（一）三江侏罗、白垩纪含煤盆地群的形成及演化

2025-02-15 23:08:57

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三江侏罗、白垩纪含煤盆地群位于西伯利亚板块南缘的准噶尔-兴安活动带，以牡丹江断裂为西界与伊春-延寿加里东褶皱带相邻，以大和镇断裂为东界与锡霍特褶皱带完达山板片相邻，其东南以敦化—密山断裂带为界与华北板块天山-赤峰活动带相接。三江盆地群是以佳木斯古陆块为基底，在燕山期形成的侏罗白垩纪含煤盆地，其原型盆地被期后构造变动所改造，分割形成鹤岗、集贤、双鸭山、双桦、勃利、鸡西等沉积构造盆地。

佳木斯地块前寒武纪是华北古陆的一部分，古陆核为古太古界麻山群深变质岩，围绕古元古代陆核边缘为巨厚的兴东群陆源建造，经固结扩大为原始古陆，又经中新元古代增生形成比现今大得多的古陆块。显生宙以来（始于震旦纪）华北古大陆形成边缘裂谷系，经海底扩张佳木斯地块被分离出来，向北漂移在古亚洲洋中，至早泥盆世通过洋壳消减和大陆增生，早古生代中晚期形成的依兰-延寿裂谷系闭合，与佳木斯地块拼贴联合，石炭纪中期佳木斯地块及其增生带与嫩松地块一起拼贴于西伯利亚板块的南缘，石炭纪中期至早二叠世西伯利亚板块与塔里木—华北板块全面碰撞对接。中新生代时期，中国大陆继续向北漂移，受库拉-太平洋板块向欧亚板块俯冲，亚洲大陆东部受到强烈改造，形成北东、北北东向巨型隆起带、拗陷带，佳木斯地块位于长白-诸广隆起带的北部。滨太平洋陆缘活动带在印支期构造活动十分强烈，晚三叠—早侏罗世锡霍特褶皱带的洋壳片段被推覆至完达山，敦化—密山断裂带大幅度左旋平移，伊春—延寿褶皱带及西缘火山岩大规模喷发和花岗岩侵位。燕山期构造运动仍然强烈，中基性火山岩喷发，伴有花岗岩侵位，喷发活动持续至早白垩世中晚期。自印支期以来形成的大型断裂进一步发展，同时形成一系列断陷盆地，三叠纪至晚侏罗世早期以左旋走滑为主的北东、北北东向大型断裂，在晚侏罗世晚期至晚白垩世因周边应力场变换转为以差异升降为主，在较稳定地块内部的断陷盆地基础上形成规模较大的坳陷盆地。由于佳木斯地块处于隆起带，较处于沉降带的嫩松地块活动性为强，因而中新生代盆地演化过程有所差别。以佳木斯地块为基底的三江盆地群，自晚侏罗世形成断陷盆地，早白垩世早期海水侵入形成海陆交替相沉积坳陷，经过一个相对稳定的沉积阶段，早白垩世中期海水退出，沉积中断，地块隆升遭受剥蚀，早白垩世末地块再次隆升沉积间断，火山活动强烈，沉积岩层褶皱断裂，与晚白垩世地层呈角度不整合。

位于佳木斯地块之上的三江盆地群，被敦化—密山断裂带、依兰—舒兰断裂带及牡丹江断裂带所围限。牡丹江断裂带位于地块的西缘，是早古生代中晚期形成的依兰—延寿裂谷系在华力西早期闭合后与佳木斯地块的拼接线。依春—延寿褶皱带加里东期岩浆侵入活动强烈，早三叠世再度裂陷后沉积了陆相碎屑岩，晚三叠—早白垩世大规模火山岩喷发，花岗岩侵位，地块隆升，褶皱强烈，断裂发育，形成两坳一隆格局，以牡丹江断裂为主断裂带呈南北向展布，分隔了嫩松地块与佳木斯地块。依兰—舒兰断裂带发育于印支期或更早时期，呈北北东向为郯庐断裂带向北延伸部分，断裂带形成的地堑中有白垩—第三纪沉积岩层，重力显示佳木斯—依兰地堑为南东翼陡、北西翼缓的不对称断陷，基底最大埋深6000 m以上。经钻井揭示深度达3501 m，第四系、上第三系厚400多米，2600 m以上为下第三系，其下为下白垩统鹤岗群石头庙子组和石头河子组及其以上地层，说明鹤岗盆地早白垩世沉积是与佳木斯地块在同一构造背景下的同期沉积产物，但因依兰—舒兰断裂带以东的隆起阻隔，晚侏罗至早白垩世来自东部的海水未能浸漫至鹤岗盆地而形成陆相沉积。依兰—舒兰断裂带在印支期至晚侏罗世晚期以北北东走向左旋走滑为特征，但在燕山末期因地壳伸展应力松弛转为差异升降运动，因此断裂带西侧嫩松地块沉降形成松辽盆地，东侧佳木斯地块沉降形成三江盆地，至喜马拉雅期老第三纪断裂又转为右旋走滑，牡丹江断裂两侧地体被切割错断相对移位。位于佳木斯地块东南缘的敦化—密山断裂带以北东向为主，亦是郯庐断裂带向北延伸的分支，断裂向南至下辽河坳陷的东缘即与依兰—舒兰断裂带相汇集。断裂带发育于印支期或更早时期，是佳木斯地块与天山—赤峰活动带的分界断裂，以北东向左旋走滑为其特征。由于库拉—太平洋板块对欧亚板块的推挤，沿着敦化—密山断裂带，以及依兰—舒兰断裂带产生强烈的左旋走滑，辽东隆起与嫩松地块等地体产生大距离错断平移，前中生界地体遭到明显的改造。燕山中晚期在滨太平洋陆缘活动带有一次区域性的地壳伸展应力松弛差异升降运动，敦化—密山断裂带以西的佳木斯地块沉陷，形成三江含煤盆地。至老第三纪在三江盆地北部有较广泛的数百米厚的含煤、油页岩碎屑岩沉积，新第三纪除有碎屑岩沉积外玄武岩也发育。位于佳木斯地块东缘的大和镇断裂，是佳木斯地块与完达山板片的分界线，由于库拉—太平洋板块强烈向西推覆，在挤压应力作用下原属滨太平洋构造域锡霍特褶皱带的中上三叠统放射虫硅质岩等洋壳沉积物，被逆冲到归属古亚洲构造域的佳木斯地块之上，形成地块东邻构造复杂的完达山板片。

三江盆地群东南的敦化—密山断裂带，西部的牡丹江断裂带和依兰—舒兰断裂带都是盆地形成的重要边界断裂，含煤盆地发育在被断裂围限的地块之内，断裂带的活动不仅与含煤盆地沉积建造的形成和不同地质时期盆地的沉降与隆升有关，而且是盆地沉积建造和构造变形的重要导因。在整个地应力场的变化过程中，盆地与周边的变形总是相协匹配。三江盆地早期因受基底古构造、古地貌的控制，沉积坳陷的发育以南北向为主，盆地发育过程中几次抬升遭受剥蚀。北部的鹤岗盆地由于东部隆起早期的阻隔和依兰—舒兰断裂期后的切截与推移，成为位于三江盆地群北部的一个沉积构造盆地。位于三江盆地中段的桦南—宝清东西向隆起，将盆地分割为南北两部分，经沉积凹陷的变迁及后期构造的变形，形成了现今的鹤岗、集贤、双鸭山、双桦、勃利、鸡西、穆棱、宝清等沉积构造盆地，三江盆地群在总体上仍保持了原型盆地的轮廓。

因受滨太平洋构造域的影响，三江盆地群次级构造形变被周缘主干断裂及外围应力场所制约，含煤盆地同沉积或期后形成的褶皱与断裂，在靠近敦化—密山断裂带一侧，断裂有以北北东向为主的趋势，但被分割后的盆地，北东、南北、北西等方向不同的断裂均存在，压性、压扭性、张性、张扭性等性质不同的断裂亦都存在。鹤岗盆地为近南北向复式向斜，断裂亦以南北向为主，北东向断裂较为发育，正断层占绝大多数。由于煤系地层上覆的火山岩发育和基底硬度较强，在煤系地层中发育的断裂较为复杂，煤层中的断层以张性、张扭性正断层为主，逆断层较少，以南北、北东向为主。可见三江盆地群经过成盆期及期后构造运动的改造，沉积盆地变形后完整性较差，规模较大的断裂切穿煤系地层顶底板，发育在煤层中性质不同的断裂对煤系地层中煤层气体的储集与保存都很不利。

三江盆地形成和演化的历史，经历了裂陷—扩展—萎缩几个阶段，形成了侏罗、白垩纪含煤盆地，又经过后期构造运动的变形改造，造就成三江盆地群的现今面貌。

三叠纪时期，佳木斯地块遭受剥蚀，仅在东邻宝清一带发育厚5000 m的上三叠统海陆交替相—大陆火山岩沉积。地块西缘伊春—延寿褶皱带发育了规模巨大的侵入岩带，侵位于上二叠至上三叠统。三叠纪至侏罗纪早期，佳木斯地块整体抬升遭受剥蚀，为侏罗、白垩纪含煤盆地的形成奠定了基础。

早侏罗世，位于滨太平洋大陆边缘活动带的佳木斯地块，构造活动强烈，大型断裂发育，火山活动频繁，花岗岩侵位，形成小型断陷盆地。晚侏罗世早期地块中部勃利一带，由于地壳拉张出现裂陷，中期裂陷更加扩大，沉积了裴德组陆相砾岩、砂岩、煤层及火山碎屑岩沉积。滴道期，裂陷再度扩大由东部侵入的海水形成勃利、鸡西等坳陷，沉积了厚0～630 m中粗砂岩、细砂岩，并有砾岩、凝灰质砂岩、炭质页岩夹薄层煤。沉积初期为冲积扇—河流沉积为主的碎屑岩，成煤环境不很稳定，多为薄煤层。

晚侏罗世晚期至早白垩世早期是盆地扩展期，沉积盆地继续拗陷，海域范围继续扩大，形成盆地发育史上最大的海侵期。晚侏罗世东荣期来自鄂霍茨克海的海水从东部云山、兴凯一带进入鸡西、勃利、宝清坳陷，另一支从北部侵入绥滨、集贤、东荣一带，分割的坳陷被海水连成一体，沉积了以岩屑长石砂岩为主夹薄板状粉砂岩和薄煤、煤线的东荣组（上云山组）海相、海陆交替相沉积。在不稳定的海陆过渡带三角洲相和残存的陆相河流泛滥平原相成煤环境中，形成薄层煤和煤线。

早白垩世早期城子河期，浸漫全区的海水开始循原路退出，北支退至黑龙江一线，东支退至杨岗一带。坳陷区形成两个水系，一为双鸭山、集贤、绥滨南北向水系，二是鸡西、勃利、宝清东西向水系，形成了城子河组、珠山组陆相—海陆交替相含煤碎屑岩沉积。城子河组为砾岩、中粗砂岩、粉砂岩、页岩、炭质泥岩及煤层，厚70～1300 m，含煤130层。由于北部海退较快，城子河组为陆相河流湖泊含煤沉积，南部距海较近三角洲发育，海相沉积范围较大，城子河组自西向东呈现冲积扇—河流—三角洲沉积体系，局部为湖泊相沉积，以河流相、三角洲相聚煤为主。宝清、密山坳陷的珠山组，北部为河流、湖泊、三角洲相沉积，南部以滨海相沉积为主，形成海陆交替相沉积环境。

早白垩世中期穆棱期，地壳隆升，盆地萎缩，海水退出，盆地中部桦南—宝清隆起将统一的三江盆地分割为南北两个坳陷，北部绥滨—双鸭山坳陷，以湖泊沉积为主的河湖相沉积，厚700 m，含10余层不可采煤。南部七台河—穆棱坳陷，以河流湖泊相为主的河流、滨湖、三角洲含煤沉积，含15～30层薄煤层。

早白垩世晚期桦山期，鸡西、勃利坳陷为砾岩、含砾砂岩、砂岩、粉砂岩及火山碎屑岩沉积，称桦山组，厚500～2000 m。晚白垩世伊林期，鸡西坳陷发育有一套杂色岩层，厚约300 m。勃利、双鸭山坳陷以中酸性火山岩、火山碎屑岩为主，厚200～600 m，与下伏地层呈不整合接触，反映了盆地萎缩后构造活动强烈，火山喷发十分剧烈。新生代时期，三江盆地广泛发育了砂岩、页岩、砾岩及玄武岩、薄层煤、油页岩，厚1700 m。第四纪沉积主要分布在低凹及河谷一带。

归属于三江盆地群的鹤岗盆地，位于佳木斯地块的西北缘，跨越在伊春—延寿加里东褶皱带上，基底为前寒武纪麻山群和黑龙江群变质岩系，早古生代形成裂谷系在中泥盆世闭合并与佳木斯地块拼贴联合，位于牡丹江断裂以东的地体在古生代前同属佳木斯地块，印支期活动强烈，地壳隆升，燕山期受依兰-舒兰断裂带的影响，形成近南北向的裂陷，由于断陷东南军川-佳木斯隆起的阻隔，中晚侏罗世来自北东的海水未能越过隆起，鹤岗坳陷缺失晚侏罗世海陆交替相沉积，早白垩世仍为陆相沉积。早白垩世早期坳陷进入稳定期，形成石头河子组含煤沉积，近南北向的鹤岗坳陷，西部山区水流汇集到中部，由南而北集聚到北部湖区，盆地形成冲积扇—河流—湖泊沉积体系。盆地经历了填平补齐—盆地扩展—稳定沉降—差异沉降—沉积萎缩几个发展阶段。在填平补齐阶段富煤带位于南部凹陷和北部斜坡带，盆地扩展阶段富煤带亦在南部和北部，稳定沉降阶段富煤中心位于隆起与凹陷间的斜坡带，富煤带发育在盆地的中南部，差异沉降阶段盆地内部形成凹陷与隆起，富煤带位于中部隆起，沉积萎缩阶段地壳上隆沉积了石头河子组上部煤层。早白垩世中期坳陷再次沉降，沉积了石头庙子组以砾岩为主的巨厚的粗碎屑岩，厚达800 m，此后地壳活动减弱，沉积了湖泊为主的砂页岩及不可采的薄煤层。鹤岗盆地由冲积扇—辫状河—纵向河—三角洲—湖泊相构成了小型盆地沉积体系，煤的聚集场所是河网形成的泛滥平原和河湖交汇形成的三角洲，冲积平原上的泥炭沼泽是成煤原始有机物质的堆积场所，小规模的泥炭沼泽仅形成不稳定的薄煤层，富煤带位于同沉积隆起与坳陷的斜坡带。富煤带分布在盆地轴向的中部，向南北两侧减薄，沿倾向由西向东分叉厚度减薄。鹤岗盆地在含煤岩系之上发育有下白垩统上部桦山群，为500～2000 m巨厚的火山碎屑岩。上白垩统松木河组，为厚600 m的中酸性火山碎屑岩，与下伏地层平行不整合。上覆地层有下第三系宝泉岭组，为互层细砂岩、粉砂岩夹泥岩、砂质泥岩、煤层、油页岩，厚700 m，与下伏地层角度不整合。上第三系道台桥组为70 m厚的砂砾岩、中砂岩。双泉岭玄武岩组厚25 m，与下伏地层不整合。第四系沉积厚2～45 m。

三江盆地群形成、演化经历了数次构造运动的改造后定型。盆地形成初期，中侏罗世裴德期构造变动强烈，火山岩发育，形成早期裂陷盆地，与上覆煤系地层呈不整合接触。裴德期末地壳抬升剥蚀，裂陷盆地扩大，晚侏罗世至早白垩世中期盆地发展期，在较稳定的沉积环境中形成滴道组、城子河组（石头河子组）、穆棱组（石头庙子组）含煤沉积，构成了含煤盆地的主体。早白垩世中、末穆棱期，沉积坳陷隆升，含煤沉积终止，沉积岩层遭到剥蚀，形成晚白垩世桦山组与中白垩世穆棱组间平行不整合。早白垩世末期构造活动强烈，伴随岩浆侵入形成一系列褶皱与断裂，使含煤岩系遭受剥蚀、破坏，晚白垩世伊林组与早白垩世地层不整合。喜马拉雅期构造变动主要是继承性的断裂活动和断陷。第三系与上白垩统间为区域性不整合，含煤岩系再次遭受剥蚀。第四纪初地壳大幅度隆升，第三系玄武岩遭受强烈切割，煤系地层及其上覆层又遭到剥蚀，直至晚更新世地壳才缓慢下沉，接受幅度不大的沉积。从三江盆地构造发育历史可见，晚侏罗世—早白垩世早中期含煤盆地形成后，受库拉—太平洋板块向亚洲大陆的推挤，处于隆起带的佳木斯地块经历了4次抬升，煤系地层在发生断褶形变的同时遭受隆升剥蚀，其中上、下白垩统间角度不整合最为明显，下白垩统煤系地层变形明显，下白垩统上部桦山组遭剥蚀强烈。钻井资料证实，桦山组原始沉积2500 m，残留厚度仅有600 m，可见地壳抬升岩层剥蚀幅度相当可观，含煤地层变形后又遭剥蚀对煤层气藏保存十分不利。从三江盆地群南部勃利、鸡西盆地城子河组、穆棱组沉积厚度统计，分别为1400～2300 m和220～2256 m，上覆桦山组有1000～2000 m和500～1600 m叠置在含煤岩系之上，城子河组和穆棱河组含煤地层都已进入生烃、成煤门限，煤岩变质较为适中，但从已有的煤层气生储指标来看并不很好，其原因主要是三江盆地群构造演化强烈，对煤层气保存不利所致。

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