上扬子西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩显微图像数据集

2020-11-16齐哲侯明才徐胜林何亮汤智江张明轩

中国科学数据(中英文网络版) 2020年3期

齐哲，侯明才*，徐胜林，何亮，汤智江，张明轩

1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），成都 610059

2.成都理工大学沉积地质研究院，成都 610059

数据库（集）基本信息简介

数据库（集）名称上扬子西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩显微图像数据集数据作者齐哲，侯明才，徐胜林，何亮，汤智江，张明轩数据通信作者侯明才（houmc@cdut.edu.cn）数据时间范围岩石样品采集地层时代为震旦纪灯影期（约551-541Ma）；岩石样品采集时间为2019年1-2月；岩石薄片偏光显微照片拍摄于2019年7月。地理区域样品所在剖面，在行政区划分上，属于四川省德阳市绵竹市清平镇及陕西省汉中市镇巴县；在地貌上分属于龙门山以及米仓山构造带。偏光显微镜分辨率 2560×1920像素数据量 6.75 GB数据格式 *.jpg，*.xls，*.png数据服务系统网址 http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00105基金项目国家科技重大专项（2017ZX05008005009）数据库（集）组成数据集由5部分数据组成，它们分别为：（1）岩石显微照片（*.jpg，*.png）是119个岩石薄片的偏光显微照片图片集，数据量4.97 GB；（2）野外露头照片（*.jpg，*.pptx）是剖面宏观特征及典型沉积构造图片集，数据量1.75 GB；（3）剖面岩性柱状图（*.jpg）展示了地层时代、分层地层厚

数据库（集）组成度、岩性变化及采样位置，数据量24.4 MB；（4）剖面地质记录表（*.xls）详细记录了分层情况、地层产状、野外描述、镜下描述等信息，数据量100 KB；（5）薄片信息鉴定表（*.xls）详细记录了不同结构类型的碳酸盐岩的具体特征，数据量36.0 KB。

引言

新元古时期，全球板块构造处于Rodinia超级大陆裂解阶段。至震旦纪末期时，华南板块漂移至北纬25°附近，位于冈瓦纳大陆西侧，是一个相对独立的陆块（图1A）[1]。在震旦纪，上扬子地台西北缘位于当时华南板块的边缘，其西北面向广阔的古特提斯洋，背靠上扬子台地，是一个陆缘海的环境，对海平面变化的响应有高度的敏感性（图1）[2]。作为南华纪冰期之后，在上扬子板块上沉积的首套大规模碳酸盐岩地层，灯影组记录了新元古代末期环境与生命的协同演化。前人对其做了大量研究，包括发现了最早的骨骼动物化石Cloudina[3]以及后生动物的胚胎化石[4]，有学者认为扬子北缘的浅海在灯影期的古环境处于氧化[5]、温暖[6-7]的环境条件下，并认为该时期深海氧化与早寒武世骨骼动物的大爆发存在因果关系[8]。同时该层位在四川盆地油气勘探中展现出了良好的油气储集能力，部分学者认为微生物生长形成的丘滩体以及后期的构造抬升、大气淡水淋滤作用是控制其储层形成的主要因素[9-11]。

图1 上扬子地区灯影期古地理格局及川西清平剖面震旦系地层柱状图

基于以上现状和问题，数据集在扬子地台西北缘绵竹清平剖面和镇巴鹿池剖面系统采集了119个样品，并在偏光显微镜下对其进行了鉴定与拍照，以系统展示该时期沉积岩的显微岩石特征，进而能够从岩相学对沉积环境、储层特征等做详细判识。最后通过对剖面及岩石薄片信息进行整理，制成了本数据集，以期与对该区域、该地层感兴趣的各位学者共享。

1 数据采集与处理方法

基于对该区域已有的地质认识，通过文献调研以及对区域地质图充分研究以后，我们选择了多条地质剖面进行了踏勘。根据灯影期岩相古地理图特征，数据集精选了两条地层连续、露头良好的剖面进行了实测。在实测过程中，根据岩相变化划分小层，然后详细记录了每层的厚度、岩性变化、沉积构造等特征，并系统采样。

将样品送样后磨制成光学岩石薄片，为区分白云石与方解石及方便后期进一步对薄片测试，选择了三分之一薄片进行茜素红染色处理，二分之一薄片盖片（覆盖染色区）。薄片观测在成都理工大学沉积地质研究院沉积地质实验室完成，薄片的鉴定、定名、拍摄均严格按照《岩石显微图像专题》制定的标准执行[12]。

2 数据样本描述

2.1 样例展示

本数据集由实测剖面地质记录表、野外照片图册、地层综合柱状图、薄片照片数据集和薄片鉴定报告等5部分组成。

采集岩石薄片的2条剖面具体的层位信息、GPS坐标、以及所含薄片数量等信息见表1，其在行政区划分上分别位于四川省德阳市绵竹市清平镇以及陕西省汉中市镇巴县，具体地理位置见图1。

表1 四川盆地西北缘震旦纪灯影期实测剖面信息表

在实测剖面地质记录表中详细记录了分层情况、地层产状、野外描述、镜下描述等信息，并在野外照片图册中详细介绍了每层的宏观面貌及典型的沉积构造。地层综合柱状图展示了剖面的地层时代、分层地层厚度、岩性变化、采样位置以及典型镜下特征（图2），地层颜色基本与实际野外观测颜色一致。

图2 陕南镇巴鹿池剖面震旦系灯影组地层岩性柱状图[13]

整个岩石显微照片数据集包含119张岩石薄片，每张薄片都拍摄了不同倍数、不同视域的多张照片，同一视域分别采集了其正交光与单偏光照片各一张，显微照片的颜色与肉眼在镜下观察到的一致，并且针对典型特征拍摄多张照片。岩石显微照片的分辨率为2560×1920像素，保存格式为jpg、png。照片的命名原则为：薄片名+m+拍照视域序号+“+或-”，如编号Zbt0-1的岩石薄片对应的照片编号分别为Zbt0-1m1-，Zbt0-1m1+；Zbt0-1m2-，Zbt0-1m2+……其中字母m为micrograph的缩写，“-”是单偏光，“+”是正交偏光。照片的放大倍数以比例尺的形式置于照片右下角，白色背景，红色实线（图3）。

图3 清平剖面岩石薄片照片与编号示例

薄片鉴定报告由一份碳酸盐岩鉴定表格组成，表格包含薄片的原始编号，按照曾允孚关于碳酸盐岩分类定名的方法[14]进行了命名，并详细记录了不同结构类型的碳酸盐岩的具体特征，补充描述了其成岩作用、胶结物组构等信息，同时包含样品位置、时代、以及所有者等信息。其中，关于该鉴定表的具体填写标准及要求在《沉积岩显微图像数据集的采集与信息收集标准》[12]中已有详述，在此不再赘述。

2.2 数据统计

数据集共收录了119张岩石薄片的显微照片，其中白云岩样品112件，硅质岩样品7件。白云岩划分为异地云岩、原地云岩及结晶云岩3大类，其中：异地云岩（具颗粒结构）有35件样品，其颗粒类型以砂屑（38%）、团块（38%）、球粒（21%）等为主，颗粒粒径主要分布在0.2-5mm之间，支撑类型中颗粒支撑占49%，66%的样品为亮晶胶结，填隙物含量均在50%以下；原地云岩（具生物结构）有17件样品，其固着生物类型均为藻类，94%都具有藻纹层结构，岩石在白云石化过程中均发生重结晶，晶粒大小为泥微晶；结晶云岩（具重结晶结构）有60件样品，其中极细晶白云岩3件、泥晶白云岩20件、泥微晶白云岩12件、微晶白云岩17件、细晶白云岩5件、具有残余结构的晶粒白云岩3件。硅质岩为剖面次要岩性，占比较小，主要以夹层及结核形式出现在剖面中，镜下观察后，发现其与白云岩的接触关系复杂多样；主要由微晶石英构成，绝大多数为自形晶，初步判断其为在同沉积阶段通过后期充填以及交代作用形成。薄片中所涉及的沉积结构主要为纹层结构、幻影结构；所涉及的沉积构造有鸟眼构造、葡萄状构造以及缝合线构造等；通过观察发现其发生的成岩作用有重结晶、交代作用、充填作用、压溶作用等。数据集中包含的岩石类型占比、白云岩类型占比、异地云岩颗粒类型及结晶云岩晶粒大小占比见图4。

图4 四川盆地震旦纪灯影期岩石薄片分类统计图

3 数据质量控制和评估

本数据集提供了剖面起点及终点坐标，由于取样密度大，未记录单个岩石样品的坐标位置。但在实测剖面地质记录表、地层综合柱状图中均详细记录了样品的采集位置，使用者可根据野外记录的分层位置，以及该层样品采集位置，将取样位置约束在3 m以内。

岩石薄片的磨制、染色、盖玻均按照相关行业标准执行，在本次显微照片拍摄和薄片鉴定过程中，未发现矿物干涉色异常，说明薄片厚度符合标准。

对岩石薄片进行图像采集过程中，通过调整白平衡及曝光时间，使得每张显微照片的图像色彩与镜下观察到的画面基本保持一致，并采用设备最高分辨率，保留了显微照片足够的细节信息。

岩石薄片的定名及各项信息的填写，均严格按照《沉积岩显微图像数据集的采集与信息收集标准》[12]中的要求执行，并对鉴定表信息多次检查核实，可基本保证信息的可靠性。

4 数据价值

本数据集以信息准确且可重复观测为前提，是首个将四川盆地西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩的岩石样品以剖面连续高密度采样、薄片高分辨率拍摄、鉴定报告完全公开的形式发布的显微照片数据集。在鉴定报告中，对样品采集的地理位置、地层信息，及薄片中碳酸盐岩的组分、结构、构造均有系统的描述。因此本数据集可应用于四川盆地西北缘的岩石微相研究当中，也可应用于图像智能识别等交叉学科研究中，同时可为找油找矿、教学科普等社会生产实践活动提供基础资料服务。