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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 海洋硅藻与碳、硅循环2

1.2.1 海洋硅藻与碳循环2

1.2.2 海洋硅藻与硅循环4

1.3 海洋硅藻微体古生物学与同位素地球化学6

1.3.1 微体古生物学6

1.3.2 同位素地球化学8

1.3.2.1 硅藻壳体的结构和化学组成8

1.3.2.2 硅藻稳定同位素的分馏原理8

1.3.2.3 硅藻δ13C：评估pCO2-atm和海洋初级生产力9

1.3.2.4 硅藻δ15N：指示硝酸盐利用程度10

1.3.2.5 硅藻δ30Si：示踪硅酸利用程度11

1.3.2.6 硅藻δ18O：记录海表温度与海水氧同位素12

1.4 硅藻席13

1.4.1 成席硅藻13

1.4.2 硅藻席沉积的时空分布14

1.4.3 硅藻席沉积的形成机制15

1.4.3.1 秋季倾泻15

1.4.3.2 锋面作用17

1.5 硅藻席沉积的研究现状17

1.5.1 海洋沉积物中发现的硅藻席17

1.5.1.1 开放大洋17

1.5.1.2 半封闭大洋19

1.5.2 现代大洋发现的成席硅藻群19

1.6 存在的问题与研究目的20

第2章 东菲律宾海地质与海洋背景22

2.1 研究区地质背景22

2.1.1 地理位置22

2.1.2 海底地形22

2.1.3 构造背景22

2.1.4 沉积物特征24

2.2 研究区海洋背景25

2.2.1 水文状况25

2.2.2 洋流格局25

2.2.3 气象特征25

第3章 材料与方法27

3.1 研究材料27

3.2 海洋沉积物中硅藻的提纯28

3.2.1 实验部分30

3.2.1.1 主要仪器设备30

3.2.1.2 样品与主要化学试剂30

3.2.1.3 实验流程31

3.2.1.4 硅藻纯度（相对含量）半定量估算31

3.2.2 结果与讨论31

3.2.2.1 物理分离效果的评估31

3.2.2.2 物理分离过程对硅藻碳同位素的影响33

3.2.2.3 化学纯化效果的评价35

3.2.2.4 硅藻提纯方法的意义35

3.3 湿碱消解—ICP-OES法测定海洋沉积物中的生物硅37

3.3.1 实验部分38

3.3.1.1 仪器及工作条件38

3.3.1.2 样品、试剂与标准溶液38

3.3.1.3 样品的预处理方法38

3.3.2 结果与讨论38

3.3.2.1 分析谱线的选择38

3.3.2.2 高频输出功率（RF）与观测高度39

3.3.2.3 检出限39

3.3.2.4 准确度与精密度39

3.3.2.5 样品分析结果40

3.4 其他分析方法41

3.4.1 AMS14C测年41

3.4.2 硅藻鉴定统计41

3.4.3 黏土矿物41

3.4.4 硅藻（E.rex）硅同位素（δ30SiE.rex）42

3.4.5 碳酸钙和硫组分43

3.4.6 总有机碳与总氮43

3.4.7 主、微量与稀土元素43

3.4.8 黄铁矿硫同位素（δ34Spy）45

3.4.9 总有机碳同位素（δ13Corg）与硅藻（E.rex）碳同位素（δ13CE.rex）45

3.5 小结45

第4章 东菲律宾海硅藻席沉积的时空分布46

4.1 硅藻席沉积年代46

4.1.1 总沉积年代46

4.1.2 WPD-03孔的年代框架48

4.2 硅藻席空间分布特征49

4.3 小结52

第5章 硅藻席沉积期的群落组成及其古环境意义53

5.1 成席硅藻种类及特征53

5.2 非成席硅藻种属及垂向分布54

5.2.1 WPD-03孔硅藻种属组成60

5.2.2 WPD-12孔硅藻种属组成60

5.2.3 主要硅藻属种介绍60

5.3 古环境意义66

5.3.1 WPD-03孔66

5.3.1.1 主成分分析66

5.3.1.2 Q型因子分析69

5.3.2 WPD-12孔71

5.3.2.1 主成分分析71

5.3.2.2 Q型因子分析72

5.4 小结74

第6章 营养物硅的来源及利用状况75

6.1 黏土矿物75

6.2 E.rex硅同位素［δ30SiE.rex（＞154μm）］79

6.3 营养物硅的来源83

6.3.1 营养物硅的潜在来源83

6.3.2 黏土矿物证据85

6.3.2.1 黏土矿物的成因与来源85

6.3.2.2 黏土矿物组成指示的亚洲风尘输入强度89

6.3.2.3 为何DC沉积期未发生E.rex的大规模勃发？90

6.3.3 δ30SiE.rex（＞154μm）证据91

6.3.3.1 生物硅同位素分馏因子91

6.3.3.2 营养物硅来源判别模型的构建92

6.3.3.3 营养物硅来源的判别95

6.4 营养物硅的利用程度96

6.5 小结97

第7章 硅藻席沉积期的生产力状况99

7.1 生源组分99

7.2 δ13Corg与E.rex碳同位素（δ13CE.rex）100

7.3 古生产力102

7.4 生产力估算104

7.4.1 埋藏生产力与初级生产力104

7.4.2 有机碳雨率与输出生产力106

7.5 对pCO2-atm冰期旋回驱动机制的启示108

7.6 小结108

第8章 硅藻席沉积期的氧化还原环境110

8.1 元素和同位素地球化学110

8.1.1 主、微量元素110

8.1.1.1 主、微量元素变化110

8.1.1.2 因子分析110

8.1.1.3 正交元素剖面113

8.1.2 稀土元素118

8.1.2.1 REE组成：岩心内部及岩心之间的对比118

8.1.2.2 REE的潜在搬运相122

8.1.3 硫组分和黄铁矿硫同位素126

8.2 岩屑输入126

8.3 氧化还原沉积环境128

8.3.1 氧化还原敏感元素（U、Mo、Cd和Zn）128

8.3.2 锰（Mn）129

8.3.3 硫化物形成或相关元素（V、Cu、Co、Ni和Zn）131

8.3.4 Ce异常与Eu异常131

8.3.4.1 Ce异常与氧化还原条件131

8.3.4.2 Eu异常与氧化还原条件134

8.3.5 C-S-Fe系统与黄铁矿δ34S134

8.3.6 硅藻席沉积期底层水缺氧吗？137

8.4 浓集峰：沉积或者成岩？137

8.4.1 正交元素剖面137

8.4.2 Ce异常与Eu异常138

8.5 硅藻席还原沉积环境的致因139

8.6 大型硅藻与海洋纹层沉积物的形成140

8.7 小结140

第9章 海洋大型硅藻在末次盛冰期大气二氧化碳封存中的作用142

9.1 硅藻席有机质的来源143

9.2 不同类型有机碳同位素的对比145

9.3 粒径控制δ13CE.rex的潜在过程145

9.4 LGM东菲律宾海的pCO2-sw变化147

9.5 LGM东菲律宾海pCO2-sw变化的气候-海洋控制149

9.6 海洋硅循环在LGM pCO2-atm降低中的角色152

9.7 小结153

第10章 低纬度西太平洋硅藻席的形成机制与沉积模式155

10.1 秋季倾泻或者锋面作用？155

10.2 聚焦营养物156

10.3 热带西太平洋硅藻席的沉积模式156

10.4 小结158

第11章 结论159

参考文献162