黑龍江省煤炭資源分布特征成礦演化及資源潛力

張金彪 王文娟 李東鎖 毛珂 謝尚曉 王曉永

（黑龍江省自然資源調查院 黑龍江哈爾濱 150000）

0 引言

煤炭是我國主體能源和重要工業(yè)原料。為摸清煤炭資源家底，挖掘資源潛力，系統(tǒng)研究國內各成煤期及含煤盆地煤炭聚集和賦存規(guī)律，2006—2013 年我國實施了全國煤炭資源潛力評價工作。通過以GIS 技術為核心的多種地學信息集成研究方法，對我國各省煤炭資源開展科學預測和評價，成果豐碩，產生了重大的經濟效益、社會效果和環(huán)境效應［1-4］。諸多學者系統(tǒng)歸納總結了煤炭資源預測理論、方法，以省級煤炭資源預測為基礎，以礦區(qū)、遠景區(qū)或煤田為單元，開展了不同層次的煤炭資源預測工作，提出了大量預測區(qū)，結果表明各省區(qū)差異明顯，但煤炭資源潛力巨大［1，5-12］。

黑龍江省屬于能源比較豐富地區(qū)，在國內占有比較重要的地位。黑龍江省一次能源（原煤、原油、天然氣和水能）探明總資源儲量為259.97 億t 標準煤，其結構為原煤67.8%，原油31.15%，天然氣0.31%，水能0.70%，可知煤炭資源在黑龍江省能源結構中占有絕對優(yōu)勢地位［13］。2007—2013 年，黑龍江省煤田地質局在第3 次煤田預測成果（全國煤炭資源預測與評價）基礎上，在全省劃分106 個沉積盆地，對50 多個不同時代含煤盆地14 個含煤地層組進行煤炭資源潛力評價預測［14］，在18 個盆地及區(qū)塊開展了一系列煤炭資源調查驗證工作，也取得很好找煤成果［15］。

本文系統(tǒng)歸納全省煤炭資源分布特征，分析煤炭資成礦源潛力，為科學規(guī)劃煤炭產業(yè)布局、合理開發(fā)利用煤炭資源提出工作建議。

1 賦煤帶的劃分及其特征

黑龍江省內可劃分為3 大賦煤帶6 個亞帶，它們分別為漠河（-海拉爾）斷陷賦煤亞帶、大興安嶺斷隆賦煤亞帶、黑河-松嫩斷陷賦煤亞帶、張廣才嶺斷隆賦煤亞帶、三江-穆棱河斷坳賦煤亞帶、完達山推覆造山帶賦煤亞帶（圖1）。黑龍江省境內古生代屬西伯利亞聚煤域，僅發(fā)育1 個含煤地層組珍子山組，位于三江-穆棱河斷坳賦煤亞帶［2］。中生代屬東北賦煤區(qū)（表1），為黑龍江省重要成煤期。新生代屬西環(huán)太平洋聚煤域，可劃分為2 個聚煤帶，主要為坳陷（擠壓）賦煤區(qū)、斷陷（拉分）賦煤區(qū)（表2）。

表1 黑龍江省中生代賦煤單元區(qū)劃表

表2 黑龍江省新生代賦煤單元區(qū)劃表

圖1 黑龍江省賦煤單元區(qū)劃及沉積盆地分布圖

2 煤的時空分布特征

2.1 含煤地層時代分布特征

黑龍江省共發(fā)育有含煤地層28 個組，其中石炭-二疊系有含煤地層1 個，珍子山組（C2P1z）；侏羅系發(fā)育有含煤地層5 個，為繡峰組（J3K1x）、二十二站組（J3K1e）、漠河組（J3K1m）、萬寶組（J2w）、七林河組（J2q）；白堊系含煤地層眾多，分布廣泛，各賦煤帶均有發(fā)育。白堊系發(fā)育有九峰山組（K1j）、西崗子組（K1x）、建興組（K1jx）、淘淇河組（K1t）、裴德組（K1p）、云山組（K1y）、珠山組（K1z）、滴道組（K1d）、城子河組（K1c）、穆棱組（K1m）、猴石溝組（K1h）和永安村組（K2yn）、太平林場組（K2tp）、富鐃組（K2f）、珍寶島組等15 個地層組；古近系發(fā)育有烏云組（E1w）、依安組（E2-3yn）、虎林組（E2-3h）、永慶組（E2-3y）、達連河組（E2-3d）、寶泉嶺組（E2-3b）等6 個地層組；新近系發(fā)育有富錦組（N1-2f）1 個地層組［16］。

2.2 含煤地層空間分布特征

（1）石炭-二疊系（C-P）。含煤地層珍子山組零星分布在黑龍江省東部密山市、寶清縣及富錦市，歸屬三江-穆棱河賦煤帶。珍子山組屬陸相沉積，沿佳木斯古陸塊呈北北東向展布，并根據饒河地區(qū)的外來巖塊見有二疊系類化石的灰?guī)r，判斷本區(qū)珍子山組為1 個距離海洋較近的陸相含煤地層。

（2）侏羅系（J）。含煤地層額木爾河群繡峰組、二十二站組、漠河組分布于黑龍江省漠河市、塔河縣北部，為1 套巨厚的陸相沖積扇-湖泊沉積，屬漠河賦煤帶。漠河盆地與俄羅斯境內烏蘇孟盆地相連，在那里見有海相和陸相沉積，為俄羅斯的1 個重要含煤盆地。萬寶組分布于龍江縣，在內蒙興安盟扎賚特旗、布特哈旗也有分布，屬大興安嶺賦煤帶。為小型山間盆地含煤沉積。七林河組分布于嫩江縣、黑河市西部，屬黑河-松嫩賦煤帶，也屬小型山間盆地。因此，侏羅系含煤盆地分布于黑龍江省西部，其它地區(qū)未見。

（3）白堊系（K）。含煤地層分布廣泛，九峰山組分布于漠河市、呼瑪縣、黑河市、嫩河縣、訥河縣、甘南縣、龍江縣、齊齊哈爾市、遜克縣、孫吳縣及嘉蔭縣等黑龍江省中西部地區(qū)，分屬漠河賦煤帶、大興安嶺賦煤帶和黑河-松嫩賦煤帶。白堊系龍瓜溝群裴德組、云山組、珠山組，主要分布在勃利盆地東部，虎林縣、密山市、寶清縣、饒河縣等黑龍江省東部地區(qū)。白堊系雞西群分布于雞西市、穆棱市、雞東縣、七臺河市、勃利縣、雙鴨山市、鶴崗市、蘿北縣、集賢縣、綏濱縣及林口縣、東寧縣、樺南縣等地，屬三江穆棱河賦煤帶。珍寶島組僅分布于饒河縣、虎林市，屬完達山造山帶，歸屬于三江穆棱河賦煤帶。建興組分布于綏棱縣、巴彥縣、木蘭縣等地，屬張廣才嶺賦煤帶和黑河-松嫩賦煤帶。西崗子組分布于黑河市及孫吳縣，屬黑河-松嫩賦煤帶。永安村組、太平林場組、富饒組，主要分布在嘉蔭縣北部黑龍江邊，出露面積很小，屬黑河-松嫩賦煤帶。

（4）新生界古近系-新近系（E+N）。古近紀含煤地層烏云組主要分布于嘉蔭縣及五大連池市，歸屬于黑河-松嫩賦煤帶。虎林組主要見于敦密斷裂帶及其附近，分布于雞東縣、密山縣、虎林市等地，近年來把寶清縣及富錦市、撫遠縣等地相關含煤地層也對比為虎林組，主要歸屬于三江-穆棱河賦煤帶。寶泉嶺組主要見于佳依地塹及其附近，分布于蘿北縣、佳木斯市、湯原縣、依蘭縣、方正縣、延壽縣、尚志市、五常市佳依地塹南部方正斷陷、勝利斷陷、山河斷陷，歸附于張廣才嶺賦煤帶，北段名山斷陷、湯原斷陷歸附于三江-穆棱河賦煤帶。達連河組主要見于佳依地塹及其附近，分布同寶泉嶺組。依安組主要分布于松嫩盆地西部，克山縣、依安縣、拜泉縣、林甸縣等地，歸屬于黑河-松嫩賦煤帶。

新近系富錦組分布于佳依地塹帶及以東地區(qū)，佳依地塹中本組稱道臺橋組，不含煤，分別歸屬于張廣才嶺賦煤帶和三江-穆棱河賦煤帶（圖2）。

圖2 黑龍江省煤系地層分布圖（露頭）

3 主要含煤沉積盆地與演化

3.1 晚元古代末期-早侏羅世

興凱湖區(qū)是以中-新元古界結晶基底，并經過早期陸內裂陷與閉合，而形成堅實固結的穩(wěn)定地塊。地塊分化始于晚古生代，到了早中生代局部地區(qū)再生為地槽。

晚石炭-早二疊世，陸區(qū)發(fā)生斷塊坳陷，形成了火山碎屑巖建造和含煤碎屑巖建造，總厚度達1 300 m。所含化石以安加拉植物群分子為主，根據厚達十幾米的煤層，推測當時處于濱海潮濕溫暖環(huán)境。主要含煤沉積盆地有珍子山盆地和迎門山盆地。

3.2 早侏羅世期-早白堊世中期

興安嶺區(qū)包括大、小興安嶺及張廣才嶺地區(qū)，與興凱湖區(qū)的主要差異，表現(xiàn)在沒有海相沉積。

晚侏羅世-早白堊世，在長期處于隆起的額爾古納古陸北部，發(fā)育上黑龍江坳陷，接受了陸相的河-湖相沉積，總厚度5 069～8 315 m，坳陷西部沉降約5 000 m，東部達10 000 m。

繡峰組為粗碎屑巖夾少量粉砂巖、泥巖及煤線，厚度一般1 000 m 左右，最大3 046 m。自下而上為河流相、河漫灘相過渡為湖泊邊緣相，含喜溫多雨的古銀杏類植物群及淡水動物組合。

二十二站組為灰-灰綠色調中粗粒長石巖屑砂巖、泥質粉砂巖及粉砂巖，韻律發(fā)育，厚900～2 100 m，屬河流、湖泊邊緣相快速堆積，穩(wěn)流期發(fā)育淡水雙殼及腕足動物，植物群同上。

漠河組為礫巖、砂巖、粉砂巖、泥質巖夾薄煤，韻律發(fā)育，厚度3 171 m。屬河流沼澤相，巖層厚度比較穩(wěn)定，顯示沉降幅度趨小，植物群同上，無動物化石。

此期，在大興安嶺褶皺帶的局部地區(qū)，也產生了一些小型坳陷，堆積以河流相為主的粗碎屑巖［17］，其厚度不大，萬寶組厚度665 m，七林河組厚741～1 010 m。

早白堊世中期，可能是由于庫拉-太平洋板塊與東亞大陸相互作用和地幔上隆，發(fā)生了一系列大規(guī)模的，以北北東向為主的斷裂，導致了中基性-中酸性巖漿噴發(fā)與侵入，同時形成了一系列成煤盆地。

早白堊世早中期，火山噴發(fā)遍及整個大、小興安嶺。龍江組以中性火山巖為主，厚1 312 m。光華組下部為酸性凝灰?guī)r、凝灰?guī)r夾油頁巖、黏土巖；上部熔巖為主，次流紋巖發(fā)育，產熱河生物群，厚400～1 600 m。強烈的火山噴發(fā)之后，是九峰山組含煤碎屑巖沉積，分布在額木耳山火山噴發(fā)帶兩側，為正常沉積夾凝灰?guī)r和煤層組成，厚714 m。最末噴發(fā)的是甘河組，以基性為主的中基性火山巖，厚幾十米到800 m。西崗子組為河湖相含煤碎屑巖建造，分布局限，厚685 m。

在伊春-張廣才嶺地區(qū)，早白堊世火山巖不甚發(fā)育，相當于龍江組的板子房組為安山巖及其凝灰熔巖，厚657 m。之后是山間盆地河流相、洪積相，間有湖泊相沉積，部分地區(qū)夾薄煤層群，厚度可達1 920 m，相當于城子河組-穆棱組。

興凱湖區(qū)：晚侏羅世-早白堊世，在烏蘇里江左岸，沉積了海相碎屑巖；而在勃利盆地南緣，出現(xiàn)了北東東向展布的狹長坳陷帶，沉積了裴德組下部含煤碎屑巖建造，厚度363 m，后來坳陷發(fā)展為斷陷，沉積形成了含煤火山碎屑巖建造，厚度248 m。

在早白堊世早期，受世界性海侵影響，海水自東向西侵漫而來，在斷陷較深的洼地，沉積了細碎屑巖及厚層狀泥巖，隨著斷陷內沉積物的不斷加積和邊緣斷裂不時活動，沉積了含凝灰質碎屑巖。在斷陷較淺部位，因水下沖刷，沉積不發(fā)育。因此，七虎林河組沿著橫向頗不連續(xù)。沉積物的不斷充填，是海水漫溢，漸漸超出斷陷范圍，向北漫淹濱岸沼澤及湖泊。

此時，在雞西北部的滴道一帶，處于濱岸陸上坳陷，堆積了粗碎屑巖積火山巖，局部安山巖爆發(fā)，因其處于近岸溫濕環(huán)境，植物茂盛，形成了含煤建造。隨著坳陷范圍不斷擴大，海水繼續(xù)向北、向西擴展，形成了海陸交互相煤碎屑巖建造。盆地東部為以海相為主的云山組，厚度388 m，而西部陸相漸增，煤層厚而層數多，直至被陸相取代。

同時，長期處于穩(wěn)定上隆，經受剝蝕的佳木斯隆起帶及其西緣牡丹江斷裂活動頻繁，形成了一系列斷陷盆地，構成黑龍江省東部近海陸相含煤區(qū)。其中盆地軸向北東東的雞西、穆棱、勃利坳陷，北西西向的雙鴨山坳陷及北北東向的鶴崗坳陷規(guī)模較大，形成了良好的成煤盆地，其內沉積的含煤巖系有城子河組、穆棱組。

城子河組，底部有不穩(wěn)定的礫巖層，常超覆于盆地周緣前寒武系變質巖系之上，巖石組合以灰、灰白色中細、粗粒正常陸相沉積為主，含少量凝灰質巖石，含煤性良好，厚度527 m。

穆棱組，系陸相粒度較細的粉砂巖、泥質巖和凝灰?guī)r組成，夾多層煤，但其含煤性不及城子河組，厚度861 m。穆棱組上部火成巖層明顯，且煤層消失，反映了地殼活動性增強。

3.3 古近紀-新近紀

古近紀，是黑龍江省東部新斷陷形成發(fā)展的重要時期，依舒、敦密地塹式斷陷是突出代表。

依舒地塹，呈北東向，受2 條近乎平行的邊緣斷裂控制，古近紀厚度超3 000 m，火山活動較弱。古新世是強烈斷裂時期，沉積了達連河組下段棕紅色砂礫巖及泥巖，以河流相為主夾互相的粗碎屑巖建造，厚度623 m，始新世-漸新世早期為穩(wěn)定下沉時期，沉積了達連河組中、上段。中段由暗色砂巖、泥巖、油頁巖及煤組成，為湖相及湖泊相含煤細碎屑巖建造，厚度865 m。上段以暗色泥巖為主夾薄層粉砂巖和劣質油頁巖，屬深湖相細碎屑巖建造，厚度218 m。當下沉中心已成為弱還原靜水湖沼及湖泊環(huán)境時，在湖濱帶及山麓地帶，水動力仍較強，依次沉積了沖積三角洲相粗碎屑砂巖、砂礫巖和沖、洪、坡積相堆積。新近紀依舒斷塊已抬升，處于剝蝕狀態(tài)，但斷裂仍在活動，零星噴發(fā)大羅密玄武巖。

敦密斷陷是伴有強烈玄武巖噴發(fā)的裂谷型盆地，呈東北向，由2 條大致平行的斷裂控制。由于斷陷差異性升降運動明顯，而不同地段沉積特征各異，總的看北段沉積地層為主，南段玄武巖發(fā)育。古新世是斷陷的初始階段，主要在林口縣龍爪鄉(xiāng)至牡丹江市黃花一帶，形成了北東向斷續(xù)小斷陷，其中充填黃花玄武巖。始新世，斷陷北段劇烈下沉，開始充填虎林組下部砂礫巖，在沉陷中心平陽鎮(zhèn)一帶為湖積砂泥巖。隨著沉積加劇，湖區(qū)擴大，沉積了虎林組中部砂、泥巖及煤，局部為深湖相厚層狀泥巖建造［16］。

約在漸新世晚期，盆地北段開始回返抬升，湖相過渡為河流相，沉積了虎林組上部的泥巖、砂巖、砂礫巖。進入新近紀，盆地北段繼續(xù)回升，此期在盆地南段斷塊升降頻繁交替。中新世早期沉積的富錦組，自下而上為河流相砂巖、砂礫巖-湖沼相砂巖、泥巖及煤。

三江斷坳陷自始新世開始下陷，新近紀緩慢回升，沉積有寶泉嶺組和富錦組，自下而上為河流相-湖相-湖沼相-河湖相沉積，總厚1 386 m，火山巖不發(fā)育。

在烏云-結雅盆地，古新世沉積了烏云組河流-湖沼相含煤碎屑巖建造，厚123 m。

除上述，在黑龍江省西部沿著黑龍江流域，斷續(xù)分布著孫吳組雜色砂礫巖，以河流相為主，兼夾河流滯水相積湖相細碎屑巖，厚度不大，僅在孫吳小型斷陷內最大厚度近200 m。

綜上所述，古近紀-新近紀黑龍江省東部發(fā)育斷陷盆地，中部發(fā)育局限坳陷帶，火山活動西弱東強。

4 遠景預測及找煤方向

4.1 含煤盆地

黑龍江省現(xiàn)有含煤盆地106 個，總面積約11 萬km2。東部區(qū)的雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河和牡丹江地區(qū)分布有47 個含煤盆地（已勘探開發(fā)的有33 個，未勘探開發(fā)的有14 個）；中部區(qū)哈爾濱、佳木斯地區(qū)分布有26 個含煤盆地（已勘探開發(fā)的有8 個，未勘探開發(fā)的有18 個）；西北部區(qū)的黑河、大興安嶺地區(qū)分布有33 個（已勘探開發(fā)的有23 個，未勘探開發(fā)的有10 個）。從全省煤炭資源勘探開發(fā)利用情況看，呈現(xiàn)出東部程度高、礦區(qū)外圍及中西部及大興安嶺地區(qū)勘查開發(fā)程度低的格局。

4.2 圈定原則及預測資源量

（1）根椐已知的勘查區(qū)和礦區(qū)的含煤地層分布，圈定含煤盆地。老礦區(qū)或勘查區(qū)周圍有上覆地層掩蓋區(qū)進行推測圈定（圖3）。

圖3 黑龍江省煤炭資源勘查工作部署圖

（2）在半掩蓋區(qū)，根椐已知含煤地層的露頭、煤層露頭或直接煤系蓋層進行含煤盆地圈定。

（3）在全掩蓋區(qū)，利用已知鉆遇含煤地層或煤層鉆孔，同時結合區(qū)調、物探、遙感成果進行綜合分析，確定預測含煤盆地和預測區(qū)。

預測資源儲量估算采用地質塊段法見式（1）。

式中：S 為面積；M 為厚度；d 為視密度。

根椐預測區(qū)地質構造復雜程度和煤層穩(wěn)定程度，采用校正系數β 對原始估算量進行校正，校正公式為Q=βQk，按賦存深度由淺到深，作為未來勘查靶區(qū)大致劃分為近期（5 a）、中期（10 a）、遠期（20 a）3 個期次（表3、圖3）。

表3 校正系數β 值取值

黑龍江省煤田地質局通過對省內36 個盆地69 處預測區(qū)開展預測工作，其中包括老礦區(qū)和已勘查區(qū)外圍、深部及新預測的盆地，預測區(qū)總面積為18 612.96 km2，預測資源量為1 933 778 萬t。

4.3 未來勘查布局

根據黑龍江省盆地分布和聚煤規(guī)律等特點，勘查布局和工作重點選擇具有一定地質研究基礎、資源富集較有把握、資源量遠景較大的區(qū)塊作為煤炭資源勘查的主要目標，加大煤炭資源及伴生有益礦產（煤層氣、砂體氣、金屬鈾等）勘查力度，積極推進煤炭資源有序開發(fā)利用。①以東部煤電化基地為煤炭資源儲備勘查重點地，繼續(xù)加強東部國家礦區(qū)的勘查工作，根據礦區(qū)井田劃分方案進行勘查區(qū)劃分，提出勘查規(guī)劃，提高儲量級別。②在研究采用煤炭資源調查項目中重點區(qū)塊取得的明顯成果基礎上，煤炭資源量賦存可靠，并且分布在東部老礦區(qū)的周邊，重點實施保持增量。③關注已被國家列為中、重度危機礦山。地質勘查重點要考慮提交接續(xù)資源儲量延續(xù)煤礦山年限，為煤礦轉產轉型提供替代資源。④堅持煤礦地質補充勘探與礦區(qū)深部、外圍地質勘查找礦相結合，加大老礦區(qū)深部和外圍找礦，通過“攻深找盲、探邊摸底”尋找具有希望的勘查新區(qū)，以擴大煤炭儲量保障礦山生產資源的接續(xù)，從根本上解決煤炭資源面臨枯竭的問題。

5 結論

（1）黑龍江省含煤地層分布廣泛，具有五大聚煤期，分別是晚石炭-早二疊紀、侏羅紀、白堊紀、古近紀和新近紀。

（2）黑龍江省是國家重要的煤炭工業(yè)基地，全省煤炭資源相對富集，有29 個市、縣發(fā)現(xiàn)有煤田或煤產地，含煤面積2 萬km2左右。全省煤炭保有地質儲量的94%分布在東部，主要集中在雞西、鶴崗、雙鴨山、七臺河等4 個國家規(guī)劃礦區(qū)及牡丹江地區(qū)，5%分布在西部大興安嶺、黑河等地，1%分布在中部的依蘭、方正等地。

（3）在36 個含煤盆地主要預測區(qū)預測煤炭資源量為1 933 778 萬t，資源量遠景較大的預測區(qū)塊以及老礦區(qū)深部和外圍找礦區(qū)是未來重點勘查方向。