拉薩地體中–北部白堊紀陸源碎屑岩顯微圖像集

拉薩地體中–北部白堊紀陸源碎屑岩顯微圖像集
作者：賴文　張藝秋　胡修棉　孫高遠
2020年3月25日

本作品收錄於《中國科學數據》

賴文, 張藝秋, 胡修棉, 孫高遠. 拉薩地體中–北部白堊紀陸源碎屑岩顯微圖像集[J/OL]. 中國科學數據, 2020. (2020-03-17). DOI: 10.11922/csdata.2020.0009.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：在中國西藏自治區中部的拉薩地體的中–北部，廣泛沉積了至少5套白堊紀碎屑岩，這些碎屑岩如實地記錄了班怒洋的消亡、拉薩–羌塘陸陸碰撞、青藏高原早期隆升等一系列重要地質事件的信息。鑑於青藏地區基礎地質研究不夠多，至今可以公開查閱的基礎岩石學數據十分缺乏，重複的岩石學工作在不斷的進行。為了更好地共享這些基礎地質數據，本數據集使用偏光顯微鏡，對採集自多尼組、多巴組、竟柱山組、達雄組、Kcv單元5套白堊紀碎屑岩地層共計402個岩石薄片進行了圖像採集。這些沉積剖面中的岩石樣品包括23塊粉砂岩、235塊砂岩、15塊礫岩、98塊礫石、2塊混積岩、6塊鈣質結核、14塊火山碎屑岩、6塊火成岩和3塊接觸變質岩。同時，本數據集還詳細記錄了涉及的22條地層剖面信息，樣品的採集位置、地層時代、岩石名稱、岩石特徵等信息。本數據集不僅可廣泛用於基礎地質學研究，也可應用於與人工智能等的合作研究中，還可以為礦產與油氣勘探、教學與科普等社會生產實踐提供基礎資料服務。

關鍵詞：岩石薄片；偏光顯微圖像；碎屑岩；中–北部拉薩地體；白堊紀；青藏高原

Abstract & Keywords

Abstract: There are at least 5 units of Cretaceous clastic rocks widely outcropping on the central-northern Lhasa Terrane, Tibet. These sedimentary rocks faithfully recorded the information of a series of important geological events such as the demise of Bangong–Nujiang Ocean, the Lhasa-Qiangtang collision, and the early uplift of the Tibetan Plateau. In view of not enough basic geological research in the Tibetan Plateau, basic petrological data that can be consulted publicly is very scarce, and repeated petrological work is ongoing. In order to better share these basic geological data, a total of 402 pieces of Cretaceous rocks collected from the Duoni, Duba, Jingzhushan, Daxiong Formations, and Kcv Unit were taken photos by polarized light microscopes in Nanjing University. The dataset includes 23 siltstones, 235 sandstones, 15 conglomerates, 98 gravels, 2 mixed siliciclastic and carbonate rocks, 6 carbonate nodules, 14 volcanic clastic rocks, 6 igneous rocks, and 3 metamorphic rocks from the 5 Cretaceous siliciclastic units. This dataset involves 22 stratigraphic sections, which record the sample’s location, stratigraphic age, and rock characteristics in detail. The rock photomicrograph dataset of Cretaceous rocks can be widely used not only in basic geological research but also in interdisciplinary research, such as cooperative research with computer sciences. Besides, as the basic geological data, the dataset can also provide social applications on prospecting, oil exploration, teaching or sciences popularization.

Keywords: thin section; polarized photomicrograph; siliciclastic rocks; central-northern Lhasa Terrane; cretaceous; Tibetan Plateau

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	拉薩地體中–北部白堊紀陸源碎屑岩顯微圖像集
數據作者	賴文，張藝秋，胡修棉，孫高遠
數據通信作者	胡修棉（huxm@nju.edu.cn）
數據時間範圍	岩石樣品採集地層的時代為：白堊紀（約130–80 Ma）；岩石樣品採集的時間為2012–2017年；岩石薄片偏光顯微照片拍攝於2019年。
地理區域	樣品所在剖面，在行政區劃上，位於中國西藏自治區那曲地區和阿里地區；在地貌上，位於青藏高原腹地，班怒帶以南、岡底斯山脈以北的狹長地區。GPS範圍：84°35′20.0″E—90°8′54.42″′E；30°36′20.53″N—32°08′05.30″N。
偏光顯微鏡分辨率	4908×3264像素
數據量	3.03 GB
數據格式	*.png; *.jpg; *.xls
數據服務系統網址	https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00013
基金項目	國家重點基金項目（91755209）
數據庫（集）組成	數據集共包括4個數據文件，它們分別為：薄片照片、實測剖面柱狀圖、剖面野外宏觀照片和薄片信息表。其中：(1) 876張薄片照片是岩石薄片偏光顯微照片（jpg格式）的圖片集，數據量共計2.91 GB；(2) 8幅實測剖面柱狀圖（png格式）展示了22條實測剖面的地層岩性、厚度、時代及樣品在剖面中的位置圖，數據量5.68 MB；(3) 剖面野外宏觀照片數據文件（jpg格式）包括21張照片，展示了22條實測剖面的野外宏觀特徵，數據量115 MB；（4）薄片信息表包含402份岩石薄片的基本信息以及鑑定結果等數據，數據量73.1 KB。

Dataset Profile

Title	Photomicrograph dataset of Cretaceous siliciclastic rocks from the central-northern Lhasa Terrane, Tibet
Data corresponding author	Hu Xiumian (huxm@nju.edu.cn)
Data authors	Lai Wen，Zhang Yiqiu，Hu Xiumian，Sun Gaoyuan
Time range	The stratigraphic age of rock sample collection section is Cretaceous (about 130 to 80 Ma); Rock samples were collected during 2012 to 2017; Polarized photomicrographs of thin section were taken in 2019.
Geographical scope	Longitude & latitude: 84°35′20.0″E–90°8′54.42″′E, 30°36′20.53″N–32°08′05.30″N; specific areas include: central Tibetan Plateau, Nagqu and Ali areas in Tibet.
Spatial resolution	4908*3264 pixels
Data volume	3.03 GB
Data format	*.png; *.jpg; *.xls
Data service system	<https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.j00001.00013>
Source of funding	National Natural Science Foundation of China (91755209)
Dataset composition	The dataset includes 4 data files, which are: Photomicrographs.zip, field photos of the measured section.pdf, stratigraphic columns.pdf, and information table of database.xls. （1）Photomicrographs.file is a dataset of 876 polarized photomicrographs (*.jpg) of rock thin sections, with a data volume of 2.91 GB; （2）Stratigraphic columns.file including 8 pictures, shows the rock types, stratigraphic thickness, age and sampling location in the 22 measured sections, with a data volume of 5.68 MB; （3）field photos of the 22 measured sections file, including 21 photos, shows the field photos of the measured section and the characteristics of outcrop, with a data volume of 115 MB; （4）information table of database.xls is the identification data sheets of rock thin sections, with a data volume of 73.1 KB.

引 言

沿東西方向橫貫於青藏高原中部的拉薩地體作為班怒洋與新特提斯洋消亡的共同經歷者，也作為青藏高原不可分割的重要組成部分，沉積了大量侏羅紀以來的巨厚沉積^[1][2]（圖1）。隨着拉薩地體晚中生代以來地層中古水流、沉積相、物源等研究成果的積累，白堊紀期間北部拉薩地體上的源-匯體系、古水系、岩相古地理等地質過程日益清晰。

圖片

圖1 拉薩地體及周邊地區侏羅紀-古近紀岩層對比圖，D代表當雄礫岩

白堊紀中期（136–94 Ma），北部沉積區白堊紀地層系統研究發現，在郎山組海相灰岩出現後，北部拉薩地體上的碎屑岩沉積出現了南北差異性的物源演化，即南側的多尼組^[3][4]接受中部拉薩地體剝蝕高地的碎屑供給，更南部的岡底斯弧的物質尚未報道有參與到多尼組的物質供給，而北側多巴組（或唐雜組）則接受班怒帶和羌塘地體的物質^[5][6][7][4]。晚白堊世Turonian期（92–88 Ma），隨着北拉薩高原在拉薩地體中北部的隆起，拉薩地體上的源–匯體系也隨之調整。晚白堊世達雄組直接堆積在中部拉薩地體南部的則弄群或者古生代地層之上^[8][9]。於此同時，北部拉薩地體北緣的白堊紀中期出現的Kcv單元、多巴組、唐雜組等被晚白堊世竟柱山組陸相沉積所替代，其中，北部拉薩地體沉積區的主控物源在白堊紀92 Ma以後發生180°的大轉變，由原來的北部物源區轉變為南側的中–北部拉薩地體提供。

這些研究成果表明，北部拉薩地體上白堊紀盆地中記錄了大量關於大洋消亡、陸陸碰撞以及青藏高原早期隆升的關鍵信息，因此，拉薩地體中北部地區白堊紀沉積是青藏高原形成過程以及隆升歷史相關一系列重大地質事件的絕佳研究對象之一。同時，拉薩地體位於重要的全球特提斯域巨型油氣構造域以及岡底斯成礦帶、班公湖–怒江成礦帶^[10][11]上，基礎沉積地質研究獲得的成果還將為成礦背景與國民經濟等提供重要的地質背景資料。

鑑於以上所提及的科研和生產的重要研究意義，北部拉薩地體白堊紀沉積日益受到大家的關注，越來越多的學者參與到白堊紀盆地與沉積的研究中來。但是至今為止，北拉薩地體的基礎岩相學研究資料及相關的顯微圖像數據仍然非常缺乏，目前發表的相關文章也僅僅展示出了少量與論文討論相關的典型的岩石薄片照片，其中部分學術論文有展示出測量剖面的名稱與採樣層位^{[12][13][14][8][5][7][4]}。由於其所展示的薄片等基本信息僅為研究過程產生的少部分數據，這使得數據之間共享比例非常低，也導致地學其他方向的相關研究中也需要花費大量的人力與物力去重複進行這部分基礎性的研究工作，甚至相同地區或相同剖面上的重複研究很普遍，這對地學屆的科研來說是一種不必要的浪費。

基於以上敘述的現狀與存在問題，筆者對北拉薩地體白堊紀5套碎屑沉積為主的地層單元22條實測地質剖面，共計402個碎屑岩為主的岩石薄片樣品的顯微圖像數據進行整理，與對這些地區與樣品感興趣的同仁共享這些系統研究過的剖面以及樣品的基礎信息和研究過程中產生的大量未公開發表數據。本數據集採集岩石薄片的22條地質剖面具體的GPS坐標、地層單元、各個剖面所含的岩石薄片等基本信息見表1，各個剖面具體的地理位置見圖2。

表1 北拉薩地體白堊紀實測剖面信息表

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
早白堊世	多巴組	S1	班戈縣–郎山北翼剖面	31°24′24.83″	89°42′1.25″	16
		S2	班戈縣–郎山南翼剖面	31°24′54.88″	89°32′41.11″	17
		S3	班戈縣–知榮村剖面	31°22′58.91″	89°31′58.54″	13
	多尼組	S4	申扎縣–俄沙而補剖面	31°18′14.42″	88°10′54.37″	55
		S5	班戈縣–申錯剖面	31°0′56.98″	90°23′2.68″	29
		S6	班戈縣–保吉二村剖面	30°57′43.94″	90°18′39.06″	10
		S7	班戈縣–保吉鄉剖面	31°3′44.23″	90°8′54.42″	11
		S8	措勤縣–祝康剖面	31°55′53.3″	84°35′20.0″	38
		S9	措勤縣–夏龍剖面	31°47′55.7″	84°39′24.5″	8
		S10	措勤縣–郭龍剖面	31°26′23.6″	85°24′46.6″	21
晚白堊世	Kcv單元	S11	尼瑪縣–達則錯I剖面	31°42′40.57″	87°32′6.40″	7
	竟柱山組	S12	班戈縣–竟柱山剖面	31°26′00.6″	89°42′34.6″	33
		S13	申扎縣–門唐村剖面	31°37′9.61″	88°6′27.08″	20
		S14	尼瑪縣–達則錯II剖面	31°42′31.75″	87°31′53.24″	37
		S15	尼瑪縣–達則錯III剖面	31°41′43.30″	87°32′32.38″	2
		S16	尼瑪縣–恰規錯北剖面	31°50′6.46″	88°10′13.92″	17
		S17	尼瑪縣–齊日鄉剖面	32°08′05.30″	85°26′57.40″	8
	達雄組	S18	班戈縣–納木錯北剖面	30°36′20.53″	90°11′26.12″	15
		S19	尼瑪縣–達果鄉面剖	30°56′48.34″	86°38′57.15″	15
		S20	措勤縣–達瓦錯剖面	31°10′59.0″	84°52′15.8″	2
		S21	措勤縣–達雄剖面	31°11′33.5″	84°50′37.3″	5
		S22	措勤縣–措勤西剖面	31°08′09.5″	84°48′48.8″	24

圖片

圖2 拉薩地體地質簡圖（改自[1]）BNSZ，班公湖-怒江縫合帶；SNMZ，獅泉河-納木錯混雜岩帶；LMZ，洛巴堆-米拉山斷裂；IYZSZ，雅魯藏布江縫合帶; SGAT, 獅泉河-改則-安多衝斷帶; GST, 改則色林錯沖斷帶; ET, 俄美拉沖斷帶; GLT, 古古拉沖斷帶; GJT, 格仁錯-嘉黎沖斷帶。

1 數據採集和處理方法

基於科學問題，圍繞着科學假設，通過文獻調研和野外踏勘後，選定具有代表性的地層剖面進行實測與描述，然後系統採集岩石樣品，實測剖面有關的原始數據與信息通過野外觀測獲得。

將野外採集的岩石樣品送往河北省廊坊誠信地質服務有限公司進行標準薄片磨製，獲得0.03mm的光學岩石薄片。薄片拍照和信息採集方法統一按《岩石顯微圖像專題》的標準執行，系統採集了岩石顯微圖像，並同時獲取了薄片有關的信息，其中薄片的描述與沉積岩定名均依據該標準^[15]。

2 數據樣本描述

本數據集中主要由4部分組成，分別為實測剖面柱狀圖文件夾、剖面野外宏觀照片文件夾、薄片照片文件夾和薄片鑑定信息表，這些數據子集之間通過實測剖面及其代號（表1）或樣品號可以相互連接成為一個數據庫整體。

2.1 薄片照片數據子集

薄片照片數據子集由402個岩石薄片的876張偏光顯微照片組成，每一片岩石薄片都包含具有相同視域的薄片正交偏光顯微照片和單偏光顯微照片至少各一張，顯微照片中顏色與偏光顯微鏡下的肉眼觀察一致，並在右下角放置白底紅色線段比例尺；然後按「薄片編號」+「m」+「攝像視域的數字序號」+「正交光符號+或單偏光符號-」規則對顯微圖像進行統一編號[15]，如編號為13MD06的岩石薄片拍攝的單偏光照片和正交光照片分別標記為13MD06m1-，13MD06m1+（圖3）。本數據集中的顯微照片的分辨率統一為為4908×3264像素，以JPG格式保存。

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圖3 13MD06岩屑石英砂岩單偏光和正交光顯微鏡下的顯微圖像

2.2 實測剖面柱狀圖數據子集

實測剖面柱狀圖數據子集中所有圖片為PNG格式，展示了測量剖面的地層厚度、層位名稱、岩性特徵、採樣間距和樣品在剖面地層中的位置等信息（圖4），其中部分剖面還包括了碎屑鋯石最年輕年齡等沉積年齡信息（如圖4中左側標DZ處）。

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圖4 達雄組S18與S19剖面實測岩性柱狀圖

2.3 剖面野外照片數據子集

剖面野外宏觀照片數據子集包括了22條實測剖面的野外宏觀照片（JPG格式），共計21張照片，以「剖面代號 地層單元名稱 剖面名稱」的規則對野外照片進行統一命名，以協助對剖面整體情況的了解，也便於依據野外照片進一步精確找到剖面位置。示例如圖5。

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圖5 S9 多尼組 措勤縣-夏龍剖面野外宏觀照片

2.4 薄片鑑定信息表

薄片鑑定信息表由1個碎屑岩（含非碳酸鹽岩的其他岩類）鑑定表格和1個碳酸鹽岩(含混積岩類)鑑定表格共同組成，鑑定表格內主要包含了以上所述的22條測量剖面中的粉砂岩、砂岩、細礫岩、礫岩中的各種礫石、混積岩、鈣質結核、火山碎屑岩夾層、火成岩、以及接觸熱變質岩等岩石薄片的基本信息和岩性特徵信息、分類命名等內容^[15]。

薄片鑑定結果顯示（表2）：23個粉砂岩中以復成分粉砂岩為主，兼有部分鈣質粉砂岩和石英粉砂岩；235個砂岩樣品中以石英岩屑砂岩、岩屑石英砂岩、長石岩屑砂岩等為主，兼有石英砂岩、岩屑砂岩、長石石英砂岩等，以及3個雜砂岩樣品；15個細礫岩包括復成分礫岩、灰質礫岩以及火山質礫岩；98塊礫石涵蓋了灰岩、砂岩、凝灰岩、粉砂岩、變質岩、中酸性火山岩、花崗岩類等；此外，中-北部拉薩地體上的白堊紀碎屑岩剖面中也發現了相對少見的混積岩至少2處、鈣質結核至少6處；白堊紀拉薩地體上岩漿活動頻繁，因而在這些碎屑岩剖面上也發現了至少14層火山碎屑岩，包括凝灰岩、火山灰、沉火山碎屑岩等，此外還出現至少5處的晶屑流紋岩夾層以及1處花崗岩脈；這些剖面中和火成岩夾層或岩脈的接觸附近出現了接觸熱變質現象，因而至少本數據集至少採集了3處的熱液接觸變質岩石。

表2 數據集包含岩石類型及其岩性信息匯總表

岩類	數量	岩石類型及數量
粉砂岩	23	鈣質粉砂岩2、石英粉砂岩4、復成分粉砂岩17
砂岩	235	石英砂岩5、石英岩屑砂岩122、石英岩屑雜砂岩2、石英長石雜砂岩1、岩屑砂岩12、岩屑石英砂岩65、長石石英砂岩7、長石岩屑砂岩21
礫岩	15	復成分礫岩6、灰質礫岩3、火山質礫岩6
礫石	98	灰岩類65、凝灰岩4、岩屑石英砂岩5、石英岩屑砂岩1、石英砂岩9、粉砂岩3、變質粉砂岩1、大理岩1、粗面岩1、花崗岩類2、安山岩5、流紋岩1
混積岩	2	含砂灰岩2
鈣質結核	6	含脈微晶灰岩6
火山碎屑岩	14	凝灰岩8，流紋質火山灰3，沉火山碎屑岩3
火成岩	6	晶屑流紋岩5、鈉長花崗岩脈1
變質岩	3	熱液變質砂岩2，變質輝長岩1

砂岩作為沉積學物源分析最重要的載體之一，也是沉積相關的最常見的研究對象，然而目前對砂岩的細分類型統計結果的報道極少。這些陸地、海陸過渡或淺海環境下形成的白堊紀岩石中250塊砂岩（含砂岩礫石）成分鑑定的統計結果表明（圖6），拉薩地體中-北部白堊紀碎屑岩地層中出現了6種淨砂岩和2種雜砂岩。其中，以岩屑石英砂岩和石英岩屑砂岩為主，分別占所有砂岩比例的28%和49%；而石英長石雜砂岩和石英岩屑雜砂岩和長石石英砂岩等3類砂岩的比例均在3%以下。鑑於本數據庫包含的砂岩樣本量不多，目前統計學上的規律性不是很明顯，有待更多砂岩相關的樣本以及數據庫的出現後進一步的研究。

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圖6 砂岩和砂岩礫石的砂岩類型及比例

3 數據質量控制和評估

雖然本數據集提供了剖面測量點的坐標，但是由於岩石薄片取樣密度大，所以單個岩石薄片樣品的具體坐標位置並沒有記錄，僅記錄了剖面的起點坐標。但是本數據集提供了剖面野外照片、樣品採集層位和樣品在地層柱狀圖的位置，可結合野外地層單元之間的明顯差異、地層厚度和重要標誌層，在野外找到各個樣品的採樣位置。

岩石薄片樣本符合國家與國際標準的厚度。在本次顯微照片拍攝和薄片鑑定過程中，同一批次的岩石薄片中觀察到石英顆粒的干涉色均為一級干涉色，說明薄片的厚度符合0.03mm的國家標準。

顯微照片高清且無色差。在顯微鏡拍攝過程中，採用自動曝光和自動白平衡，使得肉眼觀察和系統照片顏色儘量保持一致；且顯微照片的分辨率統一採用拍照系統的最高值，分辨率為4908×3264像素，圖片統一保存為jpg格式；故而顯微照片的質量與清晰度是可靠的。

薄片鑑定報告由成都理工大學的馬安林博士進行獨立的檢查與核對。馬安林博士一直從事碎屑岩的鑑定與大地構造沉積的研究。經過獨立核對後，進一步確保了鑑定結果的可靠性。

4 數據價值

本數據集顯微圖像包含的碎屑岩石包括從陸表殘留海的淺海大陸架沉積到（扇）三角洲的連續演化序列，再到陸相河流沉積，再到近源頭的山前衝積扇-辮狀河沉積序列；多樣的沉積環境、變化的物源區是這批樣品的重要特徵之一，此外，這批數據背後包含了拉薩-羌塘碰撞^[4]、班怒洋消亡^[5][3]、縫合帶抬升剝露^[4]以及北拉薩古高原初始隆升^[8][9]等諸多重要的地質過程，這些樣品顯微圖像里仍然具有很多潛在規律與科學價值待發掘中。

該顯微照片數據集除了可用於基礎地質學研究外，還能運用於社會生產，例如協助尋找合適的建築石材、就近篩選修路石料、礦產勘探等社會生產實踐。其中，薄片照片中顯示的典型的淺海相-海陸過渡相-陸相的沉積顯微特徵，還可以應用於專業教學與大眾科普等。

最後，這批高清顯微圖像集與人工智能結合，還可以作為機器學習的樣本，圖像驗證或圖形密碼設計的素材等，以及未來開展岩石薄片人工智能鑑定合作研究的數據等。個別獨特且具有欣賞價值的顯微圖像也能提供藝術欣賞或廣告宣傳的素材。

5 數據使用方法和建議

本數據集數據形式簡單，在使用時注意以下幾點：

（1）數據集中所有出現的薄片，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不能滿足進一步的研究需要，可以聯繫本文作者申請進一步使用這些薄片。

（2）基於本數據集薄片鑑定結果而進行的沉積地質學研究與相關解釋已經發表了一系列學術論文，可以閱讀相關文獻進一步了解更多詳情。

（3）如果單純使用圖像集，可以直接從數據庫下載使用；但是，若需要進一步解決地學相關的科學問題，需結合數據信息表中提供的地理位置，以及岩石形成所處的地質時代與構造背景來展開分析。

致 謝

感謝馬安林博士對薄片鑑定報告的審核；感謝王建剛、韓中、馬安林等在野外剖面實測和樣品採集中的貢獻。

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數據引用格式

賴文, 張藝秋, 胡修棉, 孫高遠. 拉薩地體中–北部白堊紀陸源碎屑岩顯微圖像集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-03-23). DOI: 10.11922/sciencedb.j00001.00013.