白垩纪—古近纪(K-Pg)是典型的温室气候时期,与现代气候截然不同。当时大气中的二氧化碳浓度较高,整个地球保持较高的温度,具有较低的赤道—极地温差。随着温室气体的大量排放,现代气候不断变暖,地球极有可能正向着温室气候状态转变,因此我们亟需了解白垩纪—古近纪的气候、环境与生物生存状态,从而更好的评估人类未来的生存环境。此外,白垩纪—古近纪发生了地质历史时期最严重的生物绝灭事件之一,小行星撞击、德干玄武岩喷发、全球海平面变化和全球/区域性气候变化等重大地质事件可能是导致绝灭的原因。但是,我们对这些地质事件在大绝灭中分别发挥的作用并不清楚,建立全面综合的气候记录能够帮助我们分析大绝灭的发生机制。然而,白垩纪—古近纪古气候大多来源于海相记录,陆相记录则因受到不连续和缺乏高精度年代学约束的剖面,以及缺乏有效替代性指标的影响而非常匮乏。此外,深时古气候学研究获得的气候信息难以有效的与现代气候进行对比,导致现代气候与深时古气候研究之间存在着难以逾越的鸿沟。本研究对广泛使用的柯本气候带划分方案进行了优化,提出了简单、定量且适用于深时古气候的气候带划分方案,并且通过该方案可以将古气候信息与现代气候带进行对比。随后本研究使用团簇同位素温度测定法分析了中国东部松辽盆地和南雄盆地白垩纪—古近纪的古土壤碳酸盐。该方法可以直接对温度进行测定,不需要了解碳酸盐形成环境的水体氧同位素成分,有效的规避了陆相古气候学的短板,大大促进了深时陆相古气候研究。总得来说,白垩纪—古近纪温度相对于其他典型的温室时期较低,但是却具有很强的波动性。该时期陆地与海洋的温度基本一致,但是陆地气候具有较高的波动性。低纬度陆地温度很高,热带范围明显扩张,指示了较低的纬向温度梯度,说明前人研究严重低估了低纬度地区陆地温度。本研究指出白垩纪—古近纪低纬度地区可能已经接近了生物对高温的耐受阈值,认为炎热的低纬度地区是维持高纬度地区较高温度的必要条件。综合气候—生物记录发现白垩纪—古近纪生物大绝灭由两期相距约300ky的绝灭事件组成的。白垩纪末期,全球海平面变化、德干玄武岩喷发以及全球/区域性气候变化首先破坏了生态系统的平衡,促使生态系统达到绝灭临界点。然后小行星撞击事件最终摧毁了脆弱整个生态系统,并导致生物大绝灭的发生。