冰期:冰河時期大陸冰蓋大幅度向赤道延伸的時期-中文百科頻道

概述

冰期是指具有強烈冰川作用的地史時期，它有廣義和狹義之分，廣義的冰期又稱大冰期，狹義的冰期是指比大冰期低一層次的冰期。

大冰期是指地球上氣候寒冷，極地冰蓋增厚、廣布，中、低緯度地區有時也有強烈冰川作用的地質時期。大冰期中氣候較寒冷的時期稱冰期，較溫暖的時期稱間冰期。大冰期、冰期和間冰期都是依據氣候劃分的地質時間單位。大冰期的持續時間相當地質年代單位的世或大于世，兩個大冰期之間的時間間隔可以是幾個紀，有人根據統計資料認為，大冰期的出現有1.5億年的周期。冰期、間冰期的持續時間相當于地質年代單位的期。

地球在40多億年的曆史中，曾出現過多次顯著降溫變冷，形成冰期。特别是在前寒武紀晚期、石炭紀至二疊紀和新生代的冰期都是持續時間很長的地質事件，通常稱為大冰期。大冰期的時間尺度達107~108年。大冰期内又有多次大幅度的氣候冷暖交替和冰蓋規模的擴展或退縮時期，這種擴展和退縮時期即為冰期和間冰期。

也有學者認為冰期是指在一個“冰河時期”（其時間跨度是幾千萬年甚至2、3億年）之中，一段持續的全球低溫、大陸冰蓋大幅度向赤道延伸的時期。而間冰期是指兩次冰期之間，全球溫度較高，大陸冰蓋大幅度消融退縮的時期。冰期與間冰期的時間尺度是數十萬年。一個冰河時期由冰期、間冰期交替反複旋回。目前地球處于第四紀冰河時期，50萬年來出現了5次冰期，每次冰期平均持續7萬多年，而每次間冰期平均持續2萬多年。目前處于1.1萬年前開始的間冰期，這也是全新世的開始。

冰期内部的冷暖交替的時段，分别稱為冰段（或稱作副冰期、冰階）與間冰段（或稱作間冰階）。時間尺度是數萬年。

曆次冰河時期

地球形成以來冰河時期至少出現過5次。冰河時期期間，溫度下降，改變了地球表面的植物相和生物的生存環境，許多生物因此面臨滅亡或被迫遷移，隻有能夠适應環境的物種，才能幸存下來。

休倫冰河時期

休倫冰河時期（Huronian glaciation），出現于24億年前到21億年前。由于主要冰蓋遺迹證據在休倫湖北岸被發現而命名。這可能是地球上最嚴重最漫長的寒冷期。其成因可能是大氧化事件，大氣層中急劇增加的氧氣破壞了原始大氣中的主要溫室氣體甲烷所緻。

成冰紀冰河時期

成冰紀冰河時期（Cryogenian），出現于新元古代成冰紀，從8.5億年前到6.3億年前。這是十億年來地球最嚴重的寒冷期，極地冰蓋擴展到赤道；甚至形成了雪球地球，海洋也完全凍結。火山噴發的二氧化碳因地球生物不能光合作用而逐步累積，最終形成的溫室效應使得地球走出冰封。随後是埃迪卡拉生物群标志着多細胞生物的出現，以及寒武紀生命大爆發，各種生物的門基本都出現了。

安第斯-撒哈拉冰河時期

安第斯-撒哈拉冰河時期（Andean-Saharan），時間跨度較小，出現于古生代晚奧陶紀與志留紀，從4.6億年前到4.3億年前。

卡魯冰河時期

卡魯冰河時期（Karoo Ice Age），出現于古生代末期的石炭紀與二疊紀，從3.6億年前到2.6億年前。因南非卡魯地區發現的冰蓋證據而命名。可能的原因是在此前的泥盆紀陸生植物大量繁育，導緻地球大氣中氧含量的增加、二氧化碳的大幅減少所緻。

第四紀冰河時期

第四紀冰河時期（Quaternary glaciation），或稱作更新世冰河時期（Pleistocene glaciation）,當前冰河時期）current ice age），或直接叫做冰河時期（the ice age），開始于258萬年前的上新世晚期，延續到迄今。此次冰河時期，地球處于冰期與間冰期交替出現的旋回。目前，地球上的大陸冰蓋僅存在于南極洲、格陵蘭、巴芬島等處。

距離現代較近的第四紀冰河時期的間冰期約為4萬年，以後縮短為1萬年。上一次冰期是約1萬年前。

成因

因為冰河期有大型的冰期和較小的間冰期，還有兩者夾雜在一起的周期，因此冰河期的成因仍然有許多的争議。但幾個重要的因素已經有所共識：

•大氣層的組成：二氧化碳、甲烷等的濃度。

•地球軌道的變化：也就是所謂的米蘭科維奇循環，也可能和太陽在銀河系中的位置有關系。

•闆塊運動：闆塊運動造成地球表面海洋和陸地位置的變動，這會影響風、洋流、氣流，造成地球能量收支上的改變。

•太陽輸出能量的變動：如太陽活動周期性的變動。

•地月系統的軌道動力學。

•大隕石的撞擊：造成大氣層中的塵埃增加，也可能引發火山大規模的爆發。

•火山爆發，特别是超級火山的噴發。

這些因素有些會互相影響，例如，地球大氣組成的變化（特别是溫室氣體的濃度）可能會影響到氣候變化，而氣候變化也會改變大氣組成（例如風化作用會改變二氧化碳的濃度）

大陸闆塊的運動從時間尺度上與曆次冰河時代匹配得較好。比較明确的幾種可以減少或阻礙赤道海域暖水流向極區的大陸闆塊的分布：

•某個大陸闆塊位于極區，如現在的南極洲；

•極區海域幾乎被大陸所包圍，如現在的北冰洋；

•超大陸幾乎占據了整個赤道地區，如羅迪尼亞大陸在成冰紀冰河時期就位于赤道地區。

印度-澳洲闆塊從7000萬年前開始與亞歐闆塊碰撞擠壓，在消滅了特提斯海後，闆塊碰撞在4000萬年前導緻了青藏高原地區的上升。大約240萬平方公裡土地上升到雪線以上，冰雪地貌對太陽輻射的反射率比裸露地表要高70%。而且青藏高原處于中低緯度，單位面積反射的日照強度是高緯度極區冰蓋的4-5倍。而且青藏隆起導緻大氣環流改變，中國副熱帶高壓區的降水增多，降低了大氣中二氧化碳含量。北美洲的科羅拉多高原的隆起具有類似效果。因而從1990年代起，很多研究指出第四紀變冷（Cenozoic Cooling）與這種上升構造運動有直接關系。

巴拿馬地峽約在300百萬年前形成，這是人類從猿進化600百萬年以來地球上最重要的地質事件。巴拿馬地峽的形成切斷了大西洋與太平洋的熱帶海水交換，可能啟動了第四紀冰河時期。

太陽輸出能量的變動

太陽能量輸出的變化至少有兩種類型：

•很長時間的：天文物理學家認為太陽輸出的能量每10億年會增加10%。每10億年增加10%的能量輸出，足以造成地球上溫室效應的失控－溫度的上升會使水蒸氣的量增加，而水蒸氣是溫室氣體（比二氧化碳更強的溫室氣體），這會造成一種惡性循環。

•短期變化：有些可能會造成能量的捕獲。由于太陽很巨大，計有的不平衡和負回饋的過程和影響需要很長的時間，所以這些過程會回饋過度又造成不平衡...等等。（"長時間"在這兒指的是數千年至百萬年的時間。）太陽黑子的周期，如蒙德極小期（Maunder minimum），與16世紀持續到19世紀的小冰期符合得很好。

太陽能量的長期增長不是造成冰河期的原因。

最著名的短期變化是太陽黑子周期，特别是蒙德極小期，它與小冰期最冷的部分時間相關聯。如同米蘭科維奇循環一樣，以太陽黑子的效應來解釋冰河期的開始和結束會太微弱和太頻繁了，但是很有可能有助于解釋其中的一些溫度變化。