京西坳陷周口店地区洪水庄组地球化学特征及其地质意义

曾金华， 兰晓东， 司晨晨

( 中国地质大学(北京) 海洋学院，北京 100083 )

0 引言

近年来，西伯利亚、阿曼和四川盆地相继在前寒武纪地层发现大规模油气田，证实中—新元古界蕴含丰富的油气资源[1]。蓟县系洪水庄组是华北板块北部中元古界主力烃源岩之一，生产力水平较高，尤其是冀浅1井在河北宽城发现油苗，引起对该地层的广泛关注[2-5]。洪水庄组物源区构造背景及源岩类型尚不明确，翟明国等[6]、潘建国等[7]、曲永强等[8]提出，华北北部在中新元古代处于伸展环境，洪水庄组沉积时期发展为被动大陆边缘。乔秀夫等[9]认为，燕辽裂陷槽是弧后拉张型盆地，沟—弧—盆体系可以系统地解释燕辽裂陷槽动力学成因、地震事件、火山活动及层控矿床等形成的地质背景，该结论得到地球化学及地球动力学的支持[10-13]。汪凯明等[14]、霍勇等[15]认为洪水庄组是碳酸盐岩台地潮坪相沉积，罗顺社等[16]、贾雨东等[17]倾向于潟湖相沉积。此外，罗情勇等[18]提出洪水庄组是静海沉积，MA Kui等[19]提出洪水庄组发育于深海大陆隆弱滞留缺氧—硫化环境。

沉积物是连接沉积盆地与造山带的重要纽带，性质与物源区的母岩组成、构造作用及气候条件密切相关[20]。物源分析揭示沉积物的物源区组成、地质演化和约束沉积盆地的构造环境，分析方法包括沉积学方法、碎屑成分分析、黏土矿物组成、轻矿物单矿物分析、重矿物分析、磁性矿物分析、矿物颗粒微形貌分析、地球化学元素测定、地球物理方法、化石与生物标志物分析及同位素测年[21-22]。沉积环境对有机质的输入和保存具有重要作用，进而影响优质烃源岩的发育，能否对其精确判别和恢复直接制约对沉积相和有机质的认识[23-24]。物源和沉积环境的变化导致生物生长的差异及有机质的富集，最终形成有机质丰度的层间差异[25]。物源区与沉积环境之间存在复杂的地球化学平衡，导致元素类型、丰度存在分异。其中，部分微量元素对物源区和沉积环境的变化尤为敏感，在元素含量分布和同位素组成上产生不同的地球化学响应[26-27]，可以从中提取保留在沉积物中的物源区构造、源岩类型和古环境信息，对物源和沉积环境进行反演。

笔者利用京西坳陷周口店地区洪水庄组微量元素和碳、氧同位素特征，分析洪水庄组物源特征及沉积环境，对物源区构造背景和源岩类型进行反演，研究沉积期古气候、古盐度和氧化还原条件，为华北板块中元古代古气候及古地理的重建和烃源岩的评价提供依据。

1 地质概况

京西坳陷位于华北北缘燕山地区，地处燕山山脉与太行山山脉交汇处，西靠密怀隆起，东临冀东坳陷，北接冀北坳陷，全区面积约为1.331 2×104km2(见图1)。

图1 京西坳陷周口店地区构造及采样点位置Fig.1 The structure and sampling location in the Zhoukoudian Area of Jingxi Depression

中元古代(1 800～1 400 Ma)，受哥伦比亚超大陆裂解影响，华北板块在北缘开始裂解并不断拉伸而形成燕辽裂陷槽[7]。燕辽裂陷槽整体呈NE—NEE向展布，自下而上沉积中元古界长城系、蓟县系和新元古界青白口系，地层厚度沿西北—东南向逐渐减薄，沉降中心位于蓟县—宽城一带。其中，京西坳陷在构造上隶属于燕辽裂陷槽，发育巨厚的中元古界沉积，包括长城系常山沟组、串岭沟组、团山子组、大红峪组、高于庄组，以及蓟县系杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组。中生代晚期，受燕山构造运动抬升影响，地层广泛出露地表。

在周口店地区，中元古界广泛发育，洪水庄组主要出露于黄山店、八角寨一带。其中，在八角寨剖面洪水庄组发育厚度为39.6 m，自下向上可分为三段，与下伏雾迷山组灰色中厚层白云岩和上覆铁岭组三段灰色中厚层白云岩呈整合接触。洪一段以大段粉晶—泥晶白云岩为主，含砂质；洪二段发育厚层黑色页岩，含黄铁矿颗粒；洪三段下部发育薄层泥晶白云岩，上部发育泥质白云岩与泥晶白云岩薄互层，含黄铁矿颗粒(见图2)。

图2 京西坳陷八角寨剖面洪水庄组岩性柱状图Fig.2 The stratigraphic column of Hongshuihuang Formation in the Bajiaozhai Section, Jingxi Depression

2 样品采集与测试方法

2.1 样品采集

样品采自京西坳陷北京市房山区周口店镇黄院西南八角寨剖面。该剖面洪水庄组发育完整，共采集样品32块(见图3)。其中，下部洪一段厚度为10.7 m，采集20块样品；中部洪二段厚度为19.3 m，采集7块样品；上部洪三段厚度为9.6 m，采集5块样品。采集新鲜样品，除去岩块表面杂质灰尘，经清洗晾干后将新鲜样品磨碎至200目以下，进行微量元素和碳、氧同位素测试，分析测试在核工业北京地质研究所完成。

图3 周口店地区八角寨洪水庄组剖面及岩样照片Fig.3 Field profile and sample photos of the Hongshuizhuang Formation from the Bajiaozhai Section in the Zhoukoudian Area

2.2 测试方法

微量元素测试在ELEMENT XR等离子体质谱仪(ICP-MS)中进行。首先，取50 mg样品置于封闭容器中，加入1.0 mL氢氟酸和0.5 mL硝酸，溶解后置于烘箱中加热24 h，温度控制在185 ℃。然后，将冷却的混合溶液置于电热板上蒸发，除去剩余的氢氟酸后，用硝酸密封溶解。最后，在ELEMENT XR等离子体质谱仪(ICP-MS)上对稀释溶液进行分析，利用外标法计算样品中微量元素的质量分数。测试过程参照GB/T 14506.30—2010《硅酸盐岩石化学分析方法 第30部分：44个元素量测定》标准，测试结果见表1。

表1 周口店地区洪水庄组微量元素测试结果

碳、氧同位素测定在气体同位素质谱分析仪中完成。首先，将10 g样品浸泡双氧水中除去有机质，之后用蒸馏水漂洗，收集沉淀并烘干。然后，将烘干样品置于真空条件下与100%磷酸水浴恒温反应，用冷冻法分离生成的水，收集纯净的二氧化碳气体。最后，采用MAT253气体同位素质谱分析仪进行质谱同位素分析，与标准样品比较后校正得到δ13C和δ18O数据。测试过程参照DZ/T 0184.17—1997 《碳酸盐矿物或岩石中碳、氧同位素组成的磷酸法测定》标准，分析结果采用PDB标准。

3 地球化学特征

3.1 微量元素

周口店地区洪水庄组微量元素在地层纵向序列上变化大，将其质量分数与平均上地壳质量分数(UC)[29]进行对比，反映各段微量元素的富集特征(见图4)。由图4可知：(1)洪一段和洪三段Zr、Th、Ta、Nb、U、Hf等高场强元素质量分数远低于上地壳的，出现强烈亏损，而洪二段出现轻度富集，反映洪一段、洪三段与洪二段在物源上具有差异；(2)洪水庄组喜干型元素Sr质量分数明显低于上地壳的(350×10-6)，说明沉积期京西坳陷周口店地区气候整体较为湿润，但Sr元素在洪二段亏损相对严重，喜湿型元素Cr、Cu、Rb仅在洪二段富集，反映洪水庄组沉积期气候出现波动，洪二段气候最为潮湿；(3)氧化敏感元素V和Mo在洪一段、洪三段出现亏损而在洪二段富集，说明洪水庄组水体环境差异较大，其中洪二段古水体还原程度更高；(4)洪一段、洪三段Ba平均质量分数分别为221.19×10-6、624.40×10-6；洪二段Ba平均质量分数为1 972.71×10-6，对比上地壳的550×10-6，洪二段富集程度极高，可能与相对高的生产力和陆源碎屑输入量有关。

图4 周口店地区洪水庄组微量元素蛛网Fig.4 The trace element cobweb of the Hongshuizhuang Formation in the Zhoukoudian Area

3.2 稀土元素

洪水庄组稀土元素分析(见表2)显示，洪一段w(∑REE+Y)介于(35.69～59.60)×10-6，平均为44.39×10-6；洪二段w(∑REE+Y)介于(199.06～259.66)×10-6，平均为230.51×10-6，高于北美页岩和澳大利亚后太古代页岩的平均值(195.12×10-6、210.82×10-6)；洪三段w(∑REE+Y)介于(15.56～72.54)×10-6，平均为37.91×10-6。总体上，洪水庄组稀土元素质量分数较高，但差异较大。洪一段和洪三段w(∑REE+Y)平均值虽低于北美页岩和澳大利亚后太古代页岩的[30-31]，也低于上地壳的(146.4×10-6)，但高于海相碳酸盐岩稀土总含量[32]；以页岩为主的洪二段w(∑REE+Y)平均值远超北美页岩和澳大利亚后太古代页岩的。

表2 周口店地区洪水庄组稀土元素测试结果

w(∑LREE)/w(∑HREE)能够反映洪水庄组轻、重稀土之间的分异程度。洪一段w(∑LREE)/w(∑HREE)介于0.91～1.41，平均为1.15，低于上地壳的(3.66)；洪二段w(∑LREE)/w(∑HREE)介于4.33～6.33，平均为5.17；洪三段w(∑LREE)/w(∑HREE)介于1.29～2.45，平均为1.87，略高于洪一段的。w(∑LREE)/w(∑HREE)反映洪水庄组整体表现轻稀土富集型特征，重稀土元素分馏程度低于轻稀土元素的，物源可能为碳酸盐岩、金伯利岩、酸性岩及其表生作用形成的碎屑岩。

洪水庄组球粒陨石标准化配分曲线显示，洪一段REE配分曲线表现为明显“右倾”的轻稀土富集型，轻稀土段斜率较大，重稀土段的平缓，属于轻稀土富集型，同时在曲线上显示强烈的Ce负异常和微弱的Eu负异常(见图5(a))。洪二段REE配分曲线表现轻稀土的强烈富集和重稀土的相对亏损，轻稀土段斜率陡，重稀土段的平缓，为轻稀土富集亏损型，Eu处呈现明显的“V”形，具有Eu负异常特征；Ce无异常或轻微正异常，与上地壳的配分模式一致(见图5(b))。洪三段REE配分曲线为轻稀土富集型，曲线明显“右倾”，轻稀土段斜率陡，重稀土段的平缓，Eu处呈现微弱的“V”形，存在轻微的Eu负异常，Ce基本正常(见图5(c))。

图5 周口店地区洪水庄组REE配分模式Fig.5 The REE distribution patterns of the Hongshuizhuang Formation in the Zhoukoudian Area

3.3 碳、氧同位素

洪水庄组碳、氧同位素存在明显的差异(见表3)。由表3可知，δ13C介于-7.00‰～1.40‰，平均为-1.17‰。其中，洪一段的介于1.00‰～1.40‰，平均为1.18‰；洪二段的介于-7.00‰～-1.30‰，平均为-4.15‰；洪三段的介于-2.40‰～-2.20‰，平均为-2.30‰。洪一段δ13C为弱正值，洪二段的出现负偏，洪三段的略有升高但整体依然保持负偏。

表3 周口店地区洪水庄组碳、氧同位素分析结果

δ18O介于-10.20‰～-4.30‰，平均为-6.72‰。其中，洪一段的介于-4.90‰～-4.30‰，平均为-4.63‰；洪二段的介于-8.50‰～-8.30‰，平均为-8.40‰；洪三段的介于-10.20‰～-6.90‰，平均为-8.40‰。总体上，洪水庄组δ18O呈现负值，低值集中在洪二段和洪三段。

4 讨论

4.1 物源区构造背景

对于碎屑岩，La、Th、Zr等高场强元素和Sc、Co等微量元素化学性质相对稳定，在风化、搬运和沉积过程中损耗低，受浅变质和轻微成岩作用的影响较弱，在沉积物中的差异主要受物源区化学组成的影响[33]。在不同的板块构造环境中，不同的物质组成导致母岩化学成分出现差异。因此，通过微量元素能够区分大洋岛弧、大陆岛弧、活动大陆边缘和被动大陆边缘等构造背景，有效传递物源区大地构造背景信息。

利用三角判别图解Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10、La-Th-Sc,可将样品中多种非迁移微量元素间的组合关系同各构造单元进行对比，对物源区构造背景作出合理解释，被广泛应用于物源区构造背景探讨[34-35]。Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10、La-Th-Sc判别图解(见图6)显示，洪水庄组样品在指示物源区构造背景中显示较好的一致性：洪二段页岩和洪三段泥质白云岩样品泥质质量分数较高，反映物源区构造环境为大陆岛弧；洪一段砂质白云岩和洪三段白云岩样品泥质质量分数低，几乎没有样品指示物源区构造背景为大陆岛弧，但具有明显向大陆岛弧区域偏移趋势。由于碎屑岩直接继承于母岩，化学成分更接近物源区，能够更好保存物源的原始信息。相较于以白云岩为主的洪一段和洪三段，洪二段页岩和洪三段泥质白云岩对物源区构造具有更好的指示意义，表明洪水庄组构造环境主要为大陆岛弧背景。

图6 周口店地区洪水庄组构造背景判别图解Fig.6 The discriminant diagrams of tectonic setting in the Hongshuizhuang Formation in the Zhoukoudian Area

4.2 母岩类型

应用Th、Co、Sc、Hf、Zr和REE等不活泼元素之间的组合关系研究沉积物母岩类型被证实可靠，并建立一系列判别图解[34-36]。其中，应用最为广泛的是Co/Th-La/Sc、La/Yb-REE 、Th/Sc-Zr/Sc、La/Th-Hf等判别图解(见图7)。

在Co/Th-La/Sc图解中，洪二段样品具有低而稳定的w(Co)/w(Th)和w(La)/w(Sc)，平均分别为1.04和2.71，反映源岩主要为长英质火山岩；洪一段和洪三段w(Co)/w(Th)和w(La)/w(Sc)变化大，与花岗岩、长英质火山岩、安山岩和玄武岩契合度较差，物源为非陆源岩浆岩贡献(见图7(a))。在La/Yb-REE图解中，洪水庄组样品集中度高，表明洪二段页岩碎屑物质来自酸性的花岗质岩(见图7(b))。在Th/Sc-Zr/Sc图解中，洪二段页岩反映碎屑物质来自上地壳长英质火成岩；洪一段和洪三段样品随碎屑成分的增加而明显趋向于长英质火山岩(见图7(c))。此外，在La/Th-Hf图解中，洪二段与长英质物源区的特征一致，并且与上地壳平均成分接近；洪一段和洪三段w(La)/w(Th)变化较大，w(Hf)极低，平均分别为0.27×10-6和0.31×10-6，远低于岩浆岩的下限(见图7(d))。由图7可知，洪二段与上地壳长英质火成岩特征相近，但与标准长英质火山岩的元素特征存在差距；洪一段和洪二段元素特征与岩浆岩的差异较大，但明显趋向于长英质火成岩的。这表明洪水庄组并非单一物源，碎屑物质主要来自上地壳长英质火成岩。其中，以页岩为主的洪水庄组主要为陆源贡献，海水贡献较低；洪一段和洪三段以白云岩为主，陆源贡献较少，仅有部分泥质质量分数较高的样品反映物源来自上地壳长英质火成岩体。

REE分配模式通常与源岩的一致，源岩类型可以在REE分配曲线上得以体现[37]。尽管REE质量分数有差异，但亲陆性物源表现为轻稀土富集、重稀土贫化的特征，w(Y)/w(Ho)较低，Eu有轻微的负异常；海相沉积物REE配分曲线属于轻稀土亏损、重稀土富集型，w(Y)/w(Ho)一般大于60[37-38]。洪水庄组REE球粒陨石标准化配分曲线为轻稀土富集型，具有明显“右倾”趋势，Eu出现微弱负异常，与陆源分配曲线的形式一致。洪一段w(Y)/w(Ho)介于 32.35～48.06，平均为40.34，远低于海相沉积物的下限，但高于上地壳平均值(27.50)。洪二段和洪三段w(Y)/w(Ho)更低，分别介于28.12～31.20、22.31～34.98，平均分别为29.95、28.24，接近上地壳的平均值。这表明洪水庄组物源具有多源性，洪一段物源既有海水贡献，也有陆源碎屑的贡献；洪二段和洪三段陆源贡献占比较高，海水贡献较少。

综上所述，洪水庄组物源具有明显的多源性，碎屑成分主要来自长英质物源区。其中，洪一段碎屑成分最低，海水贡献占比高于洪二段和洪三段的。洪二段主要为陆源贡献，母岩为长英质火山岩，在Co/Th-La/Sc、La/Yb-REE 、Th/Sc-Zr/Sc、La/Th-Hf图解中分布较为集中。在Co/Th-La/Sc、La/Yb-REE 、Th/Sc-Zr/Sc图解中，受海水贡献干扰，洪三段虽然化学特征变化较大，但明显趋向于长英质物源的，且泥质质量分数越高趋势越明显，反映碎屑物质来自长英质物源区。

4.3 沉积环境

4.3.1 古气候

气候条件发生改变，沉积物中的化学元素也做出相关响应，应用Rb、Cu、Fe等喜湿型元素和Sr、Ca、Mn等喜干型元素富集程度的波动性提取信息，是研究古气候的重要方法。在干旱炎热条件下，喜干型元素发生沉淀、富集，喜湿型元素溶解、迁移；在潮湿条件下相反[39]。

4.3.2 古盐度

w(Th)/w(U)与水体盐度呈负相关关系，在咸水沉积物中为低值，通常作为反映水体盐度的重要参数。在陆相淡水环境中w(Th)/w(U)大于7.00，在微咸水—半咸水环境中介于2.00～7.00，在咸水环境中小于2.00[44]。洪一段w(Th)/w(U)在1.81～4.94之间波动，变化较大，但总体上介于2.00～7.00，平均为3.42，为微咸水—半咸水环境。洪二段w(Th)/w(U)相对稳定，介于6.17～6.73，平均为6.37，为微咸水—半咸水环境，但水体盐度较洪一段的更低。洪三段w(Th)/w(U)介于1.97～2.99，平均为2.41，整体为微咸水—半咸水环境。w(Th)/w(U)反映洪水庄组整体处于微咸水—半咸水环境，但水体盐度出现高—低—高的变化，洪一段和洪三段水体盐度相对较高，而洪二段水体盐度低。

w(V)/w(Zr)是恢复水体盐度的有效指标，在淡水及微咸水中低于0.25，在半咸水中为0.25～0.40，海相咸水高于0.40[45]。洪水庄组w(V)/w(Zr)存在明显差异，洪一段介于0.73～4.25，平均为2.04；洪二段介于0.22～0.40，平均为0.33；洪三段介于0.83～2.79，平均为1.64。这说明洪水庄组水体盐度出现高—低—高的旋回变化，即洪二段水体盐度最低，洪三段水体盐度低于洪一段的。

碳、氧同位素也可以对水体盐度变化进行追踪。在对数百个样品进行碳、氧同位素分析的基础上，KEITH M L等提出与水体盐度呈正相关关系因数Z，Z=2.048×(δ13C+50)+0.498×(δ18O+50)[46]。洪一段Z介于126.91～127.62，平均为127.40；洪二段Z介于108.83～120.40，平均为114.62；洪三段Z介于117.51～118.95，平均为118.40。洪水庄组Z出现高—低—高的旋回变化，说明洪二段水体盐度相对更低，洪一段和洪三段水体较咸，且洪一段水体盐度高于洪三段的。

4.3.3 氧化还原条件

在不同氧化还原条件下，沉积水体中V、Ni的化学行为具有差异性，因此w(V)/w(Ni)和w(V)/w(V+Ni)可以表征古沉积环境的氧化还原情况[47-48]。通常情况下，w(V)/w(Ni)大于3.00，为还原环境；w(V)/w(Ni)介于1.90～3.00，为低氧环境。w(V)/w(V+Ni)介于0.84～0.89，反映水体分层性强，底层水体出现H2S的厌氧环境；w(V)/w(V+Ni)介于0.54～0.84，水体分层性中等，为厌氧环境；w(V)/w(V+Ni)介于0.46～0.60，水体为弱分层的贫氧环境；w(V)/w(V+Ni)低于0.46，反映水体无分层，以富氧的氧化环境为主[49]。洪一段w(V)/w(Ni)介于0.56～1.63，平均为0.88；w(V)/w(V+Ni)介于0.39～0.62，平均为0.46，表明洪一段沉积期水体具有弱分层性，以贫氧环境为主。洪二段w(V)/w(Ni)介于1.65～4.94，平均为3.15；w(V)/w(V+Ni)介于0.62～0.83，平均为0.74，表明洪二段底层水氧含量降低，水体为分层性中等的厌氧环境。洪三段w(V)/w(Ni)和w(V)/w(V+Ni)较洪二段的有所降低。其中，w(V)/w(Ni)介于0.66～1.05，平均为0.86；w(V)/w(V+Ni)介于0.40～0.51，平均为0.46。这表明洪三段古沉积水体环境与洪一段的相似，为弱分层、贫氧环境。

(δCe)N的变化也受氧化还原条件的影响，在自然条件下，Ce主要以可溶的Ce3+和难溶的Ce4+两种形式存在；在氧化条件下， Ce3+被氧化为Ce4+，Ce4+易被吸附于颗粒物而导致水体中出现负Ce异常，因此Ce的异常波动常常反映沉积水体氧化程度的变化[50]。洪一段、洪二段和洪三段(δCe)N平均分别为0.55、1.04、0.88，指示洪一段和洪三段发育于相对氧化的水体环境，而洪二段发育于相对还原的水体环境，且洪一段的氧化程度高于洪三段的。

Mo元素在地层纵向序列上的波动也证明洪水庄组古沉积水体的氧化程度出现旋回变化。在氧化条件下，Mo4+被氧化为Mo6+，形成溶解度较高的钼酸盐，导致地层中出现Mo亏损；在还原条件下，钼酸和钼酸盐中的Mo6+还原成Mo4+，在富含有机质和硫化物的地层中得以富集[51]。洪一段、洪二段和洪三段w(Mo)平均分别为0.69×10-6、4.75×10-6、2.19×10-6，远高于中国东部上地壳(0.60×10-6)和中国浅海沉积物的(0.52×10-6)，其中洪二段、洪三段已达中国东部沉积岩的7.91、4.21倍[52-53]，说明洪水庄组古沉积水体整体上偏还原条件，洪二段还原程度最高。

京西坳陷洪水庄组w(V)/w(Ni)、w(V)/w(V+Ni)、(δCe)N及w(Mo)的变化体现古沉积水体环境的变化：洪一段沉积期，水体较浅、分层性弱，以弱氧化—弱还原环境为主；洪二段沉积期，水体变深，分层性变为中等，出现厌氧环境；之后水体变浅，分层性下降，厌氧环境开始向贫氧环境转变，沉积发育洪三段。

总体上，京西坳陷周口店地区洪水庄组发育局限浅海相沉积。早期，受半潮湿气候和相对低的海平面影响，研究区主要出现贫氧、弱分层的半咸水环境，发育砂质白云岩。中期，气候相对潮湿，伴随海平面的上升，碳酸盐岩台地不断消亡，贫氧、弱分层的半咸水环境转变为厌氧、中等分层的微咸水环境。碎屑物质不断从大陆岛弧长英质物源区搬运至研究区，在深水环境下沉积而形成黑色页岩。晚期，在相对干旱的半潮湿气候下，海退作用使研究区重新转变为贫氧、弱分层的强滞留环境，在微咸水—半咸水中沉积形成泥质白云岩(见图8)。

图8 周口店地区洪水庄组沉积环境地球化学响应Fig.8 Geochemical response to the sedimentary environment of the Hongshuizhuang Formation in the Zhoukoudian Area

4.4 油气地质意义

有机质的富集通常受初级生产力和氧化—还原环境影响，而优质烃源岩往往发育于潮湿、还原的低能深水环境。相较于洪一段和洪三段，洪二段的物源特征与沉积环境更有利于有机质的富集，是古物源、古气候、古盐度、氧化还原条件共同作用的结果。

洪二段黑色页岩主要来源于陆源碎屑，碎屑物质增加的同时保证营养组分的输入和沉积物的堆积速率，营养组分的输入提高海洋初级生产力，适度的沉积速率有利于有机质的保存。相较于洪一段和洪三段，洪二段气候更加温暖湿润，不仅为生物的生长繁殖提供合适的温度和湿度，有利于有机质的产生；同时也增强物源区的风化作用，化学风化产生的生物营养组分通过相对活跃的河流作用运输到沉积区，促进生物的发育，从而提高初始生产力水平。此外，有机质主要保存于强还原—弱还原环境，在氧化环境下被氧化、消耗，相较于洪一段和洪三段，洪二段相对还原、分层性更强的水体环境为沉积物中的有机质提供良好的保存场所，表层原核生物产生的有机质在底部的还原水体中得以保存。水体盐度也对生物造成极大影响，洪一段和洪三段白云岩代表的高盐度水体不仅抑制生物个体的生长繁殖，也导致生物种类和生物群落的减少。洪二段水体盐度相对更低，能够提供合适的无机盐，对生物的发育起促进作用，同时洪三段的高盐度水体对洪二段有机质的沉积后保存更加有利。

5 结论

(1)京西坳陷周口店地区洪水庄组富集高场强元素和轻稀土元素，w(Y)/w(Ho)高于上地壳的平均值，反映洪水庄组物源不仅有海水贡献，也有陆源碎屑的贡献。其中，海水贡献主要集中于洪一段和洪三段，陆源贡献集中于洪二段页岩，碎屑物质来自大陆岛弧长英质物源区。

(2)周口店地区洪水庄组主要发育局限浅海相沉积，沉积环境出现旋回变化。w(Sr)/w(Cu)、w(Rb)/w(Sr)反映洪水庄组整体上处于潮湿气候，相较于洪一段和洪三段的半潮湿气候，洪二段气候更湿润。洪水庄组以半咸水—微咸水环境为主，洪二段水体盐度最低，洪三段水体盐度略低于洪一段的。w(V)/w(Ni)、w(V)/w(V+Ni)、(δCe)N、w(Mo)反映洪水庄组水体环境发生改变，洪一段、洪三段以弱分层、贫氧的弱氧化—弱还原环境为主，洪二段出现中等分层的厌氧环境。

(3)洪二段具备优质烃源岩发育的最佳地质条件。洪二段沉积时期，陆源输入量最高，气候温暖湿润，盐度最低，更适宜生物的生长繁殖，相对还原的底层水环境为有机质的保存提供良好场所。此外，洪三段的高盐度水体也利于洪二段有机质的沉积后保存。