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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δ34S 134

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