新疆塔里木盆地西部晚白堊世–始新世岩石薄片偏光顯微圖像數據集

新疆塔里木盆地西部晚白堊世–始新世岩石薄片偏光顯微圖像數據集
作者：張世傑　胡修棉
2020年3月25日

本作品收錄於《中國科學數據》

張世傑, 胡修棉. 新疆塔里木盆地西部晚白堊世–始新世岩石薄片偏光顯微圖像數據集[J/OL]. 中國科學數據, 2020. (2020-03-17). DOI: 10.11922/csdata.2020.0010.zh.

摘要&關鍵詞

摘要：在中國新疆維吾爾自治區塔里木盆地西部，大範圍出露了晚白堊世–始新世的碳酸鹽岩（局部可見混積岩或砂岩夾層）。對這些碳酸鹽岩的研究不僅可以恢復白堊紀–古近紀塔里木盆地的古地理演化、青藏高原北緣的構造演化，還可以揭示中亞的乾旱化過程，為油氣勘探提供基礎評價建議。雖然這些地層的研究歷史已經超過30年，但是至今可以公開查閱的基礎岩石學數據仍然非常缺乏，重複的工作仍在不斷進行。因此本數據集使用偏光顯微鏡，對采自這些地層的682個岩石薄片進行了偏光照片採集，並將其整理發表。顯微照片以包括必要的可重複觀測的信息為前提，詳細記錄了樣品的採集位置、地層時代、岩石名稱、岩石特徵等信息。本數據集可廣泛用於塔里木盆地西部晚白堊世–始新世相關的基礎地質學研究，也可應用於相關礦產勘察和工程勘察。其中，薄片中典型的淺海相沉積特徵，還可以應用於科研、教學與科普。

關鍵詞：岩石薄片；偏光顯微照片；碳酸鹽岩；塔里木盆地西部；晚白堊世–始新世

Abstract & Keywords

Abstract: Late Cretaceous-Eocene carbonate rocks (with some sandstone or mixed siliciclastic-carbonate interlayers) are widely exposed in the western Tarim Basin, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. The study of these carbonate rocks can be used to restore the Cretaceous-Paleogene paleogeographical evolution of the Tarim Basin and the tectonic evolution of the northern margin of Tibetan Plateau, reveal the aridification process of Central Asia, and provide the necessary evaluation suggestions for oil and gas exploration. Although these stratums have been researched for over 30 years, the publicly accessible basic petrological datas are still very scarce, and thus repeated studies are still ongoing. Therefore in this paper, we provide polarized light micrographs under thin section of 682 rocks from these strata. Only micrographs include the necessary repeatable observation information are included in the dataset; and the sample location, stratigraphic age, rock name, and rock characteristics are also provided. This micrographs dataset can be widely used for academic geological research of the Late Cretaceous-Eocene in the western Tarim Basin, and can be applied to petroleum exploration and engineering survey. Among them, the typical shallow marine sedimentary characteristics in thin sections can also be applied to scientific research, teaching, and public outreach.

Keywords: thin section; polarized light micrograph; carbonate rocks; western Tarim Basin; Late Cretaceous-Eocene

數據庫（集）基本信息簡介

數據庫（集）名稱	新疆塔里木盆地西部晚白堊世-始新世岩石薄片偏光顯微圖像數據集
數據作者	張世傑、胡修棉
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：晚白堊世–始新世（～100–34 Ma）；岩石樣品採集的時間為2015–2016年；岩石薄片偏光顯微照片拍攝於2019年。
採樣地點	在行政區劃上，位於中國新疆維吾爾自治區克孜勒蘇柯爾克孜自治州的阿克陶縣和烏恰縣；在地貌單元上，位於塔里木盆地西部，西崑侖山前和天山山前，帕米爾高原的東北緣。地理範圍：74°32′E–76°24′E；39°52′N–38°25′N。
偏光顯微鏡照片分辨率	4908×3264像素
數據量	2.06 GB
數據格式	*.zip; *.jpg; *.xls; *.pdf
數據服務系統網址	https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.00035
基金項目	國家傑出青年基金項目（41525007）
數據庫（集）組成	數據集共包括5個數據文件，它們分別為：薄片照片.zip、區域地質圖.pdf、剖面野外照片.pdf、地層柱狀圖.pdf和薄片鑑定報告.xls。其中：(1) 薄片照片.zip是岩石薄片偏光顯微照片的圖片集，包括1364張顯微照片，數據量2.06 GB；(2)區域地質圖.pdf展示了6個剖面測量區域的地質簡圖，數據量533 KB；(3)剖面野外照片.pdf展示了6條測量剖面的野外照片和地層出露特徵，數據量2.39 MB；(4)地層柱狀圖.pdf展示了6條測量剖面的地層厚度、時代及樣品在地層柱狀圖中的位置圖，數據量557 KB；(5) 薄片鑑定報告.xls是岩石薄片的鑑定數據表，包括682張薄片的鑑定信息，數據量412 KB。

Dataset Profile

Title	Polarized light micrographs dataset of Late Cretaceous-Eocene rocks under thin section in western Tarim Basin, Xinjiang
Data corresponding author	Hu Xiumian（huxm@nju.edu.cn）
Data authors	Zhang Shijie, Hu Xiumian
Time range	The stratigraphic age of samples is Late Cretaceous-Eocene (~100-34 Ma); Rock samples were collected in the year from 2015 to 2016;Polarized light micrographs of rock thin section were taken in 2019.
Sampling site	In terms of Administrative divisions, the study areas are located in Akto and Wuqia counties in Kizilsu Kirghiz Autonomous Prefecture, Xinjiang Uygur Autonomous Region, China. Geographically, they are located in piedmont of the Tianshan, West Kunlun Mountains and northeastern margin of the Pamir at the western Tarim Basin. Longitude & latitude and geographical scope: 74°32′E–76°24′E；39°52′N–38°25′N.
Spatial resolution	4908*3264 pixels
Data volume	2.06 GB
Data format	*.zip; *.jpg; *.xls; *.pdf
Data service system	< https://dx.doi.org/10.11922/sciencedb.00035>
Source of funding	The National Natural Science Foundation of China (NSFC) for Distinguished Young Scholar (41525007).
Dataset/Database composition	The dataset includes 5 data files, which are: polarized light micrographs.zip, regional geological map.pdf, field photo of the measured section.pdf, stratigraphic columns.pdf and identification report.xls. 1. polarized light micrographs.zip is a dataset of polarized light micrographs (*.jpg) of rock thin slices, including 1364 micrographs. The data volume is 2.06 GB; 2. Regional geological map.pdf shows the simplified geological maps of the 6 measured section areas, with a data volume of 533 KB; 3. field photo of the measured section.pdf shows the field photos of the 6 measured sections and the characteristics of outcrop, with a data volume of 2.39 MB; 4. Stratigraphic columns.pdf shows the stratigraphic thickness, age and sampling location in the 6 measured sections, with a data volume of 557 KB; 5. identification report.xls is the identification data sheet of rock thin sections, including the identification data of 682 thin section. The data volume is 412 KB.

引 言

晚白堊世–始新世期間，歐亞大陸南緣存在着一片寬廣的海域，從地中海特提斯一直延伸到中國西部塔里木盆地，被稱之為原副特提斯海，其中位於塔里木盆地的海域被稱為塔里木海^[1][2][3][4]。在此期間，塔里木海經歷了多次海侵與海退旋迴，沉積了5套濱淺海-海陸過渡相的碳酸鹽岩（局部可見混積岩或砂岩夾層，圖1）。這些地層記錄了白堊紀–古近紀塔里木盆地西部的古地理演化和青藏高原北緣的構造演化，對研究中亞的乾旱化過程具有重要的意義^[5][1][2]。在晚白堊世–始新世的碳酸鹽岩中，生物碎屑顆粒灰岩和鮞粒顆粒灰岩含有大量的溶蝕孔隙和粒間孔隙，是良好的油氣儲層^[6]。在柯克亞構造帶，這些岩相層中已經發現了油氣藏。因此研究這些碳酸鹽岩，對未來塔西南坳陷油氣勘探也具有重要的意義。

圖片

圖1 新疆塔里木盆地西部晚白堊世-始新世地層的綜合地層格架

鑑於以上所提及的重要研究意義，塔里木盆地西部的這些碳酸鹽岩一直備受關注，長期以來進行了大量的研究。上世紀70至80年代，區域的岩石學、地層學和古生物學研究已經基本確定了地層框架^[7]。80年代至90年代，針對油氣勘探的基礎地質研究廣泛地開展，古生物學、沉積學和地球化學等相關的研究成果開始大量湧現^[8]。本世紀以來，隨着中國東部沙塵暴的肆虐，人們對居住環境改善的需求加強，作為中國乃至整個地球風塵系統重要源區的中亞乾旱帶再次受到關注。原副特提斯海的海退作為中亞乾旱化最重要的影響因素之一，使用新方法和新技術對這些碳酸鹽岩沉積進行的研究再次繁榮起來。

雖然已經存在長時間、較為深入的研究，但是至今為止，可以查閱的晚白堊世–始新世的基礎岩石學資料及相關的圖版仍然非常缺乏。僅唐天福等（1991）在《新疆塔里木盆地西部晚白堊世至早第三紀海相沉積特徵及沉積環境》一書中附錄了部分黑白照片，且標註了取樣剖面與層位，但缺乏精確的地理坐標。其他涉及岩石學的研究中，僅僅展示出了與論文表述相關的典型薄片照片，或展示了測量剖面的名稱與採樣層位^{[9][10][11][6][1]}。由於樣品的具體採集位置並不清楚，所展示的薄片僅占所發表數據非常少的一部分，使得數據利用效率非常低。岩石學的研究是區域研究的基礎，這也導致其他相關研究中也需要重複這部分的工作，因此區域上和剖面上的重複研究也很普遍，這對數據利用來說是一種嚴重的浪費。

基於上述的現狀與存在問題，筆者對塔里木盆地西部6條經典地質剖面（圖2）實測取樣的682個晚白堊世–始新世岩石薄片樣品進行了偏光顯微鏡拍照，詳細記錄了樣品的採集位置、地層時代、岩石名稱等，並對這些岩石薄片進行了鑑定描述。該顯微照片數據集可用於塔里木盆地西部的基礎地質學研究、區域地質調查、礦產勘察和工程勘察等。其中，薄片照片中顯示的典型的淺海相–海陸過渡相沉積特徵，即可以應用於科研、教學與科普等，也可以作為單獨的岩石圖片集供後續的圖像分析研究。

圖片

圖2 塔里木盆地西部剖面測量位置圖

1 數據採集和處理方法

在野外樣品採集之前，首先對要採集樣品的剖面進行調研，選擇出露層位齊全，岩石露頭新鮮，並在區域上具有代表性的剖面。在野外剖面實測過程中，對出露地層以真厚度進行逐米的記錄。根據地層的單層厚度、岩性變化程度和沉積現象的多少，保持1–3 m的採樣間距。岩石薄片的製作由河北省廊坊市誠信地質服務有限公司依據岩石薄片標準製作流程進行製作。

薄片拍照和信息採集方法統一按本次《岩石顯微圖像專題》的標準執行^[12]，主要目的為系統採集岩石顯微圖像，並同時獲取與薄片有關的地質信息。

2 數據樣本描述

2.1 樣例展示

本數據集由5部分組成，分別為區域地質圖、野外照片、地層柱狀圖、薄片照片數據集和薄片鑑定報告。

區域地質圖展示了本數據集岩石薄片採集處的區域位置、地質背景和剖面坐標（如圖3示例）。採集岩石薄片的6條地質剖面分別為西崑侖山北緣的阿克奇剖面、標爾托戈依剖面、托雲都克剖面、齊木根剖面和天山南緣的巴什布拉克剖面、庫孜貢蘇剖面。在行政區劃上位於新疆維吾爾自治區克孜勒蘇柯爾克孜自治州的阿克陶縣和烏恰縣，剖面具體的起點坐標見表1。

圖片

圖3 塔里木盆地西部托雲都克剖面區域地質圖

表1 新疆塔里木盆地西部測量剖面的起始坐標位置表

剖面名稱	剖面分段	坐標緯度	坐標經度	包含的岩石地層單元
巴什布拉克	a	39°51′56.44″	74°33′30.72″	庫克拜組
	b	39°51′12.90″	74°32′25.01″	齊姆根組
	c	39°51′22.72″	74°33′44.08″	卡拉塔爾組-巴什布拉克組
庫孜貢蘇	a	39°46′01.65″	75°16′45.37″	庫克拜組–東巴組
	b	39°45′45.43″	75°17′24.69″	齊姆根組–卡拉塔爾組
阿克奇	a	39°20′20.98″	74°56′31.42″	庫克拜組-烏依塔克組
	b	39°20′09.06″	74°57′51.90″	依格孜牙組-吐依洛克組
標爾托戈依	a	39°30′53.62″	75°04′48.87″	齊姆根組-烏拉根組
	b	39°32′06.92″	75°03′12.59″	巴什布拉克組
托雲都克		38°32′00.78″	76°16′00.22″	庫克拜組-吐依洛克組
齊木根	a	38°25′48.33″	76°23′17.42″	齊姆根組下段
	b	38°25′56.26″	76°23′41.86″	齊姆根組上段
	c	38°26′02.15″	76°23′58.96″	卡拉塔爾組–烏拉根組

剖面野外照片展示了測量剖面的野外遠觀照片、地層出露情況、地層界線與地層單元名稱，如圖4所示。

圖片

圖4 塔里木盆地西部托雲都克剖面野外照片

地層柱狀圖展示了測量剖面的地層厚度、層位名稱、岩性特徵、地層時代、採樣間距和樣品在剖面地層中的位置（如圖5實例）。其中地層的顏色為野外觀察到的岩石顏色。

圖片

圖5 塔里木盆地西部托雲都克剖面地層柱狀圖（部分）

薄片照片數據集由682個岩石薄片的偏光顯微照片組成，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各一張，而且顯微照片顏色與偏光顯微鏡下的肉眼觀察一致，與鑑定報告中的描述一致（如圖6示例）。顯微照片的分辨率為4908×3264像素，保存格式為jpg。偏光顯微照片的命名由三部分組成，分別為前面的薄片編號，中部代表正交偏光照片的「+」或代表單偏光照片的「-」，以及後面的數字代表物鏡的放大倍數。以照片15TY05+2.5為例，15TY05為拍照薄片的編號，「+」代表其為正交偏光照片，2.5代表該照片是在2.5倍的物鏡下拍攝的。

圖6 塔里木盆地西部托雲都克剖面岩石薄片照片與編號示例

圖片	圖片
15TY05 +2.5	15TY05 -2.5

薄片鑑定報告由6個碳酸鹽岩鑑定表格和1個砂岩鑑定表格組成。6個碳酸鹽岩鑑定表格內主要包含了以上所述的6條測量剖面中的碳酸鹽岩、混積岩、粉砂岩、白雲岩、泥頁岩和蒸發岩的鑑定內容。1個砂岩鑑定表格中，展示了6條測量剖面中所有砂岩的分類命名、鑑定描述與樣品信息。其中涉及到的岩石分類標準和薄片鑑定內容在《沉積岩顯微圖像數據集的採集與信息收集標準》^[12]中已經有詳述，在此不再贅述。

2.2 數據統計

本次進行鑑定和偏光顯微照片拍照的682個岩石薄片中，灰岩薄片有436片（圖7）。其中6片為結晶灰岩，其沉積時期的結構構造均已經被成岩作用所改造，僅能對其重結晶的晶粒結構進行概略表述。剩下的430片皆為正常的灰岩薄片，本次鑑定對其顆粒類型、生物種類、結構構造、填隙物類型、顆粒支撐方式等重要的沉積學信息都進行了描述。在這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，顆粒灰岩56片。

圖片

圖7 新疆塔里木盆地西部晚白堊世–始新世岩石薄片的分類統計圖

本次進行鑑定和偏光顯微照片拍照的岩石薄片中有129個為陸源碎屑岩薄片，其中泥頁岩9片，（細-）粉砂岩66片，砂岩54片。由於泥頁岩和（細-）粉砂岩中相對缺乏細砂及其以上粒級的顆粒，故難以按照砂岩的顆粒組分對其進行更詳細的鑑定，它們仍舊被留置在了灰岩的鑑定表格中，並根據灰岩表格中的補充描述信息，對其可以觀察到的顆粒類型、含量、結構構造等信息進行了描述。而54片砂岩薄片，除了在灰岩鑑定表格中保留了它的岩石類型之外，其他信息並沒有進行描述。其重要的岩石學名稱、顆粒含量、顆粒類型、結構構造、膠結物等鑑定信息需要專門的砂岩鑑定表進行詳細描述，所以具體的鑑定信息都顯示在砂岩鑑定表中。在這54片砂岩薄片中，有岩屑石英砂岩40片，長石石英砂岩11片，石英岩屑砂岩2片，岩屑砂岩1片。

另外，本次進行鑑定和偏光顯微照片拍照的岩石薄片中，還有混積岩91片，白雲岩14片，蒸發岩11片（石膏岩10片，砂質石膏岩1片），凝灰岩1片。由於混積岩中的灰質部分非常適合按照碳酸鹽岩顆粒和膠結物的描述方法進行詳細記錄，且其中的碎屑岩部分也可以在補充描述的信息欄中進行記錄，所以它們都被放置在灰岩鑑定表中。白雲岩和蒸發岩數目較少，其沉積時期的結構構造都可以按照灰岩的表頭設計進行相關描述，而重結晶的部分，也可以依據重結晶結構進行描述，所以它們都被放置在灰岩鑑定表中。在這91片混積岩薄片中，有砂質微晶灰岩57片，微晶砂岩14片，泥質微晶灰岩9片，異化顆粒砂岩6片，砂質異化顆粒灰岩2片，微晶泥岩2片，泥質異化顆粒灰岩1片。

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，使用者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，將取樣點的位置約束在10 m以內。

岩石薄片的製作方法目前已經非常成熟，這裡不再贅述。在本次顯微照片拍攝和薄片鑑定過程中，觀察到礦物的干涉色均正常，說明薄片的厚度符合標準。

顯微照片拍攝過程中，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。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，從而保證顯微照片的質量與清晰度。

薄片鑑定報告由南京大學地球科學與工程學院許藝煒博士生進行檢查核對。許藝煒一直從事碳酸鹽岩的鑑定、沉積微相與古環境研究。經過檢查核對後的鑑定結果基本保證了可靠性。

4 數據價值

本數據集顯微照片以包括必要的可重複觀測的準確信息為前提，是首個將塔里木盆地西部晚白堊世–始新世碳酸鹽岩的岩石樣品以剖面連續高密度採樣（採樣間距1–3 m）、薄片高分辨率拍攝、鑑定報告完全公開的形式發布的顯微照片數據集。在鑑定報告中，對薄片採集的地理位置、地層時代，偏光鏡下碳酸鹽岩的組分、結構、構造等都進行了系統描述。因此本數據集可廣泛用於塔里木盆地西部的基礎地質學研究、礦產勘察和工程勘察等。其中，薄片照片中顯示的典型的淺海相–海陸過渡相沉積特徵，還可以廣泛的應用於科研、教學與科普等。

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：

（1）雖然本數據集儘量詳細地提供了剖面坐標，區域地質概況與剖面測量處的野外照片，但是在使用這些數據前進行野外踏勘對照核實，仍然是必要的。

（2）數據集中所有出現的薄片，都保存在南京大學胡修棉課題組。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薄片。

（3）基於本數據集碳酸鹽岩薄片鑑定結果而進行的碳酸鹽岩沉積微相解釋已經於2018發表，相關內容可以參考文獻^[1]。本數據集中的碎屑岩和混積岩薄片鑑定結果、砂岩碎屑統計數據，以及部分岩石樣品的碎屑鋯石數據也已經於2019發表，相關內容可以參考文獻^[13]。

致 謝

感謝南京大學地球科學與工程學院許藝煒博士生對薄片鑑定報告的審核；感謝南京大學地球科學與工程學院李偉同學和馬合木提·外力同學在野外剖面實測和樣品採集中的貢獻；以及成都理工大學沉積地質研究院馬安林博士和南京大學地球科學與工程學院賴文博士對該文的審閱。

參考文獻

1. ^ ^{1.0 1.1 1.2 1.3} ZHANG S J, HU X M, Han Z, et la. Climatic and tectonic controls on Cretaceous-Palaeogene sea-level changes recorded in the Tarim epicontinental sea[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2018, 501: 92-110.
2. ^ ^{2.0 2.1} 唐天福, 薛耀松, 俞從流. 新疆塔里木盆地西部晚白堊世至早第三紀海相沉積特徵及沉積環境[M]. 北京: 科學出版社, 1992.
3. 雍天壽, 單金榜. 白堊紀及早第三紀塔里木海灣的形成與發展[J]. 沉積學報, 1986, 4: 67-75.
4. 郝詒純, 曾學魯. 從有孔蟲的特徵探討中新生代西塔里木古海灣的演變[J]. 微體古生物學報, 1984, 1:1-18.
5. RAMSTEIN G, FLUTEAU F, BESSE J, et la. Effect of orogeny, plate motion and land-sea distribution on Eurasian climate change over the past 30 million years[J]. Nature, 1997, 386: 788–795.
6. ^ ^{6.0 6.1} 鍾治奇. 柯克亞古近系卡拉塔爾組碳酸鹽岩成岩作用及空隙演化[D]. 成都: 西南石油大學, 2017.
7. 新疆維吾爾自治區區域地層表編寫組. 西北地區區域地層表:新疆維吾爾自治區分冊[M]. 北京: 地質出版社, 1981.
8. 唐天福, 楊恆仁, 藍琇, 等. 新疆塔里木盆地西部白堊紀至早第三紀海相地層及含油性[M]. 北京: 科學出版社, 1989.
9. YANG H Q, SHEN J W, YANG H J, et al. Mixed carbonate-clastic facies in the Eocene Kalatar Formation of the southwest Tarim Basin (NW China): tectonic and climatic controls[J]. Facies, 2013, 60: 111-131.
10. XI D P, CAO W X, CHENG, Y, et al. Late Cretaceous biostratigraphy and sea-level change in the southwest Tarim Basin[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2015, 441: 516-527.
11. 張曼. 塔里木盆地北緣烏恰地區晚白堊世-漸新世碳酸鹽岩微相與沉積演化[D]. 蘭州: 蘭州大學, 2012.
12. ^ ^{12.0 12.1} 胡修棉, 賴文, 許藝煒, 等. 沉積岩顯微數字圖像數據的獲取與信息收集標準[J/OL]. 中國科學數據, 2020. (2020-03-02). DOI: 10.11922/csdata.2020.0008.zh.
13. Zhang S, Hu X, Garzanti E. Paleocene initial indentation and early growth of the Pamir as recorded in the western Tarim Basin[J]. Tectonophysics, 2019, 772: 228207.

數據引用格式

張世傑, 胡修棉. 新疆塔里木盆地西部晚白堊世–始新世岩石薄片偏光顯微圖像數據集[DB/OL]. Science Data Bank, 2020. (2020-03-12). DOI: 10.11922/sciencedb.00035.