7）。其中6片为结晶灰岩，其沉积时期的结构构造均已被成岩作用所改造，仅能对其重结晶的晶粒结构进行概述。剩下的 430片皆为正常的灰岩薄片，本次鉴定对其颗粒类型、生物种类、结构构造、填隙物类型、颗粒支撑方式等重要的沉积学信息都进行了描述。在这430片灰岩薄片中，有泥晶灰岩150片，粒泥灰岩113片，泥粒灰岩111片，颗粒灰岩56片。

本次进行鉴定和偏光显微照片拍照的岩石薄片中有129片为陆源碎屑岩薄片，其中泥页岩9片，粉砂岩66片，砂岩54片。由于泥页岩和粉砂岩中相对缺乏细砂及其以上粒级的颗粒，故难以按照砂岩的颗粒组分对其进行更详细的鉴定，它们仍旧被保留在了灰岩的鉴定表格中，并根据灰岩表格中的补充描述信息，对其可以观察到的颗粒类型、含量、结构构造等信息进行了描述。而54片砂岩薄片，除了在灰岩鉴定表格中保留了它的岩石类型之外，并没有描述其他信息。其重要的岩石学名称、颗粒含量、颗粒类型、结构构造、胶结物等鉴定信息需要使用专门的砂岩鉴定表进行详细描述，所以具体的鉴定信息都显示在砂岩鉴定表中。在这54片砂岩薄片中，有岩屑石英砂岩40片，长石石英砂岩11片，石英岩屑砂岩2片，岩屑砂岩1片。

另外，这些岩石薄片中，还有混积岩91片，白云岩14片，蒸发岩11片（石膏岩10片，砂质石膏岩1片），凝灰岩1片。由于混积岩中的灰质部分非常适合按照碳酸盐岩颗粒和胶结物的描述方法进行详细记录，且其中的碎屑岩部分也可以在补充描述的信息栏中进行记录，所以它们都被放置在灰岩鉴定表中。白云岩和蒸发岩数目较少，其沉积时期的结构构造都可以按照灰岩的表头设计进行相关描述；而重结晶的部分，也可以依据重结晶结构进行描述，所以它们都被放置在灰岩鉴定表中。在这91片混积岩薄片中，有砂质微晶灰岩57片，微晶砂岩14片，泥质微晶灰岩9片，异化颗粒砂岩6片，砂质异化颗粒灰岩2片，微晶泥岩2片，泥质异化颗粒灰岩1片。

图7 新疆塔里木盆地西部晚白垩世-始新世岩石薄片的分类统计图

3 数据质量控制和评估

虽然本数据集提供了剖面测量点的坐标，但是由于岩石薄片取样密度大，所以单个岩石薄片样品的具体坐标位置并没有记录，仅记录了剖面的起点坐标。但是本数据集提供了剖面野外照片、样品采集层位和样品在地层柱状图的位置，使用者可结合野外地层单元之间的明显差异、地层厚度和重要标志层，将取样点的位置约束在10 m以内。

岩石薄片的制作方法目前已经非常成熟，这里不再赘述。在本次显微照片拍摄和薄片鉴定过程中，观察到矿物的干涉色均正常，说明薄片的厚度符合标准。

显微照片拍摄过程中，采用自动曝光和自动白平衡，使得肉眼观察和系统照片颜色尽量保持一致。显微照片的分辨率统一采用拍照系统的最高值，分辨率为4908×3264像素，图片统一保存为jpg格式，从而保证显微照片的质量与清晰度。

薄片鉴定报告由南京大学地球科学与工程学院许艺炜博士生进行检查核对。许艺炜一直从事碳酸盐岩的鉴定、沉积微相与古环境研究。经过检查核对后的鉴定结果基本保证了可靠性。

4 数据价值

本数据集以包含必要的可重复观测的准确信息为前提，将塔里木盆地西部6条剖面上连续高密度采样（采样间距1-3 m）获取的碳酸盐岩薄片的高分辨率偏光显微照片、鉴定报告等完全公开发布。在鉴定报告中，对薄片采集的地理位置、地层时代，偏光镜下碳酸盐岩的组分、结构、构造等都进行了系统描述。因此本数据集可广泛用于塔里木盆地西部的基础地质学研究、矿产勘查和工程勘察等。其中，薄片照片中显示的典型的浅海相-海陆过渡相沉积特征，还可以广泛的应用于科研、教学与科普等。