本次研究在系统收集海拉尔盆地各个凹陷的岩心、测井、地震、露头及古生物资料的基础上,结合前人的研究成果,对海拉尔盆地的岩石学特征、沉积特征、层序地层特征、聚煤规律以及层序地层格架下厚煤层的成因进行研究。主要认识如下:(1)通过钻孔岩心、测井数据以及古生物资料,在海拉尔盆地下白垩统共识别出13种岩相类型;在此基础上,在海拉尔盆地下白垩统共识别出冲积扇、河流、辫状河三角洲、扇三角洲和湖泊5种沉积相,铜钵庙组冲积扇较为发育,南屯组主要发育扇三角洲沉积,大磨拐河组主要发育湖泊沉积,伊敏组主要沉积环境为扇(辫状河)三角洲相和湖沼相;海拉尔盆地早白垩世主要成煤环境为扇(辫状河)三角洲和湖沼相。(2)海拉尔盆地下白垩统的沉积充填序列大同小异,自下而上依次为:底部粗碎屑岩段、含煤碎屑岩段和湖相泥岩段、湖相泥岩段、含煤碎屑岩段;相似的沉积充填序列说明海拉尔盆地各断陷构造演化的同步性,该同步性为海拉尔盆地全区域的层序地层对比提供可能;以此为理论前提,以区域地层不整合面、下切谷砂砾岩体底界面、沉积相序转换面和古生物突变界面为层序界面,将海拉尔盆地下白垩统划分为6个三级层序,其中层序Ⅰ对应于铜钵庙组,底界面之下为兴安岭群;层序Ⅱ对应于南屯组一段;层序Ⅲ对应于南屯组二段;层序Ⅳ对应于大磨拐河组一段;层序Ⅴ对应于大磨拐河组二段;层序Ⅵ对应于伊敏组。(3)铜钵庙组发育于海拉尔盆地的初始断陷期,为海拉尔盆地各凹陷的层序Ⅰ,该时期研究区内部各断陷均较小且相互隔绝,从沉积特征上来看,各断陷形成的层序Ⅰ均以紫红色粗碎屑冲积扇沉积为主,不含煤层;南屯组为断陷快速沉积阶段的产物,此时,海拉尔盆地内部各断陷水体普遍加深扩宽,出现第一次大规模的湖侵,但是由于海拉尔盆地各断陷的沉降差异,导致研究区东部和西部的层序发育特征明显不同。以嵯岗隆起为界,以西的断陷盆地,即扎赉诺尔坳陷(以查干诺尔为代表)下降速率变化不大,南屯组一段和二段之间沉积间断不太明显,沉积相以扇三角洲、辫状河三角洲和湖泊相为主;以东的坳陷沉降速率差异较大,且有间歇性,在南屯二段顶部发育有大规模下切河道,层序界面明显;另外在呼和湖坳陷,各断陷在南屯二段普遍发育可采煤层;大磨拐河组一段,为盆地的稳定拉张阶段,各断陷水体继续扩宽变深,该时期是盆地最大范围的一次水进,盆地内部各断陷沉积相均以湖泊相为主,岩性以黑色泥岩为主,偶夹浊积砂,是海拉尔盆地的重要烃源岩;大磨拐河组二段,仍为盆地的稳定拉张阶段,但盆地总体上仍然沿袭了前一阶段西强东弱和南强北弱的构造格局,研究区内东部、北部断陷水体较浅,西部、南部偏深,东北部各断陷可容空间的变化速率与沉积物供应基本平衡,沉积环境多为扇(辫状河)三角洲-滨浅湖;而西部坳陷带如查干诺尔凹陷、呼伦湖凹陷及南部断陷带如贝尔凹陷、乌尔逊凹陷,沉降速率仍然较大,岩性仍以大段的灰黑色泥岩及泥质粉砂岩为主;伊敏组是海拉尔盆地各断陷萎缩阶段,也是断陷发育的最后阶段,此时海拉尔盆地整体隆升,伊敏组全区分布,嵯岗隆起以东地区不少断陷相互连通,如贝尔凹陷经乌尔逊凹陷与新宝力格凹陷-红旗凹陷-赫尔洪德凹陷连通,鄂温克凹陷与莫达木吉凹陷、旧桥凹陷及伊敏凹陷也连在一起,均沉积了一套以湖沼相为主的含煤地层,这样在嵯岗隆起以东地区构成了一个大型的伊敏期“含煤盆地”。(4)煤层在层序地层格架内的分布规律性明显,从辫状河冲积平原到湖泊环境,煤层的发育呈现出不同的特点:①在辫状河冲积平原,若干个四级层序的基准面上升半旋回的低位体系域和湖侵体系域相互叠置形成三级层序的基准面下降半旋回的高位体系域,且自下而上各四级层序的低位体系域的砂砾岩厚度逐渐变厚,发育于各湖侵体系域的煤层逐渐变薄;②在上三角洲平原,若干个四级层序的基准面上升半旋回的低位体系域和湖侵体系域相互叠置形成三级层序的基准面上升半旋回和下降半旋回,自下而上基准面逐渐抬升,各四级层序的低位体系域的砂体厚度逐渐变薄,而湖侵体系域中的煤层则逐渐变厚,厚煤层发育在最大湖泛面附近;而三级层序的高位体系域由辫状河冲积平原组成,煤层发育特点与①相同;③在下三角洲平原,三级层序由多个四级层序的基准面上升半旋回的低位体系域和湖侵体系域组成,自下而上砂体变化不太明显,煤层总体有变厚趋势、分层变多,且主要发育在最大湖泛面附近;④湖泊环境,三级层序的低位体系域、湖侵体系域和高位体系域发育完整,基本上为一对称的旋回;低位体系域中发育有薄煤层,湖侵体系域由深湖相的黑色泥岩组成,高位体系域则由多个四级层序基准面上升半旋回的湖侵体系域和下降半旋回的高位体系域组成,煤层多发育在四级层序湖侵体系域的底部,自下而上煤层逐渐变厚。(5)海拉尔盆地层序Ⅵ聚煤环境主要为扇前、扇间浅水湖盆和浅水湖泊大面积淤浅而成的沼泽,该环境的特点是:冲积扇和扇(辫状河)三角洲分布于凹陷主控断层附近,中部则为广阔的浅水湖,浅水湖淤浅后,大面积沼泽化,所形成的泥炭层与废弃的扇(辫状河)三角洲平原的泥炭连成一片,在垂向层序上可见到两种情况:①浅湖相或扇(辫状河)三角洲与煤层交替;②浅湖相沉积之上直接形成煤层。该环境形成的煤层相对稳定,煤层厚度大、分布面积广,煤层可在大面积内保持15m以上,同种类型的聚煤环境在伊敏凹陷及呼伦湖凹陷(扎赉诺尔矿区)也有发育;层序Ⅲ聚煤环境为浅湖周缘扇(辫状河)三角洲平原和湖滨带,聚煤特征为:煤层多分布于扇三角洲朵叶体的废弃阶段,且不同朵叶体之间的浅水湖湾是厚煤层的聚集场所。(6)通过对扎赉诺尔矿区伊敏组(层序Ⅵ)湖侵体系域早期2号煤层和免渡河矿区伊敏组(层序Ⅵ)高水位体系域7号煤层的煤相分析,并结合成煤过程中的沉积环境演化特征,将不同体系域厚煤层的成煤模式概括如下:①海拉尔盆地湖侵体系域的厚煤层多形成于该体系域的早、中期,该时期水平面缓慢上升,可容空间变化速率与泥炭堆积速率长时间保持平衡,适合泥炭的大规模发育和保存,厚煤层是由若干个水进型成煤旋回叠加而成,这种成煤旋回的叠加方式有以下两种:a.各个水进型成煤旋回在垂向上为一连续的沉积旋回,各旋回之间并没有出现沉积的间断;b.成煤过程中,出现短暂的成煤间断面,间断面的特征在研究区的不同位置表现出不同的特征,如在矿区中心表现为高丝质体含量、低镜质组含量、低GI和镜惰比值的煤层,在矿区边缘表现为下切的分流河道砂体,而在沉积中心则以细粒的泥岩、粉砂岩为分界线,这三种沉积间断面是由地下水位的突然下降造成泥炭堆积过程中的暴露和冲刷或地下水位的不断上升导致泥炭层被淹没而形成的。②海拉尔盆地高位体系域的厚煤层由若干个水退型成煤旋回叠加而成,每个旋回的晚期表现为突然的水进特征,水位的上升并没有导致泥炭堆积的终止,仍然满足泥炭生成的条件,正是由于这样的缓慢的水退和突然的水退形成了高位体系域中的巨厚煤层。