【地理视角】冰期是怎样形成的？地球上有几个冰期？

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　　冰期

　　地球在40多亿年的历史中，曾出现过多次显著降温变冷，形成冰期。特别是在前寒武纪晚期、石炭纪至二叠纪和新生代的冰期都是持续时间很长的地质事件，通常称为大冰期。大冰期的时间尺度至少数百万年。大冰期内又有多次大幅度的气候冷暖交替和冰盖规模的扩展或退缩时期，这种扩展和退缩时期即为冰期和间冰期。

　　冰期是怎样形成的

　　天文学成因说

　　天文学成因说主要考虑太阳、其他行星与地球之间的相互关系。

　　太阳光度的周期变化影响地球的气候。太阳光度处于弱变化时，辐射量减少，地球变冷，乃至出现冰期气候。米兰科维奇认为，下半年太阳辐射量的减少是导致冰期发生的可能因素。

　　地球黄赤交角的周期变化导致气温的变化。黄赤交角指黄道与天赤道的交角，它的变化主要受行星摄动的影响。当黄赤交角大时，冬夏差别增大，年平均日射率最小，使低纬地区处于寒冷时期，有利于冰川生成。

　　地球物理学成因说

　　地球物理学成因说影响因素较多，有大气物理方面的，也有地理地质方面的。

　　大气透明度的影响。频繁的火山活动等使大气层饱含着火山灰，透明度低，减少了太阳辐射量，导致地球变冷。

　　构造运动的影响。构造运动造成陆地升降、陆块位移、视极移动，改变了海陆分布和环流形式，可使地球变冷。云量、蒸发和冰雪反射的反馈作用，进一步使地球变冷，促使冰期来临。

　　大气中CO2的屏蔽作用。CO2阻止或减低地表热量的损失。如果大气中CO2含量增加到今天的2~3倍，则极地气温将上升8~9℃；如果今日大气中的CO2含量减少55~60%，则中纬地带气温将下降4~5℃。在地质时期火山活动和生物活动使大气圈中CO2含量有很大变化，当CO2屏蔽作用减少到一定程度，则可能出现冰期。

　　地球上第一个大冰期

　　冰河期，又叫冰期、冰川期，是地球表面覆盖大规模冰川的地质时期。地球历史上曾经出现过4次超大冰期：休伦冰期、瓦兰吉尔冰期、安第萨哈拉冰期、卡鲁冰期。大冰期的时间尺度至少数百万年，此外还有数不胜数的小冰期。其中最持久的一次，也是最早的一次，就是休伦冰期。

　　冰川期的地球

　　休伦冰期，又叫第一次“雪球地球”事件，出现于24亿年前到21亿年前，没错，地球被冰冻了2亿～3亿年，差点就把刚刚出现的原始生物彻底灭绝。我们都知道，同等材质的物体颜色越深，越容易吸收热量，而白色吸热量最少。由于地球被冻成了一个白色雪球，地球反射阳光的量越来越大，使得整个地球系统获得的太阳能愈来愈少。此外，当时地球的大气层几乎没有二氧化碳之类的温室气体，所以地球的这次冰期持续了很久。但你可能没想到，最后“破冰”的不是太阳，而是地球自己的“内力”—由于冰川的挤压，地球内部的岩浆按捺不住，喷涌而出，大量二氧化碳被送入大气层，地球开始变暖，逐渐走出冰期。

　　蓝藻

　　猛犸复原图

　　
冰期的成因是什么

　　造成第一次大冰期的“罪魁祸首”是一种今天仍然存在的细菌—蓝藻。蓝藻是一种结构简单的单细胞生物，是目前我们知道的最早能进行光合作用的生物体。虽然被大家称为“藻”，但它并不属于植物中的藻类，它和其他细菌一样属于原核生物，因此还是叫蓝细菌比较合适。

　　距今38亿年前，最早的生命出现在海洋之中，由于当时大气中氧气含量极低，所以那时候还没有需要吸收氧气的生物，早期生物都是一些厌氧细菌。它们靠摄取一些有机物分子为生，甚至可以靠硫酸盐、铁盐等简单的化学物质就能活下来。但是万万没想到，34亿年前出现了蓝细菌，它还学会了光合作用这一“逆天技能”—吸收二氧化碳产生氧气。但是在蓝细菌出现早期，由于地球上还有很多可以氧化的还原性物质，比如海水中的亚铁离子，所以蓝细菌产生的氧消耗掉早期地球上的还原性物质共用了近10亿年。到距今24.5億年前，海洋里所有的亚铁离子都已经被氧化，游离的氧终于释放出来，并在海洋和大气中积累。

　　从24.5亿年前到18.5亿年前，大气中的氧气浓度从0.02%上升到了4%，这就是地质史上著名的大氧化事件。在这一时期，大量的厌氧生物被氧气杀死，从此那些厌氧的古细菌只能躲在缺氧的环境中苟活，如在热泉水、缺氧湖底、盐水湖、高酸碱度水体、海底火山口等极端环境中。

　　大氧化事件之后，休伦冰期降临地球。当时，大气中的主要温室气体是二氧化碳和甲烷，蓝细菌吸收了二氧化碳，释放的氧气又把甲烷氧化，于是温室气体越来越少，地球急剧降温，冻成了一个雪球。此时，地球进入休伦冰期，这是地质史上第一次持续最久也是杀死生物最多的冰期。对比之下，人类祖先和猛犸一起赶上的那场冰期真是小巫见大巫了。

　　进入休伦冰期以后，虽然太阳光度的周期变化也会影响地球的气候，但是由于实在太远，太阳的温度变化也不大，因此对地球影响很有限。其实，历史上的地球冰期都有相似的“套路”：首先，看似人畜无害的生物让地球的温室气体减少，然后进入冰期，生物被冻死之后，又进入下一个比较温暖的间冰期;温暖的时候，生物也大量繁殖，抢占水体中的氧气，导致大量其他生物死亡;死去的生物成为肥料供其生长，最终再度吸收大量二氧化碳，让地球再度变冷。所以，对于地球来说，含氧量不是越高越好，而是恰当就行。不过凡事都有两面，如果不是水中含氧量降低，便也不会逼迫一部分鱼类登陆，从而进化成今天的人类。

　　地球地质时期的气候变化，是地球最大尺度的气候变化，我们研究地球地质时期的气候变化，对于宏观认识地球气候的变化，以及预测未来地球气候的变化都具有重要意义。在地球的地质时期，全球气候一直处在波动变化之中，冷暖干湿相互交替，变化周期长短不一。总体来说，在地质时期的气候变化过程中，温暖期较长，寒冷期较短；湿润期与干旱期相互交替，但是新生代（距今6500万年以来）以湿润期为主。

　　地质时期三次大冰期

　　地质时期中的寒冷期通常表现为，全球平均气温偏低，冰川覆盖面积巨大，通常被称为“大冰期”，在地球地质时期总共经历了三次大冰期，分别是距今6亿年前的震旦纪大冰期、距今2.5亿年前的石炭二叠纪大冰期和距今200万年前开始的第四纪大冰期。大冰期之间大约间隔2至3亿年时间，这一时期相对温暖，称为“大间冰期”。

　　恐龙生活在相对温暖的大间冰期

　　当地球大冰期来临的时候，是不是地球全球都被冰川覆盖了呢？由于前两次大冰期距离现在都十分久远，缺乏研究数据，谭老师地理工作室综合整理不过第四纪大冰期可以说就发生的当下，有着丰富的研究数据。有的学者认为目前第四纪大冰期已经结束，当然也有的学者认为目前还处在第四纪大冰期中，因为现在全球的平均气温比地球地质历史上的很多时候都要寒冷，只不过第四期大冰期的鼎盛时期已经过去。

　　下一次大冰期何时到来

　　我们还会遇到大冰期吗？这个问题其实本身就有些问题，因为从更大的时间尺度上看人类现在就正处于一个大冰期之中—晚新生代大冰期，也是地球历史上距今最近的一次大冰期。大约在8000～10000年前，全球又普遍转暖，大量冰川和冰盖消失或收缩，地球进入冰后期。但是，各个大陆的冰川和冰盖并未完全消失。虽然很多证据都是我们现在可以直接看到的，但由于线索众多，对于这次大冰期，学术界至今没有一个明确的细节划分。有德国学者认为其中包含4次小冰期和3次间冰期。中国地质学家李四光也认为包含4个冰期，但是由于观测点都在中国，因此划分方法和外国研究者不同，包含鄱阳冰期、大姑山冰期、庐山冰期以及大理冰期。

　　美国密歇根州北部麦基纳克岛形成于冰期的拱形岩石

　　花岗岩基岩中的冰川沟槽，是冰期留下的遗产

　　但是，并不是所有的气候变冷都和冰期有关，例如20世纪70年代北半球的低温时段（南半球为高温时段），中国大部分地区处于低温少雨时段。究其原因，20世纪70年代是地球自转的慢段，是太阳黑子的相对低值时段，也是中国大陆地震多发的时段，这些特点均与小冰期相似，但是科学家已经证明，这段气候变化并不属于小冰期。

　　担心冰期会毁灭人类还为时尚早，目前人类的活动并不会让地球的温度出现剧烈而持续的变化。与其去猜测下一个未知的地球毁灭时间点，还不如脚踏实地设计更有效的应对举措。虽然冰期时不时会干扰到地球气候，但是按照目前人类的科技水平，在寒冷中生存下来，保持种族的延续，还是不成问题的。