4、冰期的成因：4.1、冰期的分布冰期的定义各科学家的说法有区别。
总体说来，无论是大冰期，冰期还是小冰期都是地质时期气候极端寒冷的时期，而冰川是气候波动的产物。
地质时期地球上形成过多次冰期。
许多学者经过长期的地质考察，年代测定等各项研究，对地质时期出现的冰期有了一定的认识，目前公认的有6次大冰期。
4.1.1、新太古代与古元古代时期的冰川活动：距今28亿年至25亿年为新太古代，25亿年至16亿年是古元古代，在此期间曾出现过多次冰川活动。
由于太古老了许多冰川证据已消失，所以有关这段时期的冰川活动资料较少。
费雷克斯（1884）做了一些统计详见表2.1。
其中最古老的是加拿大安大略的拉姆齐湖组与布鲁斯组和南非德兰土瓦的智水滨超群，发现有最古老的冰川岩石，混碛岩，其放射性同位年龄为小于2700Ma。
目前较确定的有两期：一是从距今2600Ma到2500Ma，在许多地区，例如，美国、印度、加拿大等都有冰川岩石。
二是从距今2375Ｍa到2208Ｍa之间的休伦冰期，这是较公认的一次大冰期；多数资料显示这次冰期主要发生在距今2288Ｍａ，前后，持续时间约为80Ma左右。
其余的还有在距今2000Ma，1800Ma和1720Ma等，这些仅是在个别地区发现有冰碛物，可能不是全球性的。
总之，从距今1700-2700Ma的近十亿年的时间，地球上出现过多次大小冰期，其中休伦冰期距今2208-2375Ma和2500-2600ma期间的冰期是目前较多学者公认的。
4.1.2.新元古代时期的冰川活动：从距今1000Ma到541Ma是新元古代时期，包括拉伸纪、成冰纪和埃迪卡拉纪。
许多从事冰川地质研究的学者都讨论过这一时期的冰川活动。
威廉斯（1975）据前人的资料与他的工作做了一个统计，详见图 2.4。
图中将这段财期的冰川活动分为三组，分别为：975-935Ma,815-735Ma和695-600Ma其平均年代为615Ma,770Ma和940Ma,跨越了拉伸纪，成冰纪和埃迪卡垃纪。
费雷克斯（1981）认为这些概括不全面，所以他做了一些评述。
这段时期的冰川活动在澳大利亚有很好的发育，保存也较完整。
这里的冰川地层分为两个地层单位，较老的是斯图尔特冰川岩，其Rb-Sr同位素年龄为约750Ma;样品取自冰碛岩中共生的页岩；另一个是较年轻的马里诺安冰川岩，其Kb-Sr同位素年龄为约670Ma。
斯图尔图冰川岩分布很广泛，而且可能是海相沉积为主，马里诺安冰碛岩面积较小，其上覆盖一薄层的白云岩，在斯图特与马里诺安之间普遍存在碳酸盐岩层。
前塞武纪晚期的冰川地层在非洲也广泛发育，但其成因和冰川地层的古纬度是有争议的。
在西南非，冰川沉积在嘎瑞普群和纳瑪群中形成地层，其中最老的冰川沉积是布劳贝克组，其中Kb-Sr同位素年龄为719±28Ma。
在中非的加丹加地槽中的加丹加期序列中有两个混碛岩层；其下部的大砾岩的铀同位素年龄为840-710Ma，而层位较高的小砾岩在710-670Ma范围内。
大砾岩层厚达300米，分布很广，且冰川沉积特征较常见；而小砾岩层厚约100米，分布较小也具有冰川沉积特征。
西北非的冰川沉积包括塔奥尼和沃尔特冰川地层塔奥尼冰川地层的Kb-Sr同位素年龄的最大值为860±35Ma；沃尔特的混碛岩的K-AR同位素最小年龄约为620Ma，是山岳冰川的产物。
欧洲也广泛地发育着冰川沉积层，这里冰川岩年龄接近于威廉斯（1975）的第二组冰川，其峰值在770Ma。
例如在格陵兰东北部的莫拉内斯伏组混碛岩层位的白云岩，其K-Ar年龄为799Ma，那威冰碛岩pring（1973）测定为840-710Ma。
前苏联报导的冰川沉积物年龄在810-660Ma之间。
在北美洲西部的科迪勒拉地槽的冰碛物年龄为850-750Ma，而东部的洛杰尔斯山组的冰川地层下部的火山岩年龄为820Ma，可见冰川年龄应小于820Ma；美国西北部温得米尔群的冰川作用发生在800-700Ma之间，南美洲巴西西南部的米纳斯告拉斯混碛岩年龄为800-650Ma为主。
中国台湾地区新元古代时期的冰期在825-740Ma之间，最近报导中国大陆的冰期可分为两组：长安亚冰期800-750Ma和南沱亚冰期为680-640Ma。
费雷克斯（1981）认为：“目前直接由冰碛岩序列作出的可利用的年龄测定值都落入约840-645Ma范围之内”。
新元古代的冰期是地质时期作用最强，时间最长分布最广海拔和纬度最低的一次特大冰期。
这次大冰期可能在拉伸纪的早期有一次较小的冰期，无论是现在报导资料和威廉斯（1975）的评述等都认为这是一次小冰期。
冰期主要落在成冰纪，成冰纪是从距今850至635Ma；整个的成冰纪的2.15亿年中都处在大冰期之中。
在2.15亿年中也是由若干个小冰期组成的大冰期，这次大冰期也称为瓦兰吉冰期。
现在多数人认为冰期主要集中在800-655Ma之间，其中777-735Ma和720-710Ma是峰值期，而且700-655M是后期。
距今635Ma起至541Ma是埃迪卡拉纪。
这是一个温暖、潮湿的气候环境是适宜生物生长发育的时期。
所以新元古代冰期主要集中在成冰纪，是一极端寒冷的所谓“雪球”时期。
4.1.3.显生宙时期的冰川活动：从塞武纪到现在的541Ma 中，有3次冰期，即奥陶纪至志留纪冰期，石炭纪至二叠纪冰期和第四纪冰期。
奥陶纪至志留冰期：这次冰期发生在晚奥陶世末和早志留纪初；主要发生在距今440至470Ma之间，这次冰期时间较短，规模较小，主要发生在南半球的高纬度地区。
这次冰期可能对奥陶纪与志留纪之间的生物灭绝事件起了一定的作用。
2、石炭二叠纪大冰期：费雷克斯（1984）在总结了澳大利亚、南美洲、非洲、南极洲、亚洲和阿拉伯等地区的冰川作用后，说：“冈瓦纳古陆晚古生代以广泛的冰川作用为特征。
冰川作用的时代是从纳廖尔期（在密西西比亚纪与宾夕法尼亚的界限附近）到卡赞期，但冰川作用的初期和末期均很少有冰川作用的证据。
寒冷气候也影响了北半球，但因北半球大部分大陆位于较低的纬度，因此除中到晚二叠世的西伯利亚东北部外，均未发生冰川作用。
”从表1.1可见密西西比亚纪与宾夕法尼亚纪的界线为距今318.1±1.3Ma，而晚二叠世（即乐平世）是距今260至25.1Ma；可见这次冰期应该是在距320Ma到255Ma之间，那种认为发生在距今350至235Ma 之间说法是不正确的，在三叠纪全球都没有发现冰川作用的任何证据。
这次冰期的最寒冷时间是在距今270至280Ma之间。
这次大冰期之后，在二叠纪与三叠纪之间发生了一次生物大灭绝事件，这是地质时期最大的一次生物灭绝事件。
3、第四纪大冰期：从图2.1中氧-18的曲线变化可知，从始新末期南极已开始出现暂时性冰盖，后转为永久性冰盖，在渐新世晚期转为暂时性冰盖。
从中新世中期到现在南极和北极均为永久性冰盖。
这次冰期如从南极出现暂时性冰盖开始计算，则这次冰期已经过去约35Ma。
地球气候出现极度寒冷的时期，即冰期，不是一种因素造成的而是多种因素叠加作用的结果。
在第三章中简要地讨论了影响气候变化的主要因素，这些因素能使地质时期气候发生冷和暖的变化，如果它们叠加起来也就能使气候发生巨大变化，即或是炎热或寒冷，也就在地质时期形成冰期起了一定的作用。
这些因素有的作用时间近亿年，有的作用时间仅几年或几十年，所以这些因素的规模大小差别很大。
在讨论大冰期和冰期形成原因时一定要选择那些作用时间长，规模大的因素，那些强度较小作用时间较短的因素主要是在讨论较小的气候波动时去加以说明和探讨。
4.2银河年与大冰期的成因：地球跟着太阳系在银河系中运动，在不同的位置时地球上气候发生较大的变化，许多科学家都从不同的角度论述了银河年与大冰期的成因关联。
威廉斯（1975）认为太阳系在银河系内穿越受到麦哲论星云的潮汐作用，影响了地球气温的变化。
斯坦纳（1967）认为太阳在近银心点（P）处，万有引力常数（G）值变小，导致太阳光变减弱而造成地球气温降低。
他计算距今4亿年以来太阳系G值的变化，如图3.16。
从图3.16可得出近银心点光度最小，而远银心点太阳光度最大。
由此影响到地球气候等的变化，也会导致冰期的形成。
如果将太阳围绕银心运动与地球绕太阳运动作一对比，也许问题就较清楚了。
图３.3是地球公转轨道和方向，图3.12是太阳在银河关中运动的示意图。
图3.3中近日点是地球上的冬至，远日点是夏至，中间有春分和秋分，地球连续两次通过近日点所需的时间称为近点年。
地球从秋分到冬至越来越冷，而从冬至到春分越来越温暖，在冬至附近是最寒冷的时间，南半球相反。
如果我们将太阳系在绕银心运动与地球绕太阳运动看着相似。
则可将一个银河年分为四段：首先是近银心点（p）和远银心点（A），其次是将p到A和A到P之间各加一点，也就分成了四段、按地球年相似，将其成为春、夏、秋、冬。
近银心点（p）与远银心点（A）之中心点成为春季（spring）与夏（summer)季之交点以（SS）代表该点；远银心点（A）到下一个银河年的近银心点（p）之中心点视为秋季(Autumn)与冬季(Winter)之交点，以（Aw）代表该点。
我们在以后的讨论中；将发现这四个点p、SS、A、AW、对应的地质时期有很大的意义，许多地质事件的发生与这四个点相关。
例如，地质时期的大冰期，都发生在Aw-p-SS之间；生物大灭绝事件都发生在p、SS、A、Aw、四个交界点附近。
根据第三章的讨论，采用银河年的长度为256Ma，编制表4.1。
表中的近银心点（p），春夏交点（SS），远银心点（A）和秋与冬交点（AW）的时间单位为（Ma）。
将地球上已知的各次冰期的持续时间也列在表4.1中，可见冰期都落在从（Aw）经过（p）到（SS）点的时间范围内，在（A）点附近没有冰期出现，而且冰期的峰值都落在近银心点（p）附近。
这说明地球上出现冰期受太阳系绕银心运动所控制，也说明在银河年从秋分经过冬至到春分是地球上是相对寒冷的时期，而且春分经过银河年的夏至到银河年的秋分是地球上相对温暖的时期。
从以上的简述中可见地球跟随太阳系绕银心运动，是造成地球上气候发生变化的第一大因素，也是地质时期大冰期形成的重要因素。
表4.1银河年和太阳系穿越银道面与大冰期和生物灭绝事件银河年GY序号近银心点p、ss点远银心点A、Aw点，距今年龄（Ma）太阳穿越银道面的距今年龄（Ma）大冰期地质时代距今年龄（Ma）GY--1 P -8±4 第四纪冰期0-4 AW 63 64A 125 135SS 188 197X GY-2P 250 259 二叠纪与石炭纪冰期255-320 AW 314 329A 378 394SS 442 458 志留纪与奥陶纪冰期440-470GY-3 P 506 522AW 570 557A 634 622SS 698 （689）成冰纪冰期655-700(瓦蓝古冰期）GY-4 P 762 （754）710-720735-777 AW 826 （818）825A 890 （885）SS 954 （950）935-975GY-5 P 1018 （1016）AW 1082 （1082）A 1146 （1148）SS 1210 （1214）GY-6 P 1274 （1279）AW 1338 （1345）A 1402 (1410)SS 1466 (1476)GY-7 P 1530 (1541)AW 1594 (1607)A 1658 (1672)SS 1722 (1737)1800GY-8 P 1786 (1802) 加拿大西北地区冰期AW 1850 (1835)A 1914 (1900)SS 1978 (1965)2000GY-9 P 2042 (2031) 美国密执安地区冰期AW 2106 (2096)A 2170 (2161)SS 2234 (2226) 休伦冰期2208GY-10 P 2298 (2291) 至AW 2362 (2356) 2375A 2426 (2421)SS 2494 (2486) 冰碛物2500GY-11 P 2554 (2551) 冰碛物2600AW 2618 (2616)A 2682 (2691)说明：括号内年龄为推算值。