岩石显微图像专题 I 区论文(评审中) 版本 ZH2
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中国西南地区二叠纪含火山岩屑砂岩的显微图像集
A microscopic image dataset of Permian volcanolithic fragment bearing sandstones from southwest China
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: 2020 - 04 - 24
: 2020 - 05 - 11
: 2020 - 05 - 11
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摘要&关键词
摘要:本文收集和整理了中国西南滇黔桂地区二叠纪含火山岩屑砂岩的显微图像数据,对代表性的图像及其岩石特征进行了分类描述。样品均为中细粒−中粗粒砂岩,以火山岩岩屑含量高为特征。利用装有显微照相系统的蔡司偏光显微镜对砂岩薄片进行观察和照相。本砂岩显微图像集共包含43件砂岩样品的318张显微照片,分为5类,即岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、石英岩屑砂岩、岩屑长石砂岩和岩屑石英砂岩。本图像集的建立可为砂岩图像数据的对比分析和相关引用提供便捷途径,同时也可以作为数字化–人工智能识别岩相特征的标准,为将来实现砂岩显微特征的精确数字化识别作基础。
关键词:二叠纪;火山岩屑砂岩;西南地区;显微图像;数字化
Abstract & Keywords
Abstract: We collect microscopic images of Permian volcanolithic fragment bearing sandstones in the southwestern China and establish a microscopic image dataset. This paper gives a brief description to this microscopic image dataset and introduces the lithic characteristics of representative micro images. Zeiss polarizing microscope (Zeiss) with camera system was used to observe and photograph sandstone thin sections. This microscopic image dataset contains 318 microphotographs from 43 medium-grained sandstones. Based on micro textures and detrital components, the analyzed sandstones are divided into five categories, which are lithic, feldspatho-lithic, litho-feldspathic, quarto-lithic and litho-quartzose sandstones. This image dataset can be used as a guide for future research on sandstone microscopic observation, classification and modal composition. This dataset can also be used as a standard reference for digitization and auto identification of sandstone petrofacies, providing a basis for accurate digital identification of sandstone features in the future.
Keywords: Permian sandstones; volcanic lithic fragment; Southwest China; micrographs; digital
数据库(集)基本信息简介
数据库(集)名称中国西南地区二叠纪含火山岩屑砂岩的显微图像集
数据作者冯薇、何峰、周寅生、杨江海
数据通信作者杨江海(yangjh@cug.edu.cn)
数据时间范围岩石样品采集地层的时代为:二叠纪;岩石样品采集的时间为2010–2018年;岩石薄片偏光显微照片拍摄于2013–2019年。
地理区域样品所在剖面位于中国西南的云南、贵州和广西地区。GPS范围:101°37′43″E–107°01'33"E;23°08'N–25°35'21"N。
偏光显微镜分辨率1000×900像素至2100×2100像素
数据量867 MB
数据格式*.png,*.jpg,*.xls
数据服务系统网址https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00024
基金项目国家自然科学基金面上项目(41872106)
数据库(集)组成数据集由2部分数据文件组成,其一为薄片照片.zip,包含43件砂岩样品的318张显微照片,数据量866 MB;其二为显微图像数据库信息表.xls,数据量36 KB。
Dataset Profile
TitleA microscopic image dataset of Permian volcanolithic fragment bearing sandstones from southwest China
Data corresponding authorYang Jiangha (yangjh@cug.edu.cn)
Data authorsFeng Wei, He Feng, Zhou Yinsheng, Yang Jianghai
Time rangeThe age of rock sample collection is: Permian. The time of rock sample collection is from 2010 to 2018. Polarizing micrographs of rock flakes were taken from 2013 to 2019.
Geographical scopeThe profile of the sample is 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.
Spatial resolution1000×900PPI – 2100×2100PPI
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 2 data files: Photomicrographs.zip and information table of database.xls. Photomicrographs.file is a dataset of polarized photomicrographs (*.png) of rock thin sections, which contains 318 microphotographs from 43 medium-grained sandstones, with a data volume of 866 MB; information table of database.xls is the identification data sheets of rock thin sections, with a data volume of 36 KB.
引 言
砂岩的显微结构和组成是进行岩石分类和命名的基础[1]。同时,其碎屑颗粒,特别是各种岩石碎屑为判别沉积源区的岩石类型提供了最直接的证据,已被广泛用于砂岩的沉积物源分析[2,3,4,5,6]。Dickinson等人总结了不同构造环境下沉积沙/砂岩的碎屑组分,基于详细的划分和定量统计,编绘出用于判别沉积源区板块构造背景的Dickinson三角模式图解[7-8]。近年来,人们更加重视对砂岩的显微结构和组成特征的客观描述和定量统计[9,10,11],强调对各种岩石碎屑的准确识别和精细划分[12]。对于砂岩中的岩屑颗粒,其结构和矿物组成可以确定岩屑的变质级别[13](变质岩岩屑)或岩浆属性[14](火山岩岩屑)。前人的研究表明,同造山期砂岩中变质岩岩屑类型和含量可用来示踪造山带的折返剥露过程[15,16,17],同俯冲期砂岩中火山岩岩屑的类型和含量可用来揭示弧相关的火山岩浆活动[18,19,20,21]。尽管单矿物颗粒微区分析等现代测试技术和方法已成为沉积岩石学和沉积物源分析研究的潮流,但是砂岩显微结构和碎屑组分所提供的基础数据却愈发显得重要;同时,研究人员也注意到砂岩的显微观察和统计数据也存在一些问题,其中如何减少人为因素的干扰获得更客观的数据成为亟需解决的关键问题。为此,在“深时数字地球大科学计划(Deep-time Digital Earth,简称DDE)”的引领下,我们以中国西南地区二叠系地层为基础,初步建立了含火山岩岩屑砂岩的显微图像集,以便能够建立标准、进而通过计算机的自动获取功能来读取砂岩的显微结构和组成数据。
1   数据采集和处理方法
本图像集研究的砂岩样品均采自中国西南部的云南、贵州、广西地区的11个剖面,具体采样点如图1所示。采样层位包括云南墨江、麻栗坡等地的中–下二叠统[22]、贵州普安、紫云、贞丰等地的上二叠统[3,23-24]和广西那坡、田林、天峨、八渡等地的上二叠统[25,26,27,28]。采样剖面及具体经纬度如表1所示,各自相对的具体地理位置见图1(改自[29,30])。
表1   采样剖面和GPS经纬度
采样剖面(剖面编号)GPS经纬度
贵州普安雪浦剖面25°30'24"N,104°58'40"E
贵州贞丰皂凡山剖面25°32'27"N,105°34'55"E
贵州紫云四大寨剖面(SD)25°35'21"N,106°09'51"E
广西天峨八奈剖面25°02'05"N,107°01'33"E
广西田林八渡剖面24°42'27"N,105°47'30"E
广西那坡那塘剖面23°24'39"N,105°45'49"E
云南麻栗坡龙林西剖面(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
云南墨江回龙寨剖面(HLZ)23°24′22″N,101°37′43″E
云南墨江冲头剖面23°20′34″N,101°41′20″E


图1   中国西南滇-黔-桂地区二叠纪含岩屑砂岩的采样剖面分布构造图(改自文献[29-30])
1.1   数据采集方法
针对所提出的科学问题,设定了研究计划并实地采集样品,之后制作岩石薄片进行镜下观察。我们将野外采集的风化程度较低的岩石样品送往中国地质大学(武汉)磨片室进行标准薄片磨制,获得厚0.03 mm的光学岩石薄片。薄片拍照和信息采集方法统一按《岩石显微图像专刊》的标准执行,利用配备有显微照相系统的蔡司偏光显微镜对砂岩薄片进行显微观察和照相,系统采集了岩石显微图像,并同时获取了与薄片有关的信息。薄片的描述与砂岩岩定名均依据《岩石显微图像专刊》[31]确定的标准,按“薄片编号”+“m”+“摄像视域的数字序号”+“正交光符号+或单偏光符号-”进行编号。图像集所含照片数量共计318张,分辨率为1000×900像素至2100×2100像素。
1.2   数据预处理
数据集中砂岩样品共计43个,图像共计318张。依据显微镜下砂岩的结构和组成进行砂岩分类,杂砂岩和火山岩岩屑含量较低的砂岩只做显微图像收录命名,不参与数据样本举例描述。基于砂岩的碎屑组分特征,以石英、长石和岩屑颗粒在薄片中的含量为划分依据,我们采用简化的Garzanti[32]砂岩分类命名法(图2),对砂岩的显微图像进行了分类命名。根据这一划分原则,对所获得的砂岩显微图像进行分类描述,识别的砂岩类型包括岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、石英岩屑砂岩和岩屑石英砂岩5类。


图2   砂岩分类命名划分细则
2   数据样本描述
本数据集侧重含火山岩岩屑的砂岩显微图像信息,下面分别以代表性样品为例来简要阐述5类砂岩的显微结构和碎屑组分特征。
2.1   薄片图片
2.1.1   岩屑砂岩
岩屑砂岩主要分布在云南墨江五素下二叠统、雅邑中二叠统、贵州西南部和广西西北部的上二叠统,现以样品SD13-67(贵州紫云四大寨剖面)来进行典型特征描述。




图3   显微照片SD16-67M2-和SD16-67m2+
样品SD13-67(图3)采自贵州紫云四大寨剖面上二叠统的砂岩。碎屑颗粒粒径平均0.1–0.2 mm,分选中等,次圆–次棱角状,单偏光镜下薄片呈灰白色–灰黑色,岩屑呈灰色,正交镜下呈灰薄片灰黑色。砂岩组分以火山岩屑为主,可见有不同程度碳酸盐化的斜长石颗粒整体颗粒。碎屑颗粒无明显定向,以颗粒支持为主,局部为基质支撑。火山岩岩屑类型多样,以富含斜长石的板片状(Lvl)和微晶状(Lvm)特征类型为主,可见有霏细晶状火山岩岩屑(Lvf)。定名为岩屑砂岩。
2.1.2   长石岩屑砂岩
长石岩屑砂岩主要分布在云南五素、冲头、回龙寨下二叠统、贵州四大寨上二叠统和广西西北部的上二叠统,现以样品WS18-13(云南墨江五素剖面)进行典型特征描述。
样品WS18-13(图4)采自云南墨江五素剖面的透镜状灰黄色粗砂岩中。砂岩碎屑颗粒的粒径平均为0.1–0.3 mm,分选差–中,棱角–次棱角状,颗粒支撑,填隙物以细碎屑物为主,不见明显的胶结物。单偏光镜下薄片呈棕黄色,岩屑呈灰黄色–棕黄色;正交镜下薄片呈红褐色–褐黑色。砂岩颗粒组分以岩屑和斜长石为主,斜长石呈长条状,岩屑以火山岩岩屑为主,沉积岩岩屑和变质岩岩屑少。火山岩岩屑以霏细晶状(Lvf)和微晶状(Lvm)结构为主,可见少量板片状火山岩岩屑(Lvl)和橙黄色火山玻璃,颗粒无明显的定向。定名为长石岩屑砂岩。




图4   显微照片WS18-13m2-和WS18-13m2+
2.1.3   石英岩屑砂岩
石英岩屑砂岩主要分布在云南东南八布下二叠统和云南雅邑下二叠统中,现以样品LLT-12(云南麻栗坡龙林西剖面)来进行典型特征描述。
样品LLT-12(图5)采自云南麻栗坡龙林西剖面碎屑岩剖面粗砂岩–含砾粗砂岩中。单偏光镜下薄片呈灰白色,岩屑呈灰黄色和灰色;正交镜下薄片呈灰黄色–灰黑色,可见明显火山岩岩屑颗粒。碎屑颗粒粒径平均0.2–0.5 mm,分选差-中,棱角–次棱角状。砂岩组分以火山岩屑和石英为主,石英颗粒均为单晶石英,多呈次圆–次棱角状,粒径变化范围大。火山岩岩屑以霏细晶状结构(Lvf)为主,无明显定向。支撑类型为颗粒支撑。定名为石英岩屑砂岩。




图5   LLT-12m2-和LLT-12m2+
2.1.4   岩屑长石砂岩
岩屑长石砂岩主要分布在云南墨江五素剖面下二叠统,现以样品WS18-20(云南墨江五素剖面)来进行典型特征描述。
样品WS18-20(图6)采于云南墨江五素剖面厚20 cm的灰黄色中薄层砂岩中。碎屑颗粒粒径平均0.2–0.6 mm,分选差–中,次圆–次棱角状。砂岩碎屑组分以长石颗粒和火山岩屑为主,石英颗粒稀少,整体颗粒形态较大。单偏光镜下薄片呈灰黄色,岩屑呈灰黄色和灰色;正交镜下薄片呈青灰色–灰黑色。长石颗粒多呈长柱状,自形程度好,发育聚片双晶结构,部分发生绢云母化和粘土化蚀变。火山岩屑以微晶状火山岩岩屑(Lvm)和霏细晶状火山岩岩屑(Lvf)为主,无明显定向。支撑类型为颗粒支撑。定名为岩屑长石砂岩。




图6   显微照片 WS18-20m1-和WS18-20m1+
2.1.5   岩屑石英砂岩
岩屑石英砂岩主要分布在云南墨江雅邑中二叠统和云南麻栗坡龙林西剖面下二叠统,现以样品LLT-10(云南麻栗坡龙林西剖面)来进行典型特征描述。
样品LLT-10(图7)采自云南麻栗坡龙林西剖面碎屑岩剖面的含砾粗砂岩砂岩中。碎屑颗粒粒径平均0.4–0.6 mm,分选差–中。砂岩组分以石英和火山岩屑为主,整体颗粒形态较为完整。单偏光镜下薄片呈灰白色–灰黄色,岩屑呈灰白色–灰色;正交镜下薄片呈青灰色-灰黑色。石英颗粒和长石颗粒自形程度好。火山岩屑以霏细晶状火山岩岩屑(Lvf)为主,可见少量微晶状火山岩岩屑(Lvm)和粉砂质沉积岩岩屑,后者由棱角-次棱角状的粉砂级石英颗粒组成(Lss),无明显定向性。支撑类型为颗粒支撑。定名为岩屑石英砂岩。




图7   显微照片LLT-10m1-和LLT-10m1+
2.2   碎屑岩显微图像数据库信息表
薄片鉴定信息表由43个含火山岩屑砂岩岩石薄片鉴定表格组成,薄片鉴定结果显示:43个砂岩薄片样品主要由岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、石英岩屑砂岩以及岩屑石英砂岩组成,含有部分岩屑长石砂岩(表2),具体所占比例如图8所示。
表2   图像集包含岩石类型及其数量信息汇总表
岩石类型数量
岩屑砂岩11
长石岩屑砂岩8
石英岩屑砂岩10
岩屑长石砂岩1
岩屑石英砂岩13


图8   砂岩类型及比例
3   数据质量控制和评估
本数据集的岩石样品均来自于华南西南地区,基于详细的野外剖面实测,选择合适的砂岩样品制作岩石薄片,保证了样品来源的可靠性。岩石薄片按照国家与国际标准进行制作,薄片的厚度为~0.03mm,符合显微观察和拍照的要求。
显微照片高清且无色差。在显微镜拍摄过程中,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,分辨率根据不同的粒径大小有所区别,分辨率范围为1000×900像素至2100×2100像素,图片统一保存为png格式;故而显微照片的质量与清晰度是可靠的。同时,作者均参与了岩石薄片和显微照片的观察和讨论,对岩石特征从不同角度进行了描述和总结,降低了对岩石分类和显微照片描述的主观偏差。
4   数据价值
本图像集聚焦于含火山岩屑的砂岩显微图像特征,收集的砂岩显微照片均来自于作者的科研实践,体现了作者对滇黔桂地区二叠纪–三叠纪沉积地质学研究的部分成果。本图像集基于准确的野外采样和客观的显微观察,可与其他相关的岩石显微图像集配合使用,为沉积岩石学研究提供对比分析的重要依据,并可成为地质、资源类教学活动的基础参考资料。同时,该图像集的创建有望为岩相的人工智能识别提供标准。
致 谢
感谢《岩石显微图像专刊》特邀编委胡修棉和侯明才教授的邀请。感谢孟琦同学在显微照相过程中和柴嵘、王圆、马睿等同学人在薄片鉴定过程中提供的帮助。
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数据引用格式
冯薇, 何峰, 周寅生, 杨江海. 中国西南地区二叠纪含火山岩屑砂岩的显微图像集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-04-27). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00024.
稿件与作者信息
论文引用格式
冯薇, 何峰, 周寅生, 杨江海. 中国西南地区二叠纪含火山岩屑砂岩的显微图像集[J/OL]. 中国科学数据, 2020. (2020-05-10). DOI: 10.11922/csdata.2020.0024.zh.
冯薇
Feng Wei
主要承担工作:野外剖面实测、样品采集、薄片鉴定、数据整理、论文撰写。
(1997—),女,天津市人,研究生,研究方向为沉积学与古地理学。
何峰
He Feng
主要承担工作:野外剖面实测、样品采集、薄片拍照、薄片鉴定、数据整理。
(1995—),男,江西省人,研究生,研究方向为沉积学与古地理学。
周寅生
Zhou Yinsheng
主要承担工作:部分野外剖面实测、样品采集、薄片拍照、薄片鉴定、论文修改。
(1998—),男,湖北省潜江市人,研究生,研究方向为沉积学与古地理学。
杨江海
Yang Jianghai
主要承担工作:野外工作和数据集的设计、论文撰写和修改。
yangjh@cug.edu.cn
1984—),男,河北省人,博士,副教授,研究方向为沉积学。
出版历史
I区发布时间:2020年5月11日 ( 版本ZH2
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中国科学数据
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