松辽盆地的基底由古老的结晶岩系组成，经历了兴凯旋回、加里东旋回和华力西旋回，后者在西部形成了内蒙古——大兴安岭褶皱系，东部为张广才岭褶皱带和延边褶皱系，中部为松辽拗陷 。在以后的地质历史中各种地质构造活动不断地进行着，到白奎纪末期褶皱、断裂及岩浆活动达到高潮 。此后，地壳相对稳定，进入了剥夷堆积期 。喜马拉雅运动在老构造的基础上使地层产生翘曲、断裂，表现为大兴安岭翘起、隆升，盆地沿断裂沉降 。从此，盆地进人了第四纪的演变期，冰期和间冰期的交替出现，新构造运动的频繁发生，对第四纪环境的演化起了主导作用 。

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更新世初期，欧洲及北美大陆发生大陆冰盖，中国西北山地发生了山谷冰川，全球气温下降，寒冷气候波及松辽平原 。在大兴安岭山前地带、盆地中部及东部丘陵沉积了数米至数十米的白土山组地层，岩性为白色砂砾岩，夹粘土透镜体，该地层向盆地中部渐变为湖相粘土，在早更新世的中、晚期，粘土层的分布范围扩大，湖泊已具有较大的规模 。

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