黑龙江省古地理环境的变化与古气候变迁密切相关。在已知的地球气候史上，现在科学 界公认为至少有3次大冰期，即震旦纪、石炭——二迭纪和第四纪大冰期。研究比较清楚的是 第四纪冰期，至少是由3—4次、时间尺度约10－20万年的寒冷亚冰期和具有同样尺度的比较温暖的亚间冰期组成。
　　　　晚第三纪中新世时期，根据孢粉组合特征分析，表明当时松嫩平原分布森林型植被针叶 树中以松和铁杉为主，此外还有罗汉松、落羽松。阔叶树种中以榆和山核桃为主，并有枫香 和山龙眼等少量喜热树种，林下有柳叶菜、忍冬科、豆科和麻黄。树木多为温带类型，其中 有少量落叶或常绿的亚热带种类，反映了当时黑龙江地区气候是和目前长江流域相似的温暖 湿润的北亚热带气候。到了上新世初期，铁杉、罗汉松和山核桃及林下草本植物逐渐增加， 说明当时的气候由温暖湿润向偏凉干旱方向变化。到上新世末期，黑龙江地区开始被大陆性 气候所控制，气温变得温凉，季节变化明显，相当于今日黑龙江地区南部的温带气候。山区 生长着针阔混交林，广大平原区出现草原植被类型。森林面积逐渐缩小，草原扩大。到第四 纪早更新世初期，由于全球气温下降，转入冰期气候。当时西伯利亚地区是北半球三大大陆 冰川中心之一，黑龙江地区距西伯利亚地区冰川较近，受其影响很深，北极区冷性大陆气团 势力加强，逐渐向南扩张，冰层分布面达到贝加尔湖一带（北纬54°左右）。一些喜冷耐干 的草本植物大量生长，阔叶树种明显减少，形成以桦树为主的桦林草原景观。早更新世后期 ，气候又由冷干向温和半湿润方向发展，山区松林扩大，平原区湿润禾草草原代替蒿草草原 。中更新世时期的气候曾发生干冷——半湿润——冷湿——温和半湿润4次气候波动，黑龙江 地区受其影响也发生了变化。晚更新世时，受全球寒冷气候的影响下，黑龙江地区出现了寒 带和亚寒带气候，在这一时期的沉积层中发现有披毛犀牙齿化石和猛玛象化石，而且分布很 广，北到黑龙江畔，西到大兴安岭，南达松花江边，东至乌苏里江。据对今哈尔滨市东北郊 区的荒山一带，荒山主沟剖面的下段进行孢粉分析，得知在晚更新世，荒山地区及其外围山 地丘陵一带，生长着以云杉为主，伴有阴地蕨、卷柏、石松的暗针叶林群落，标志着寒冷而 湿润的气候条件。云杉是低温树种，目前在东北仅在长白山和小兴安岭有残留分布。在长白 山上的云杉——冷杉带处于海拔1000—1800米的高度，年平均温度约为0—－4℃，而今日荒 山的海拔高度为194米，年平均温为3．5℃，说明当时该地年平均温度大约比现在低3．5—7 ．5摄氏度，相当于冰期的冷湿气候。松嫩平原及其周围山地，是属于冰缘气候，在嫩江和龙 江一带主要分布以藜菊、禾本科为主，伴有麻黄、石松的冰缘草原。在荒山主沟的上段剖面 ，以草本植物花粉为主，木本植物花粉仅有个别出现，在草本植物花粉中又以旱生和半旱生 植物花粉为主，这是上段剖面的孢粉组合特征，代表着间冰期或冰后期的草原类型植被景观 ，气候转向干冷。
　　　　晚更新世过后，第四纪最后一次冰期结束，黑龙江地区气候逐渐转暖，进入最佳气候时 期。一些喜暖的动植物生长繁殖起来，为人类生息和繁衍创造了有利的条件。黑龙江地区从 这时（新石器时代）起，人类活动开始频繁起来，乃形成东部地区兴凯湖畔的新开流文化和 镜泊湖畔的莺歌岭文化、西部嫩江流域的昂昂溪文化等。