黑龙江省孙吴县四季屯盆地（5区）成煤时代与煤系地层划分

苏循新，金晶泽，付 钰，梁德龙，马青云，房习春，曹先举，赵金凯

1.黑龙江省地质博物馆，黑龙江 哈尔滨 150090；2.黑龙江省煤田地质勘察院，黑龙江 哈尔滨 150001

0 引言

黑龙江省孙吴县四季屯盆地自1971年开展地质工作以来，尤其是2000年以前没有对该区进行全面、系统的地质工作，更没有对煤系地层进行深入的研究，区内含煤地层时代称为早白垩业内虽有共识，但依据尚不充分，区内含煤地层确定为白垩系下统九峰山组（K1j）还是白垩系下统西岗子组（K1x）一直颇有争议，更没有明确定论和相关证据，而含煤岩组的划分既有按层序地层学的角度，也有的按以往地层沉积旋回来划分的，由于煤系地层的不确定性和含煤岩组划分的不同，给基础地质工作和后期地质报告编制工作带来诸多不便，通过近年来黑龙江省孙吴县四季屯盆地（5区）煤炭普查工作和黑龙江省孙吴县四季屯盆地煤炭资源调查等工作的开展，明确了本区含煤地层形成时代、地层命名和含煤岩组的划分，解决了多年来悬而未决的问题，为今后本地区地质工作的开展提供了地质依据和确凿证据。

1 区域地质背景

1.1 地层

本区域地层分布由老至新分别为中生界白垩系下统龙江组、光华组、九峰山、甘河组、西岗子组、嫩江组，新生界新近系孙吴组、第四系更新统和全新统，见表1。

1.1.1 白垩系下统龙江组（K1l）

表1 区域地层表Table1 Regional stratigraphic table

该组主要岩性为安山岩及凝灰熔岩、凝灰岩夹流纹岩，主要分布在本区域西南部，先锋道班两侧，出露面积不大，其地层厚度在1 889.40 m，产叶肢介、介形虫、昆虫等热河生物群化石。与上覆光华组地层呈平行不整合接触关系。

1.1.2 白垩系下统光华组（K1gn）

该组主要岩性为酸性凝灰岩、中性熔岩夹粘土岩、杂砂岩等，主要分布在本区中南部，虎山村北侧，出露面积较小，控制地层厚度大于276.10m。其地层中产叶肢介、介形虫、昆虫等热河生物群化石级珍珠岩、沸石等矿产。与九峰山地层呈平行不整合解除关系。

1.1.3 白垩系下统九峰山组（K1j）

该组为一套陆相火山碎屑岩沉积建造，岩性以沉积岩为主夹火山碎屑岩及玄武岩，产植物化石，平行不整合于甘河组厚层气孔状玄武岩之下。其下部以灰黑色泥岩、灰白色砂岩为主，夹凝灰砂岩、凝灰岩和玄武岩，并夹多层薄煤层；上部以灰黑色泥岩、凝灰质或粉砂质泥岩为主，夹多层工业煤层及玄武岩和凝灰岩、粉砂岩等，泥岩和粉砂岩中发育微层理，产植物化石。该组在本区没有出露，目前控制其地层厚度大于600 m。

1.1.4 白垩系下统甘河组（K1g）

该组岩性主要为灰黑色、灰紫色、灰褐色和红褐色的气孔状、杏仁状玄武岩为主，主要分布在逊别拉河南岸，永胜风场—黑虎山一带，出露面积较大。其地层厚度大于800 m，与上覆地层西岗子组呈不整合接触关系。

1.1.5 白垩系下统西岗子组（K1x）

该组地层为一套河湖相含煤碎屑沉积。其下部主要由灰白色砾岩、砂砾岩、粗砂岩至粉砂岩、泥岩和多层可采煤层组成；上部以砾岩、砂砾岩为主，夹细砂岩、粉砂岩、泥岩及局部可采煤层，产孢粉和植物化石。控制地层厚度大于800 m，与上覆地层嫩江组呈整合接触关系，与孙吴组呈不整合接触关系。该组地层在本区没有出露，地表被第四系和新近系孙吴组地层所覆盖。

1.1.6 白垩系上统嫩江组（K2n）

该组岩性主要以灰黑色泥岩为主，夹灰白色、灰绿色细砂岩、粉砂岩，局部夹油页岩，产丰富的介形虫、叶肢介及鱼、双壳类等化石。主要分布在本区的南部和中东部地区，出露面积不大。其地层厚度大于1 000 m，与上覆地层孙吴组地层呈不整合接触关系。

1.1.7 新近系上-中新统孙吴组（N1-2s）

该组岩性主要为松散的砂岩、砾岩、含砾粗砂岩等，该组岩性在本区出露面积很大，占据了本区约70%以上的面积，其地层厚度大于30 m。

1.1.8 第四系更新统玄武岩（βQ）

该组岩性主要为玄武岩和安山玄武岩，出露于本区东南部，沾河达北山北部一带，出露面积不大，其厚度大于50 m。

1.1.9 第四系现代河流冲洪积层（Q）

该组分为更新统（Qp）和全新统（Qh）,其岩性主要有碎石、砂砾和粘土等，主要分布于逊别拉河及其支流、沟谷两岸，出露面积较大，地层厚度一般大于5 m。

本区域地层分布详见图1。

1.2 构造

本区地处兴安岭—内蒙地槽褶皱区，大兴安岭地槽褶皱系，小兴安岭—松嫩地块的东北部，乌云—结雅新断陷带的西缘。

早燕山亚旋回早期（J1），区域上表现为强烈的断裂和与之相伴的岩浆活动，如在沐河—科洛—西岗子一带北东向断裂，沿断裂有小岭山等超基性岩侵入，并伴有北西向右旋断裂，其中沿光华中断陷西缘形成中侏罗统含煤碎屑建造；中燕山亚旋回早期(J3)，沿北北东或北东向断裂构成了断续线性火山喷发带,在其晚期（K1）形成光华中断陷带、松嫩中央坳陷带、茅栏河坳陷带及西岗子等火山带（或盆地），喷发间歇期局部形成成煤盆地；晚燕山亚旋回期（K1-K2）是松嫩中断（坳）陷带早期断陷—大型坳陷开始萎缩时期，晚白垩世当松嫩中断（坳）陷带进入大型坳陷阶段时，沿黑龙江岸开始发育另一个断陷盆地，但规模不大。

图1 黑龙江省孙吴县四季屯区煤炭普查（5区）区域地质图Fig.1 Regional geologic map of coal general survey of Sijitun basin (area fifth) in Sunwu County, Heilongjiang Province

1.3 岩浆岩

此区在晚二叠世末—早三叠世地壳开始抬升，伴有断裂活动火山喷发，最后以陆相杂色堆积，宣告陆缘活动结束；晚三叠世，强烈的印支运动使整个地块范围卷入陆内造山，岩层褶皱、断裂发育，重熔岩浆喷发，或者成为基岩。褶皱及花岗岩带主要呈北东—北北东向延伸，燕山运动早期的碱长花岗岩构成了本区的沉积基底，受后期构造运动影响，基底波动起伏，有的地段基底裸露；另外喜马拉雅运动晚期，新近纪期后局部形成的断凹陷或延断裂岩浆间歇性溢流，第四系更新统玄武岩就形成于此。

2 成煤地质时代与含煤岩组划分

2.1 成煤地质时代及含煤地层命名依据

2.1.1 孢粉化石组合鉴定报告

根据本区孢粉化石鉴定报告，该报告由中科院南京地质古生物研究所出具，鉴定人为黎文本研究员等。报告对黑龙江省煤田地质勘察院2013年8月送检的19件样品，共计9个钻孔不同深度的样品进行了分析、鉴定，并指出孢粉化石组合产出时代为早白垩世，具体时阶为巴雷姆—阿普特—阿尔布期，仅有2件样品孢粉化石鉴定时阶为欧特里夫—巴雷姆期，报告并且进一步指出孢粉化石组合产出层位相当于伊敏组；经与《黑龙江省岩石地层》比对，早白垩世伊敏组相当于黑龙江省的早白垩世西岗子组地层，另根据1993年出版的《黑龙江省区域地质志》，其中也已将黑河市三道沟组并入西岗子组，且指出西岗子组对应伊敏组；从地层形成时阶上分析，早白垩世西岗子组地质年代形成时阶在巴雷姆阶中期以后至阿普特全阶至阿尔布阶晚期，时阶跨度较长，欧特里夫阶至巴雷姆阶是早白垩世甘河组和西岗子组的形成时期，而早白垩世九峰山组形成时期为欧特里夫阶，因此可以从孢粉化石组合鉴定时阶确定本区成煤地质时代和西岗子组的命名依据。

2.1.2 化石鉴定报告

根据本区采集的化石鉴定分析报告，报告对黑龙江省煤田地质勘察院送鉴的黑龙江省四季屯（5区）煤炭普查阶段的3枚化石样进行了鉴定，其中有2枚为动物化石，化石样品分别采自ZK12-19号钻孔438.00 m和ZK12-5号钻孔565.00 m处，1枚为植物化石，化石样品采自ZK12-10号钻孔697 m处，动物类化石名称分别为A rguniella cf .Ventricosa Kolesnikov(额尔古纳蚌)和Marine Bivalve Fossil（海相双壳类化石），由于后者保存不够完好，没有见到其背部，特别其中的耳部构造，很难确定它的具体分类单元，但产出时代主要为Apian(阿普第阶)；另一枚植物化石名称为Podozamites(苏铁杉)，系裸子植物，其在中生代中晚期大量繁殖，其化石产出地质时代为早白垩世，产出层位可与黑龙江省东部地区的白垩期早期城子河组“前后”对比。动物化石由中科院南京地质古生物研究所沙金庚研究员鉴定，植物化石鉴定人为吉林大学古生物学与地层学研究中心孙春林教授，经与1993年出版的《黑龙江省区域地质志》比对，阿普第—西诺曼期为西岗子组的形成地质时代，化石鉴定报告给出的成煤地质时代为早白垩世也是没有问题的，层位对比也给出了空间。

2.1.3 区域地层揭露岩性

根据本区域以往煤田地质勘查施工钻孔揭露岩性情况分析，本普查区施工的32个钻孔揭露岩性与邻区孙吴县四季屯6A区块煤炭预查阶段及四季屯盆地煤调项目施工钻孔揭露岩性具有相同的地质特征，与本区西北部的黑河市西岗子煤调区施工钻孔揭露岩性也具有一致性，较为明显的是底部都有沉积的凝灰质砾岩、角砾岩等，发育多层薄厚不等的较纯的凝灰岩，其中8号煤层下部的凝灰岩全区大部分发育，而且有的复杂结构煤层中夹矸为凝灰岩或凝灰质粉细砂岩，有的钻孔下部揭露白垩系下统甘河组安山玄武岩，有的钻孔打到基底花岗岩；而黑龙江省黑河市黑宝山—木耳气煤田和黑龙江省呼玛县椅子圈煤矿区的白垩系下统九峰山组（K1j）岩性粒度略细，粗、中、细和粉砂岩、泥岩等层段沉积相对较厚，虽其上部和底部也均以砾岩为主，但凝灰质物质较少，且凝灰岩仅有1层较为发育，即Ⅱ上1号煤层上部有一质地较纯的薄层凝灰岩是本区的标志层，厚度一般在0.2～0.6 m之间，施工钻孔尚未揭露基底及其岩性；另外一个明显特点是在地层在成岩上，西岗组地层岩石胶结较为松软，岩石致密程度不如九峰山组地层岩石坚硬，且多数岩石暴露地表一段时间后自然风化较为严重，而九峰山组地层岩石却不明显，抗风化能力相对较强，如黑河市黑宝山露天煤矿剥离的岩石多年后仍较为坚硬，这是西岗子组和九峰山组地层在岩石成岩上的一个显著特点，因此从岩性对比上也为本区煤系地层的确定提供了佐证。

2.1.4 资料收集

根据《黑龙江省孙吴县四季屯盆地煤炭资源调查报告》，报告指出通过该调查工作采集的9件孢粉样品鉴定后，与大庆油田有限责任公司在本区域施工2口油田地质井所采样品鉴定报告进行了分析对比，结论均为本区成煤地质时代为早白垩世，含煤地层为西岗组，与5区孢粉化石鉴定结论吻合的。承上所述，依据本区孢粉化石组合鉴定、古生物化石鉴定和本区域不同勘查区块地层岩石成岩特点等方面的对比分析，阐明了本区地层形成时代和地层确定的依据。黑龙江省孙吴县四季屯盆地（5区）成煤地质时代为早白垩世（K1），含煤地层为白垩系下统西岗子组（K1x），其地层时代的确定和含煤地层的命名依据是较为充分的，可以作为后期开展地质工作的依据。

2.2 含煤岩组的划分

根据层序沉积地层学原理，将下白垩下统西岗子组（K1x）按其地层沉积特征和煤层赋存规律等可分为上中下3个岩性段，上部砂砾岩段、中部含煤段和下部砾岩段，现分述如下：

2.2.1 上部砂砾岩段（K1x3）

是指新近系中—上新统孙吴组砂砾岩段的底部至3号煤层顶板粉细砂岩或泥质粉砂岩的顶部之间的层段岩石，其厚度一般在160～400 m之间，平均厚度在260 m左右，其揭露岩性主要为大段含砾粗砂岩夹薄层砾岩、粉细砂岩、泥岩和煤线等，且其所夹薄层砾岩、粉细砂岩、泥岩多为互层产出且无明显沉积规律，所夹煤线由南向北逐渐增厚，自四季屯盆地6A区块至5区随着沉积环境的影响已形成煤层并有局部可采点，含煤层2层及以上，自上而下编号为分别1、2号。该段在本区由南向北，由东向西，即从6A区块至5区、自5区至3区块方向其厚度逐渐增大，本区西部钻孔ZK12-8号钻孔，揭露其沉积地层厚度在850 m左右，但该段在本区南部邻区6A区块（ZK12-02和ZK12-04号钻孔）以东由于受到后期地层隆起和剥蚀。该段主要岩性特点是砂岩成分中粗粒较多，岩石胶结较为疏松，岩芯破碎不完整。

2.1.2 中部含煤段（K1x2）

是指3号煤层顶板的粉、细砂岩或泥质粉砂岩至8号层下部之间的层段岩石，其沉积厚度一般在220～400 m之间，平均沉积厚度在320 m。该段是本区的主要含煤层段，岩性主要有细砂岩、粉砂岩、含砾粗砂岩、泥岩、炭页岩夹煤层等，此段含煤层数达10层之多，自上而下编号分别为3、4、5、6、7、8、9、10和10下号煤层。总的来看本区中部含煤段沉积厚度由南向北，由东向西逐渐增厚，此段富产孢粉化石组合和古生物化石。孢粉化石组合主要为苔藓、蕨类植物孢子如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额尔古纳蚌（Arguniella cf .Ventricosa Kolesnikov）海相双壳类化石（Marine Bivalve Fossil）和苏铁杉 (Podozamites)。在本区东南部由于受后期地壳隆起和构造影响，本组第3、2段剥蚀，直接被新近系中—上新统孙吴组所覆盖，本段夹有多层凝灰岩和凝灰质砾岩、凝灰质粉细砂岩等含有凝灰质物质的砂岩，这说明本区在成煤时代曾有多期次的火山活动现象，火山活动所带来的火山灰及其产物凝灰岩成为了本区的标志层之一。

2.1.3 下部砾岩段（K1x1）

是指8号煤层底部的凝灰质砾岩或凝灰质角砾岩至基岩（花岗岩或甘河组安山玄武岩）之间的层段岩石，该段其厚度一般在30～145 m之间，平均厚度在104 m左右，其主要岩性为较纯的大段凝灰质火山角砾岩、砾岩或含砾粗砂岩，个别钻孔夹有薄层凝灰质粉细砂岩、泥岩等，该段在第10勘探线以南，走Ⅱ勘探线以东至ZK12-11号孔东南，由于受到基底隆起和后期构造等作用，其3、2段已完全剥蚀直接被新近系中-上新统孙吴组所覆盖。该段的一个显著特点是岩石中多含有凝灰质物质，岩石粒度较2段、3段均明显变粗，岩石砾径一般在10～50 mm之间，砾石磨圆度不佳，呈棱角状和次棱角状，砾石成分以安山岩、安山玄武岩和花岗岩等为主，砾石胶结程度不佳，且岩芯较破碎。

3 结语

综上所述通过黑龙江省孙吴县四季屯盆地（5区）煤炭普查工作，并参考邻区近年来煤炭地质勘查专项工作和有关文献，对本区成煤地质时代、含煤地层的命名及岩性组合等特征进行了分析、比对和论述，证明了本区成煤地质时代为早白垩世（K1）、含煤地层为白垩系下统西岗组（K1x）及该地层划分为3个岩性段。5区含煤地层的确定和含煤岩组的初步划分为本区所在的孙吴县四季屯盆地及周边地区成煤地质时代、地层命名及划分提供了地质依据。

[1]黑龙江省煤田地质勘察院.黑龙江省孙吴县四季屯区（5区）煤炭普查地质报告[R].2014.

[2]黑龙江省煤田地质勘察院.黑龙江省西岗子盆地南部区块煤炭资源调查报告[R].2013.

[3]黑龙江省煤田地质物测队.黑龙江省孙吴县四季屯盆地煤炭资源调查报告[R].2014.

[4]黑龙江省地质矿产局.黑龙江省区域地质志[M].北京：地质出版社，1993.

[5]黑龙江省地质矿产局.黑龙江省岩石地层[M].北京：地质出版社，1997.