鸡西断陷盆地早期,冲积扇及扇三角洲发育,沿盆缘沉降幅度相对较大,呈线性展布,形成靠近同沉积断裂内侧附近分布的扇带。随着冲积扇和扇三角洲沉积活动向盆地中央部位的减弱,在盆地北部滴道区,位于扇三角洲的前缘,有短期发育的小型湖泊沼泽环境,并成为来自北面陆源区的水流经过之地。这股自北向南的水流和来自盆地边缘隆起山地沟谷的流水,迁入二闾至哈达南部的带状区,形成近东西向的辫状—曲流河沉积,大致在鸡东县城附近与盆地南部的水体沟通相汇。但是在盆地南部荣华至红火区的扇三角洲沉积体系之前缘,似有短期发育范围不大的滨浅湖沉积体系。随着沉积的变迁到中期,由南北部带状沉积区汇合而成的楔字形沉积盆地,大部处在河泛水域沉积环境,局部地带有成煤沼泽发育;碎屑物质主要来源于盆地的北、西和东南部隆起的山地。盆内主要水系自西和南西向北东方向流出。此期盆缘同沉积断裂大多数活动相对缓慢,只有荣华至张新间和火烧桥附近盆缘断裂活动明显;前两区的断裂附近,有小型冲积扇、扇三角洲沉积体系发育,后一地区为火山喷发堆积与湖泊沉积体系呈交替配置出现。滴道组中段厚度相对较大,沉积物较细,沉积时间持续相对较长。晚期盆缘同沉积断裂和盆地外基底古断裂活动,沿断裂喷出的火山物质如中性凝灰角砾岩、凝灰岩等为主的堆积,多分布在各组内上部,厚度、岩性不稳定,变化大。滴道组不同类型的沉积体系在纵横方向互相配置,形成多类型的沉积体系在空间内显现。沉积体系和沉积环境分析表明盆地裂陷阶段的沉积,以冲积扇、扇三角洲、河流、火山堆积最为主要,它们受古断裂、断块凹陷和基底起伏制约明显。
滴道组古水流方向分散,盆地无统一的汇水中心,表现为近源、多物源的特征。在城子河组和穆棱组时期,在孤立的各盆地形成统一的汇水中心而显示出泛盆的特征。城子河组处于盆地断陷发育期,湖盆范围明显扩大,至城子河组中期湖盆范围最大,陆续发育扇三角洲—滨浅湖—半深湖沉积,发育海相夹层沉积,海侵来自东部和北部。鸡西盆地的北部以山麓相沉积为主,粒度较粗,中、东部则以平原亚相的砂泥质沉积为主。穆棱组湖盆范围逐渐萎缩,发育扇三角洲—滨浅湖—半深湖沉积,发育海相夹层,海侵方向仍然沿着城子河时期东部和北部两个方向侵入。东山组时期,盆地再次进入局部裂陷阶段,发育火山碎屑岩相,扇三角洲-滨浅湖沉积体系,东部盆地大部分被东山组所覆盖。古地理恢复结果表明,东部地区在城子河组和穆棱组沉积时期已由滴道组沉积时期数个相互孤立的断陷盆地逐渐合并为统一的沉积盆地。城子河组、穆棱组沉积时期,构造活动较弱,但有些断层仍在活动,控制盆地沉积,但全区基本进入下沉断陷阶段,南北隆坳格局消失,整体构成一个断陷带。
纵向来看从滴道组到城子河组时期,是沉积范围不断扩大,水体逐渐变深,特别是城子河组时期,发育有二次大的湖侵,湖侵规模一次比一次大,以第二次湖侵结束了城子河组沉积。在穆棱组沉积时期,沉积体系与城子河组时期基本一致,只是沉积范围缩小,盆地的主体依然是滨浅湖沉积。物源供给继承了城子河时期的供给,但是水体不断萎缩,物源相对沉积盆地后退,三次大的湖侵规模一次比一次弱,最终以东山组火山喷发结束了鸡西断陷盆地沉积演化。