综合钻井、取心、地震、区域地质调查报告及野外踏勘等资料,对二连盆地侏罗纪—白垩纪残留地层岩性特征与对比、残留厚度进行了系统研究。认为中—下侏罗统分为南北两个残留盆地区,上侏罗统火山岩地层主要沿大兴安岭隆起及盆地南缘分布,下白垩统在盆地内部53个断陷均有分布、各断陷均有1~4个残留厚度中心,上白垩统主要分布于盆地西部临近巴音宝力格隆起一带。系统总结了早白垩世盆地伸展正断层的平面、剖面组合样式和反转构造样式类型及形成机制;以板块活动论为指导,分析了二连盆地中、新生代盆地演化特征及动力学机制,欧亚板块和太平洋板块等板块之间的相互作用,以及蒙古—鄂霍次克碰撞缝合带的碰撞效应均为影响盆地演化的重要因素。提出了叠合构造样式的概念,建立了构造样式叠合模式,即K1简单伸展构造模式、K1拉张—K1末期挤压反转构造叠合模式、J1+2—K1继承性伸展构造叠合模式、K1走滑拉张—K1末期走滑挤压的走滑反转构造叠合模式、J1+2拉张—J3挤压—K1拉张—K1末期挤压的多期复杂构造叠合模式,明确了构造运动与构造样式之间的耦合关系。在沉积相类型及构造特征研究基础上,探讨了早白垩世断陷湖盆不同类型断层及构造带对沉积充填的控制。其中铲式陡坡带沉降、沉积中心一致,发育冲积扇、近岸水下扇、扇三角洲及湖底扇。分析了单断箕状断陷湖盆幕式演化对沉积充填的影响,总结了陡坡带、缓坡带沉积相类型及演化模式,陡坡带较缓坡带沉积类型丰富、演化模式复杂。通过沉积地层、构造及物源等方面综合研究,认为早—中侏罗世发育南、北两个次级盆地区,为发育含煤碎屑岩的陆相断—拗型盆地。晚侏罗世,受区域性挤压反转,在大兴安岭隆起及盆地南缘凹陷发育火山岩地层。早白垩世,在破碎基底构造格局、窄长条形盆地形态等静态要素,以及前期多旋回演化、右旋剪切应力场等动态要素联合作用下,具有独特的强分割性成盆特征,为拉张断陷型盆地群。晚白垩世,仅在少数地区发育河流—湖泊沉积体系,属热沉降坳陷盆地。