上扬子西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩显微图像数据集

岩石显微图像专题 II 区论文（已发表） • 版本 ZH3 Vol 5 (3) 2020

A microscopic image dataset of Sinian carbonate from Dengying Formation on the northwestern margin of Upper Yangtze

齐哲，侯明才，徐胜林，何亮，汤智江，张明轩

Qi Zhe, Hou Mingcai, Xu Shenglin, He Liang, Tang Zhijiang, Zhang Mingxuan

DOI: 10.11922/csdata.2020.0069.zh
PID: 21.86101.1/csdata.2020.0069.zh
: 10.11922/sciencedb.j00001.00105

： 2020 - 06 - 30

： 2020 - 09 - 16

： 2020 - 07 - 23

： 2020 - 09 - 29

3574 49 0

摘要&关键词

摘要：本文报道的上扬子西北缘震旦系灯影组为南华纪冰期结束以后在上扬子地区沉积的首套大规模碳酸盐岩地层。其不仅记录了震旦纪对全球气候回暖的响应，而且还记录了早寒武世骨骼动物大爆发前夕的海洋微生物的演化与碳酸盐岩生长的信息，同时这些微生物生长形成的丘滩体白云岩正成为目前四川盆地深层古老碳酸盐岩油气勘探的目标。因此，采集自扬子地台西北缘绵竹清平及镇巴鹿池剖面的119个岩石薄片的显微图像，其揭示的岩石的组分、结构特征随时间变化，在剖面上总体表现为硅质岩、泥微晶白云岩、藻纹层云岩及颗粒白云岩的序列，反映了扬子台地西北边缘陆缘海背景下，在一个缓慢海平面上升过程中，受次级海平面波动影响的碳酸盐岩台地边缘的生长发育过程。数据集详细记录了样品的采集位置、大致的地层时代、岩石组分和结构特征等信息，可应用于扬子地台西北缘震旦纪灯影组的岩石微相研究，也可应用于图像智能识别等交叉学科研究中，同时可为油气储层描述和成因机理分析、教学科普等社会生产实践活动提供基础资料服务。

关键词：上扬子西北缘；震旦纪灯影期；碳酸岩盐；岩石偏光显微图集

Abstract & Keywords

Abstract: The paper presents a datdaset of marine carbonate rocks from the Sinian Dengying Formation on the northwestern margin of the Yangtze, which is the first large-scale carbonate formation deposited in the Upper Yangtze region after the Nanhua Ice Age. It records not only the Sinian response to global warming, but also information on the evolution of marine microorganisms and the growth of carbonate rocks on the eve of the Early Cambrian skeletal animal outbreak. Moreover, mound-shoal dolomite has currently become an important indicator of deep-seated ancient carbonate oil and gas in Sichuan Basin. Microscopic images of the 119 rock thin sections collected from Qingping, Mianzhu, Luchi, and Zhenba sections in the northwestern margin of the Yangtze Platform revealed that the composition and structural characteristics of the rocks change with time, and the sections generally manifest to have the sequence of siliceous rock, micrite dolomite, algae dolomite and granular dolomite, reflecting the development process of the edge of the carbonatite platform margin affected by secondary sea level fluctuations during a slow sea level rise against the epeiric sea on the northwestern margin of the Yangtze Platform. The dataset records in detail such information as the location, approximate stratigraphic age, rock composition and structural characteristics of the samples. It can be applied to the study of rock microfacies of the Sinian Dengying Formation on the northwestern margin of the Yangtze Platform, and to the interdisciplinary research concerning, for example, intelligent image recognition. It also provides basic information services for production activities such as oil and gas reservoir description and formation mechanism analysis, teaching and science popularization.

Keywords: northwestern margin of Upper Yangtze; Dengying Formation of the Sinian; carbonate rocks; polarized photomicrograph

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。

Dataset Profile

Title	A microscopic image dataset of Sinian carbonate from Dengying Formation on the northwestern margin of Sichuan Basin
Data authors	Qi Zhe, Hou Mingcai, Xu Shenglin, He Liang, Tang Zhijiang, Zhang Mingxuan
Data corresponding author	Hou Mingcai (houmc@cdut.edu.cn)
Time range	The rock samples were collected from January to February 2019, attributable to a stratigraphic age of Sinian period (~551–541Ma). The polarized light micrographs of the rock thin section were taken in July 2019.
Geographical scope	In terms of administrative divisions, the study areas are located in Qingping Town, Sichuan Province and Zhenba County, Shanxi Province. Geographically, they are along Longmen Mountain and Micangshan Tectonic Zone.
Polarized microscope resolution	2560*1920 pixels
Data volume	6.57 GB
Data format	.jpg; .xls; *.png.
Data service system	<http://www.dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00105>
Source of funding	National Science and Technology Major Project (Grant No. 2017ZX05008005009)
Dataset composition	The dataset includes five data files, which are: (1) “polarized light micrographs” is a dataset of polarized light micrographs (.jpg, .png) of the rock thin sections, with a data volume of 4.97 GB; (2) “field photo of the measured section” shows the field photos (.jpg, .pptx) of the measured sections and the characteristics of outcrop, with a data volume of 1.75 GB; (3) “stratigraphic columns” (.jpg) shows the stratigraphic thickness, age and sampling location of the measured sections, with a data volume of 24.4 MB; (4) “field geological record table” (.xls) records in detail stratification, stratigraphic productivity, field description, microscopic description, among others, with a data volume of 100 KB; (5) “identification report” (*.xls) is the data sheet for rock thin section identification, with a data volume of 36 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^{[9,10,11 ]}。

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

A. 灯影末期全球古板块图^[1]；B.C. 灯三、四段沉积期上扬子地区古地理格局^[2]；D. 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

时代	组名	剖面代号	剖面名称	坐标	薄片数量
震旦纪灯影期	天桥组、芍药沟组	Zbt、Zbs	四川省德阳市绵竹市清平乡小木岭震旦系天桥组–芍药沟组实测地层剖面	起点坐标：31°35′55″N，104°03′41″E 终点坐标：31°35′57.183″N，104°05′57.607″ 高程：1000.87 m	73
震旦纪灯影期	灯影组	Pm3	陕西省汉中市镇巴县鹿池震旦系灯影组实测地层剖面	起点坐标：32°17′8″N，108°9′44″E 终点坐标：32°17′11″N，108°9′60″E	46

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 ^[13]），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。

5 数据使用方法和建议

使用本数据集时需注意以下几点：

（1）数据集虽然提供了详细的剖面信息，但是在使用这些信息前在仍需要在野外对数据进行对照核实。

（2）数据集中所涉及的薄片，均由成都理工大学侯明才教授课题组保存。研究者如果需要对薄片进行观察，可联系本文作者进行申请。

（3）本数据集中镇巴剖面的岩石微相分析已于2020年发表，相关内容可以参考该文献 ^[13]。

致谢

感谢李松倬、黄树光对于论文及鉴定报告的指导，感谢张蕾、穆财能、刘彦鹏等在野外剖面实测及室内样品整理中所做出的贡献。

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数据引用格式

齐哲, 侯明才, 徐胜林, 等. 上扬子西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩显微图像数据集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-07-31). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00105.

稿件与作者信息

论文引用格式

齐哲, 侯明才, 徐胜林, 等. 上扬子西北缘震旦系灯影组碳酸盐岩显微图像数据集[J/OL]. 中国科学数据, 2020, 5(3). (2020-09-25). DOI: 10.11922/csdata.2020.0069.zh.

齐哲

Qi Zhe

主要承担工作：野外剖面实测、样品采集、薄片鉴定、论文撰写。

（1996—），男，甘肃庆阳人，硕士研究生，研究方向为沉积学。

侯明才

Hou Mingcai

主要承担工作：野外剖面实测、论文撰写。

houmc@cdut.edu.cn

（1968—），男，四川南部人，博士，教授，研究方向为大地构造沉积学、含油气盆地分析、层序岩相古地理等方面。

徐胜林

Xu Shenglin

主要承担工作：野外工作规划、剖面实测。

（1981—），男，安徽望江人，博士，副教授，研究方向为层序岩相古地理学与储层地质学。

何亮

He Liang

主要承担工作：野外剖面实测、样品采集、数据整理。

（1992—），男，甘肃民勤人，硕士研究生，研究方向为层序地层学与岩相古地理。

汤智江

Tang Zhijiang

主要承担工作：野外剖面实测、样品采集、数据整理。

（1994—），男，四川广安人，硕士研究生，研究方向为沉积学。

张明轩

Zhang Mingxuan

主要承担工作：野外剖面实测、样品采集、数据整理。

（1994—），男，天津蓟县人，硕士研究生，研究方向为沉积学。

出版历史

I区发布时间：2020年7月31日（版本ZH2）

II区出版时间：2020年9月29日（版本ZH3）

翻译版出版时间：2020年9月29日（版本EN1）