从新生界以来，黑龙江省各地均接受陆相的沉积。又因陆相环境复杂，各地的沉积物差 别很大，相应组名也很多。
　　　　一、第三系
　　　　（一）古新统
　　　　古新统分布于逊克、德都和嘉荫等地区者称乌云组，由砂岩和页岩互层，并夹褐煤组成 ，含植物化石，厚430米，与下伏地层呈不整合接触。另在牡丹江市地区出露有黄花组，田中 细粒碎屑岩夹褐煤和多层玄武岩组成，产有植物化石，厚220米。
　　　　（二）始新统——渐新统
　　　　始新统——渐新统分布于松辽盆地者称依安组，厚260米；分布于三江平原者称宝泉岭组 ，厚1500米。它们均由泥岩、砂岩和砂砾岩组成，与下伏地层呈不整合接触。
　　　　另外在东部山区的断陷盆地中有达连河组，由砂砾岩、砂岩、煤层和油页岩组成，厚74 0米。
　　　　（三）中新统——上新统
　　　　中新统——上新统在黑龙江省境内均有分布。其中松嫩平原地区稳定，研究程度也较高 。下部称大安组，相当于中新统，由细碎屑岩和泥岩组成，产植物化石，厚94米；上部称泰 康组，相当于上新统，由各类碎屑岩和泥岩组成，产介形虫和植物化石，厚123米，与下伏的 大安组呈假整合接触。
　　　　在大兴安岭地区分布有金山组，主要为半胶结的砂砾岩，厚100米，与下伏地层呈不整合 接触。在金山组之上有五叉沟玄武岩分布，厚约200米。
　　　　在东部山区分布有道台桥组，由砂砾岩组成；在三江平原地区有富锦组，由细砂岩夹木 质煤组成，厚50米。在这些沉积物之上，有大罗勒密玄武岩分布，厚100—200米。
　　　　在小兴安岭地区，分布有孙吴组。主要为砂岩、砾岩夹薄层泥岩组成，分选不好，铁质 胶结，厚200米。
　　　　二、第四系第四系在黑龙江省分布很广，为一套冰期和间冰期的堆积，还有现代河床和 河漫滩的堆积物。
　　　　（一）下更新统
　　　　下更新统主要分布于松嫩平原地区，称白土山组。是白土山冰期的冰水沉积物。以砾和 砂砾为主，夹有亚砂土和粘土。砾石多具冰川擦痕、厚80米。与第三系是角度不整合接触。
　　　　（二）中更新统
　　　　中更新统除大小兴安岭地区外，其它地区均有分布。可分为上下两段。
　　　　下段在松嫩平原地区称荒山组下段，为白土山——绰纳河间冰期沉积产物有砾石、砂砾 石、砂和粘土等。产有喜暖的哺乳动物化石，厚度达65米。与白土山组是假整合接触。
　　　　上段为绰纳河冰期沉积，平原地区称荒山组上段。沉积近60米的亚粘土和粘土夹细砂层 ；在大兴安岭山区沉积的是砾石、粘土和角砾等，称绰纳河组。另外在五大连池和镜泊湖地 区，有白榴玄武岩和杆栏玄武岩的喷发活动。
　　　　（三）上更新统
　　　　上更新统广泛分布于黑龙江省各地。可分为早、中、晚3期。
　　　　早期为绰纳河——诺敏河间冰期的冲积层，多分布于黑龙江省东部。如牡丹江二级阶地 低部，由杂色砂砾组成，厚约20米。此期在五大连池和镜泊湖地区有玄武岩喷发。
　　　　中期称哈尔滨组，广泛分布于平原地区，由黄土状亚粘土组成，产有猛犸象化石。在山 地的河谷中，形成二级阶地。而在镜泊湖地区有晚期玄武岩喷发，形成火山锥被保留。
　　　　晚期称顾乡屯组，西部称诺敏河组，常构成河流的一级阶地。下部为诺敏河冰期的砂砾 和泥砾的沉积；上部为冰水沉积，由黄土状亚粘土和亚砂土组成，厚度共50米，产有猛犸象 化石。
　　　　（四）全新统
　　　　全新统分布极广，黑龙江省各地均有。一般分为早、晚两期。
　　　　早期称温泉河组，分布于各河流的高漫滩上，由亚粘土、亚砂土、砂砾石和砂组成。产 有淡水腹足类和鱼类，厚45米，与顾乡屯组是假整合接触。
　　　　晚近期是河床和低河漫滩堆积，由砂和砂砾石组成。局部上覆薄层的亚粘土，厚度小于 40米。此时在湖泊和沼泽地区沉积淤泥质的亚粘土和细粉砂等。而在五大连池有玄武岩喷发 ，形成中国最有名的火山游览胜地。