研究区地质记录始于中元古代。中元古代—新元古代属于古弧盆系发展演化时期，至新元古代末古弧盆系回返固结，经历了泛非期（兴凯期）角闪岩相-麻粒岩相区域变质并克拉通化，形成了统一大陆，本区内形成了东风山岩群红林岩组、尔站岩群，并伴有兴凯期中酸性—酸性岩浆侵入；早寒武世初期联合地块进入陆表海演化环境，本区内形成了西林群晨明组等盖层沉积；晚寒武世末至早奥陶世初，联合地块发生分化裂解。嘉荫-牡丹江及其以西地区进入了多岛洋演化环境。弧盆系的发展时间自早奥陶世持续到早三叠世，先后形成了火山弧、弧间盆地、弧背盆地堆积作用，伴随形成了大青组、宝泉组、歪鼻子组、唐家屯组、青龙屯组、五道岭组及张广才岭岩群正沟岩组和红光岩组等海相为主的中基性—中酸性—酸性火山地层。
其中（晚寒武世末—）早奥陶世，区内局部发生造山作用，伴有加里东早期中酸性岩浆侵入。晚奥陶世，区内发生较大规模造山作用，伴有加里东中期中基性—中酸性岩浆侵入。早—晚石炭世，本区内发生了较大规模造山作用，伴有海西早期中酸性岩浆侵入。早二叠世—早三叠世，本区内发生了3次较大规模造山作用，伴有海西早期、中期、晚期中基性—中酸性—酸性偏碱性岩浆侵入，更大区域上，则表现为多岛洋演化阶段研究区所在的小兴安岭-张广才岭岩浆弧与大兴安岭弧盆系沿嫩江-黑河拼合带于早石炭世拼接。佳木斯-兴凯地块沿西拉木伦河-长春拼合带于二叠纪末拼合后，黑龙江省全省又形成了统一的联合大陆，之后本区处于陆内发展阶段。
中生代以来，在西伯利亚板块与华北板块拼合后，进入后碰撞阶段。相应的岩浆侵入活动有印支晚期—燕山早期中基性—中酸性—酸性偏碱性岩浆侵入、燕山晚期中基性—中酸性—酸性偏碱性中浅成—超浅成岩浆侵入。(www.xing528.com)
晚侏罗世以来研究区进入了滨（古）太平洋陆缘发展演化阶段，形成了火山沉积-断陷盆地，形成了冷山组、凤山屯组、二浪河组、草帽顶子组、帽儿山组、板子房组、宁远村组、龙江组、光华组、甘河组、福民河组等陆相中基性—中酸性—酸性火山地层。
晚白垩世—新生代本区西侧发育大型陆相坳陷盆地，新近纪以来沿敦-密、依-舒、松嫩地块边缘等大陆裂谷带有大规模的陆内裂谷型玄武岩喷发，形成了大陆溢流基性火山地层。
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