黑龍江省孫吳縣四季屯盆地（5區(qū)）成煤時(shí)代與煤系地層劃分

蘇循新，金晶澤，付 鈺，梁德龍，馬青云，房習(xí)春，曹先舉，趙金凱

1.黑龍江省地質(zhì)博物館，黑龍江 哈爾濱 150090；2.黑龍江省煤田地質(zhì)勘察院，黑龍江 哈爾濱 150001

0 引言

黑龍江省孫吳縣四季屯盆地自1971年開(kāi)展地質(zhì)工作以來(lái)，尤其是2000年以前沒(méi)有對(duì)該區(qū)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的地質(zhì)工作，更沒(méi)有對(duì)煤系地層進(jìn)行深入的研究，區(qū)內(nèi)含煤地層時(shí)代稱(chēng)為早白堊業(yè)內(nèi)雖有共識(shí)，但依據(jù)尚不充分，區(qū)內(nèi)含煤地層確定為白堊系下統(tǒng)九峰山組（K1j）還是白堊系下統(tǒng)西崗子組（K1x）一直頗有爭(zhēng)議，更沒(méi)有明確定論和相關(guān)證據(jù)，而含煤巖組的劃分既有按層序地層學(xué)的角度，也有的按以往地層沉積旋回來(lái)劃分的，由于煤系地層的不確定性和含煤巖組劃分的不同，給基礎(chǔ)地質(zhì)工作和后期地質(zhì)報(bào)告編制工作帶來(lái)諸多不便，通過(guò)近年來(lái)黑龍江省孫吳縣四季屯盆地（5區(qū)）煤炭普查工作和黑龍江省孫吳縣四季屯盆地煤炭資源調(diào)查等工作的開(kāi)展，明確了本區(qū)含煤地層形成時(shí)代、地層命名和含煤巖組的劃分，解決了多年來(lái)懸而未決的問(wèn)題，為今后本地區(qū)地質(zhì)工作的開(kāi)展提供了地質(zhì)依據(jù)和確鑿證據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層

本區(qū)域地層分布由老至新分別為中生界白堊系下統(tǒng)龍江組、光華組、九峰山、甘河組、西崗子組、嫩江組，新生界新近系孫吳組、第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，見(jiàn)表1。

1.1.1 白堊系下統(tǒng)龍江組（K1l）

表1 區(qū)域地層表Table1 Regional stratigraphic table

該組主要巖性為安山巖及凝灰熔巖、凝灰?guī)r夾流紋巖，主要分布在本區(qū)域西南部，先鋒道班兩側(cè)，出露面積不大，其地層厚度在1 889.40 m，產(chǎn)葉肢介、介形蟲(chóng)、昆蟲(chóng)等熱河生物群化石。與上覆光華組地層呈平行不整合接觸關(guān)系。

1.1.2 白堊系下統(tǒng)光華組（K1gn）

該組主要巖性為酸性凝灰?guī)r、中性熔巖夾粘土巖、雜砂巖等，主要分布在本區(qū)中南部，虎山村北側(cè)，出露面積較小，控制地層厚度大于276.10m。其地層中產(chǎn)葉肢介、介形蟲(chóng)、昆蟲(chóng)等熱河生物群化石級(jí)珍珠巖、沸石等礦產(chǎn)。與九峰山地層呈平行不整合解除關(guān)系。

1.1.3 白堊系下統(tǒng)九峰山組（K1j）

該組為一套陸相火山碎屑巖沉積建造，巖性以沉積巖為主夾火山碎屑巖及玄武巖，產(chǎn)植物化石，平行不整合于甘河組厚層氣孔狀玄武巖之下。其下部以灰黑色泥巖、灰白色砂巖為主，夾凝灰砂巖、凝灰?guī)r和玄武巖，并夾多層薄煤層；上部以灰黑色泥巖、凝灰質(zhì)或粉砂質(zhì)泥巖為主，夾多層工業(yè)煤層及玄武巖和凝灰?guī)r、粉砂巖等，泥巖和粉砂巖中發(fā)育微層理，產(chǎn)植物化石。該組在本區(qū)沒(méi)有出露，目前控制其地層厚度大于600 m。

1.1.4 白堊系下統(tǒng)甘河組（K1g）

該組巖性主要為灰黑色、灰紫色、灰褐色和紅褐色的氣孔狀、杏仁狀玄武巖為主，主要分布在遜別拉河南岸，永勝風(fēng)場(chǎng)—黑虎山一帶，出露面積較大。其地層厚度大于800 m，與上覆地層西崗子組呈不整合接觸關(guān)系。

1.1.5 白堊系下統(tǒng)西崗子組（K1x）

該組地層為一套河湖相含煤碎屑沉積。其下部主要由灰白色礫巖、砂礫巖、粗砂巖至粉砂巖、泥巖和多層可采煤層組成；上部以礫巖、砂礫巖為主，夾細(xì)砂巖、粉砂巖、泥巖及局部可采煤層，產(chǎn)孢粉和植物化石?？刂频貙雍穸却笥?00 m，與上覆地層嫩江組呈整合接觸關(guān)系，與孫吳組呈不整合接觸關(guān)系。該組地層在本區(qū)沒(méi)有出露，地表被第四系和新近系孫吳組地層所覆蓋。

1.1.6 白堊系上統(tǒng)嫩江組（K2n）

該組巖性主要以灰黑色泥巖為主，夾灰白色、灰綠色細(xì)砂巖、粉砂巖，局部夾油頁(yè)巖，產(chǎn)豐富的介形蟲(chóng)、葉肢介及魚(yú)、雙殼類(lèi)等化石。主要分布在本區(qū)的南部和中東部地區(qū)，出露面積不大。其地層厚度大于1 000 m，與上覆地層孫吳組地層呈不整合接觸關(guān)系。

1.1.7 新近系上-中新統(tǒng)孫吳組（N1-2s）

該組巖性主要為松散的砂巖、礫巖、含礫粗砂巖等，該組巖性在本區(qū)出露面積很大，占據(jù)了本區(qū)約70%以上的面積，其地層厚度大于30 m。

1.1.8 第四系更新統(tǒng)玄武巖（βQ）

該組巖性主要為玄武巖和安山玄武巖，出露于本區(qū)東南部，沾河達(dá)北山北部一帶，出露面積不大，其厚度大于50 m。

1.1.9 第四系現(xiàn)代河流沖洪積層（Q）

該組分為更新統(tǒng)（Qp）和全新統(tǒng)（Qh）,其巖性主要有碎石、砂礫和粘土等，主要分布于遜別拉河及其支流、溝谷兩岸，出露面積較大，地層厚度一般大于5 m。

本區(qū)域地層分布詳見(jiàn)圖1。

1.2 構(gòu)造

本區(qū)地處興安嶺—內(nèi)蒙地槽褶皺區(qū)，大興安嶺地槽褶皺系，小興安嶺—松嫩地塊的東北部，烏云—結(jié)雅新斷陷帶的西緣。

早燕山亞旋回早期（J1），區(qū)域上表現(xiàn)為強(qiáng)烈的斷裂和與之相伴的巖漿活動(dòng)，如在沐河—科洛—西崗子一帶北東向斷裂，沿?cái)嗔延行X山等超基性巖侵入，并伴有北西向右旋斷裂，其中沿光華中斷陷西緣形成中侏羅統(tǒng)含煤碎屑建造；中燕山亞旋回早期(J3)，沿北北東或北東向斷裂構(gòu)成了斷續(xù)線性火山噴發(fā)帶,在其晚期（K1）形成光華中斷陷帶、松嫩中央坳陷帶、茅欄河坳陷帶及西崗子等火山帶（或盆地），噴發(fā)間歇期局部形成成煤盆地；晚燕山亞旋回期（K1-K2）是松嫩中斷（坳）陷帶早期斷陷—大型坳陷開(kāi)始萎縮時(shí)期，晚白堊世當(dāng)松嫩中斷（坳）陷帶進(jìn)入大型坳陷階段時(shí)，沿黑龍江岸開(kāi)始發(fā)育另一個(gè)斷陷盆地，但規(guī)模不大。

圖1 黑龍江省孫吳縣四季屯區(qū)煤炭普查（5區(qū)）區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geologic map of coal general survey of Sijitun basin (area fifth) in Sunwu County, Heilongjiang Province

1.3 巖漿巖

此區(qū)在晚二疊世末—早三疊世地殼開(kāi)始抬升，伴有斷裂活動(dòng)火山噴發(fā)，最后以陸相雜色堆積，宣告陸緣活動(dòng)結(jié)束；晚三疊世，強(qiáng)烈的印支運(yùn)動(dòng)使整個(gè)地塊范圍卷入陸內(nèi)造山，巖層褶皺、斷裂發(fā)育，重熔巖漿噴發(fā)，或者成為基巖。褶皺及花崗巖帶主要呈北東—北北東向延伸，燕山運(yùn)動(dòng)早期的堿長(zhǎng)花崗巖構(gòu)成了本區(qū)的沉積基底，受后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，基底波動(dòng)起伏，有的地段基底裸露；另外喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)晚期，新近紀(jì)期后局部形成的斷凹陷或延斷裂巖漿間歇性溢流，第四系更新統(tǒng)玄武巖就形成于此。

2 成煤地質(zhì)時(shí)代與含煤巖組劃分

2.1 成煤地質(zhì)時(shí)代及含煤地層命名依據(jù)

2.1.1 孢粉化石組合鑒定報(bào)告

根據(jù)本區(qū)孢粉化石鑒定報(bào)告，該報(bào)告由中科院南京地質(zhì)古生物研究所出具，鑒定人為黎文本研究員等。報(bào)告對(duì)黑龍江省煤田地質(zhì)勘察院2013年8月送檢的19件樣品，共計(jì)9個(gè)鉆孔不同深度的樣品進(jìn)行了分析、鑒定，并指出孢粉化石組合產(chǎn)出時(shí)代為早白堊世，具體時(shí)階為巴雷姆—阿普特—阿爾布期，僅有2件樣品孢粉化石鑒定時(shí)階為歐特里夫—巴雷姆期，報(bào)告并且進(jìn)一步指出孢粉化石組合產(chǎn)出層位相當(dāng)于伊敏組；經(jīng)與《黑龍江省巖石地層》比對(duì)，早白堊世伊敏組相當(dāng)于黑龍江省的早白堊世西崗子組地層，另根據(jù)1993年出版的《黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志》，其中也已將黑河市三道溝組并入西崗子組，且指出西崗子組對(duì)應(yīng)伊敏組；從地層形成時(shí)階上分析，早白堊世西崗子組地質(zhì)年代形成時(shí)階在巴雷姆階中期以后至阿普特全階至阿爾布階晚期，時(shí)階跨度較長(zhǎng)，歐特里夫階至巴雷姆階是早白堊世甘河組和西崗子組的形成時(shí)期，而早白堊世九峰山組形成時(shí)期為歐特里夫階，因此可以從孢粉化石組合鑒定時(shí)階確定本區(qū)成煤地質(zhì)時(shí)代和西崗子組的命名依據(jù)。

2.1.2 化石鑒定報(bào)告

根據(jù)本區(qū)采集的化石鑒定分析報(bào)告，報(bào)告對(duì)黑龍江省煤田地質(zhì)勘察院送鑒的黑龍江省四季屯（5區(qū)）煤炭普查階段的3枚化石樣進(jìn)行了鑒定，其中有2枚為動(dòng)物化石，化石樣品分別采自ZK12-19號(hào)鉆孔438.00 m和ZK12-5號(hào)鉆孔565.00 m處，1枚為植物化石，化石樣品采自ZK12-10號(hào)鉆孔697 m處，動(dòng)物類(lèi)化石名稱(chēng)分別為A rguniella cf .Ventricosa Kolesnikov(額爾古納蚌)和Marine Bivalve Fossil（海相雙殼類(lèi)化石），由于后者保存不夠完好，沒(méi)有見(jiàn)到其背部，特別其中的耳部構(gòu)造，很難確定它的具體分類(lèi)單元，但產(chǎn)出時(shí)代主要為Apian(阿普第階)；另一枚植物化石名稱(chēng)為Podozamites(蘇鐵杉)，系裸子植物，其在中生代中晚期大量繁殖，其化石產(chǎn)出地質(zhì)時(shí)代為早白堊世，產(chǎn)出層位可與黑龍江省東部地區(qū)的白堊期早期城子河組“前后”對(duì)比。動(dòng)物化石由中科院南京地質(zhì)古生物研究所沙金庚研究員鑒定，植物化石鑒定人為吉林大學(xué)古生物學(xué)與地層學(xué)研究中心孫春林教授，經(jīng)與1993年出版的《黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志》比對(duì)，阿普第—西諾曼期為西崗子組的形成地質(zhì)時(shí)代，化石鑒定報(bào)告給出的成煤地質(zhì)時(shí)代為早白堊世也是沒(méi)有問(wèn)題的，層位對(duì)比也給出了空間。

2.1.3 區(qū)域地層揭露巖性

根據(jù)本區(qū)域以往煤田地質(zhì)勘查施工鉆孔揭露巖性情況分析，本普查區(qū)施工的32個(gè)鉆孔揭露巖性與鄰區(qū)孫吳縣四季屯6A區(qū)塊煤炭預(yù)查階段及四季屯盆地煤調(diào)項(xiàng)目施工鉆孔揭露巖性具有相同的地質(zhì)特征，與本區(qū)西北部的黑河市西崗子煤調(diào)區(qū)施工鉆孔揭露巖性也具有一致性，較為明顯的是底部都有沉積的凝灰質(zhì)礫巖、角礫巖等，發(fā)育多層薄厚不等的較純的凝灰?guī)r，其中8號(hào)煤層下部的凝灰?guī)r全區(qū)大部分發(fā)育，而且有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層中夾矸為凝灰?guī)r或凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖，有的鉆孔下部揭露白堊系下統(tǒng)甘河組安山玄武巖，有的鉆孔打到基底花崗巖；而黑龍江省黑河市黑寶山—木耳氣煤田和黑龍江省呼瑪縣椅子圈煤礦區(qū)的白堊系下統(tǒng)九峰山組（K1j）巖性粒度略細(xì)，粗、中、細(xì)和粉砂巖、泥巖等層段沉積相對(duì)較厚，雖其上部和底部也均以礫巖為主，但凝灰質(zhì)物質(zhì)較少，且凝灰?guī)r僅有1層較為發(fā)育，即Ⅱ上1號(hào)煤層上部有一質(zhì)地較純的薄層凝灰?guī)r是本區(qū)的標(biāo)志層，厚度一般在0.2～0.6 m之間，施工鉆孔尚未揭露基底及其巖性；另外一個(gè)明顯特點(diǎn)是在地層在成巖上，西崗組地層巖石膠結(jié)較為松軟，巖石致密程度不如九峰山組地層巖石堅(jiān)硬，且多數(shù)巖石暴露地表一段時(shí)間后自然風(fēng)化較為嚴(yán)重，而九峰山組地層巖石卻不明顯，抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)，如黑河市黑寶山露天煤礦剝離的巖石多年后仍較為堅(jiān)硬，這是西崗子組和九峰山組地層在巖石成巖上的一個(gè)顯著特點(diǎn)，因此從巖性對(duì)比上也為本區(qū)煤系地層的確定提供了佐證。

2.1.4 資料收集

根據(jù)《黑龍江省孫吳縣四季屯盆地煤炭資源調(diào)查報(bào)告》，報(bào)告指出通過(guò)該調(diào)查工作采集的9件孢粉樣品鑒定后，與大慶油田有限責(zé)任公司在本區(qū)域施工2口油田地質(zhì)井所采樣品鑒定報(bào)告進(jìn)行了分析對(duì)比，結(jié)論均為本區(qū)成煤地質(zhì)時(shí)代為早白堊世，含煤地層為西崗組，與5區(qū)孢粉化石鑒定結(jié)論吻合的。承上所述，依據(jù)本區(qū)孢粉化石組合鑒定、古生物化石鑒定和本區(qū)域不同勘查區(qū)塊地層巖石成巖特點(diǎn)等方面的對(duì)比分析，闡明了本區(qū)地層形成時(shí)代和地層確定的依據(jù)。黑龍江省孫吳縣四季屯盆地（5區(qū)）成煤地質(zhì)時(shí)代為早白堊世（K1），含煤地層為白堊系下統(tǒng)西崗子組（K1x），其地層時(shí)代的確定和含煤地層的命名依據(jù)是較為充分的，可以作為后期開(kāi)展地質(zhì)工作的依據(jù)。

2.2 含煤巖組的劃分

根據(jù)層序沉積地層學(xué)原理，將下白堊下統(tǒng)西崗子組（K1x）按其地層沉積特征和煤層賦存規(guī)律等可分為上中下3個(gè)巖性段，上部砂礫巖段、中部含煤段和下部礫巖段，現(xiàn)分述如下：

2.2.1 上部砂礫巖段（K1x3）

是指新近系中—上新統(tǒng)孫吳組砂礫巖段的底部至3號(hào)煤層頂板粉細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖的頂部之間的層段巖石，其厚度一般在160～400 m之間，平均厚度在260 m左右，其揭露巖性主要為大段含礫粗砂巖夾薄層礫巖、粉細(xì)砂巖、泥巖和煤線等，且其所夾薄層礫巖、粉細(xì)砂巖、泥巖多為互層產(chǎn)出且無(wú)明顯沉積規(guī)律，所夾煤線由南向北逐漸增厚，自四季屯盆地6A區(qū)塊至5區(qū)隨著沉積環(huán)境的影響已形成煤層并有局部可采點(diǎn)，含煤層2層及以上，自上而下編號(hào)為分別1、2號(hào)。該段在本區(qū)由南向北，由東向西，即從6A區(qū)塊至5區(qū)、自5區(qū)至3區(qū)塊方向其厚度逐漸增大，本區(qū)西部鉆孔ZK12-8號(hào)鉆孔，揭露其沉積地層厚度在850 m左右，但該段在本區(qū)南部鄰區(qū)6A區(qū)塊（ZK12-02和ZK12-04號(hào)鉆孔）以東由于受到后期地層隆起和剝蝕。該段主要巖性特點(diǎn)是砂巖成分中粗粒較多，巖石膠結(jié)較為疏松，巖芯破碎不完整。

2.1.2 中部含煤段（K1x2）

是指3號(hào)煤層頂板的粉、細(xì)砂巖或泥質(zhì)粉砂巖至8號(hào)層下部之間的層段巖石，其沉積厚度一般在220～400 m之間，平均沉積厚度在320 m。該段是本區(qū)的主要含煤層段，巖性主要有細(xì)砂巖、粉砂巖、含礫粗砂巖、泥巖、炭頁(yè)巖夾煤層等，此段含煤層數(shù)達(dá)10層之多，自上而下編號(hào)分別為3、4、5、6、7、8、9、10和10下號(hào)煤層?？偟膩?lái)看本區(qū)中部含煤段沉積厚度由南向北，由東向西逐漸增厚，此段富產(chǎn)孢粉化石組合和古生物化石。孢粉化石組合主要為苔蘚、蕨類(lèi)植物孢子如Cyathidites minor,Leiotriletes sp., Sphagnumsporites antiquasporites,Gleicheniidites senonicus, Lygodiumsporites subsimplex, Osmundacidites wellmanii, O.scanicus,Verrucosisporites scitulus, Apiculatisporis sp.,Baculatisporites comaumensis, Neoraistrickia robusta, Leptolepidites verrucatus, Leptolepidites sp., Concavissimisporites asper, Lycopodiumsporites sp., Foveosporites canaris, Cicatricosisporites amalocostriatus, C.minor C.tarsus, C.sp.,Contignisporites glebulaentus, Polycingulatisporites irregularis, Foraminisporis asymmetricus,Triporoletes singularis, T, reticulates,Densoisporites velatus, Laevigatosporites ovatus和 裸 子 植 物花粉如Cycadopites sp., Classopollis annulatus,Perinopollenites granulates, Concentrisporites fragilis, Cerebropollenites mesozoicus,Dacrycarpites australiensis, Caytonipollenites pallidus, Protoconiferus funarius, Protopionus sp.,Protopicea cerina, Pseudopicea magnifica, Cedripites microsaccoides, Pinuspollenites sp., Piceaepollenites exillioides, P.omoriciformis, Abiespollenites diversus,Podocarpidites ornatus, P.sp.，古生物化石目前打到的有額爾古納蚌（Arguniella cf .Ventricosa Kolesnikov）海相雙殼類(lèi)化石（Marine Bivalve Fossil）和蘇鐵杉 (Podozamites)。在本區(qū)東南部由于受后期地殼隆起和構(gòu)造影響，本組第3、2段剝蝕，直接被新近系中—上新統(tǒng)孫吳組所覆蓋，本段夾有多層凝灰?guī)r和凝灰質(zhì)礫巖、凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖等含有凝灰質(zhì)物質(zhì)的砂巖，這說(shuō)明本區(qū)在成煤時(shí)代曾有多期次的火山活動(dòng)現(xiàn)象，火山活動(dòng)所帶來(lái)的火山灰及其產(chǎn)物凝灰?guī)r成為了本區(qū)的標(biāo)志層之一。

2.1.3 下部礫巖段（K1x1）

是指8號(hào)煤層底部的凝灰質(zhì)礫巖或凝灰質(zhì)角礫巖至基巖（花崗巖或甘河組安山玄武巖）之間的層段巖石，該段其厚度一般在30～145 m之間，平均厚度在104 m左右，其主要巖性為較純的大段凝灰質(zhì)火山角礫巖、礫巖或含礫粗砂巖，個(gè)別鉆孔夾有薄層凝灰質(zhì)粉細(xì)砂巖、泥巖等，該段在第10勘探線以南，走Ⅱ勘探線以東至ZK12-11號(hào)孔東南，由于受到基底隆起和后期構(gòu)造等作用，其3、2段已完全剝蝕直接被新近系中-上新統(tǒng)孫吳組所覆蓋。該段的一個(gè)顯著特點(diǎn)是巖石中多含有凝灰質(zhì)物質(zhì)，巖石粒度較2段、3段均明顯變粗，巖石礫徑一般在10～50 mm之間，礫石磨圓度不佳，呈棱角狀和次棱角狀，礫石成分以安山巖、安山玄武巖和花崗巖等為主，礫石膠結(jié)程度不佳，且?guī)r芯較破碎。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述通過(guò)黑龍江省孫吳縣四季屯盆地（5區(qū)）煤炭普查工作，并參考鄰區(qū)近年來(lái)煤炭地質(zhì)勘查專(zhuān)項(xiàng)工作和有關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)本區(qū)成煤地質(zhì)時(shí)代、含煤地層的命名及巖性組合等特征進(jìn)行了分析、比對(duì)和論述，證明了本區(qū)成煤地質(zhì)時(shí)代為早白堊世（K1）、含煤地層為白堊系下統(tǒng)西崗組（K1x）及該地層劃分為3個(gè)巖性段。5區(qū)含煤地層的確定和含煤巖組的初步劃分為本區(qū)所在的孫吳縣四季屯盆地及周邊地區(qū)成煤地質(zhì)時(shí)代、地層命名及劃分提供了地質(zhì)依據(jù)。

[1]黑龍江省煤田地質(zhì)勘察院.黑龍江省孫吳縣四季屯區(qū)（5區(qū)）煤炭普查地質(zhì)報(bào)告[R].2014.

[2]黑龍江省煤田地質(zhì)勘察院.黑龍江省西崗子盆地南部區(qū)塊煤炭資源調(diào)查報(bào)告[R].2013.

[3]黑龍江省煤田地質(zhì)物測(cè)隊(duì).黑龍江省孫吳縣四季屯盆地煤炭資源調(diào)查報(bào)告[R].2014.

[4]黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.黑龍江省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1993.

[5]黑龍江省地質(zhì)礦產(chǎn)局.黑龍江省巖石地層[M].北京：地質(zhì)出版社，1997.