2 地球動(dòng)態(tài)

地球是一個(gè)真正動(dòng)態(tài)的星球，活躍的火山作用、構(gòu)造作用和大氣現(xiàn)象就是證據(jù)。自轉(zhuǎn)周期很短、質(zhì)量很大的氣體和冰質(zhì)外行星也有活躍的大氣循環(huán)和足夠產(chǎn)生磁場(chǎng)的核運(yùn)動(dòng)。一些行星盡管在太陽(yáng)系歷史的早期曾經(jīng)活躍過，但現(xiàn)在已經(jīng)歸于死寂。其他一些行星只經(jīng)歷了較小的地質(zhì)和大氣運(yùn)動(dòng)。

內(nèi)行星運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的差異與它們的質(zhì)量和與太陽(yáng)距離的不同有關(guān)。質(zhì)量小的行星積聚的吸積能量很有限，而散失能量的速度卻比較快。像月球之類較小的天體，在地質(zhì)時(shí)期開始的幾十億年間都是處于“冰凍”狀態(tài)的。水星離太陽(yáng)很近，它的大氣全都被太陽(yáng)引力剝?nèi)チ恕?/p>

很多更重的星球，如金星、地球和火星，在形成之初通過吸積以及長(zhǎng)周期放射性同位素衰變獲得了更多的能量。所以，它們可以長(zhǎng)久地保持相對(duì)高的地質(zhì)和大氣活躍狀態(tài)，在金星和地球上，這些活躍的運(yùn)動(dòng)一直延續(xù)到今天。火星上的地質(zhì)活動(dòng)主要由風(fēng)、冰河作用和大氣作用引起。

最初的外殼

在相對(duì)較早的時(shí)期，所有內(nèi)行星發(fā)展出由硅酸鹽巖石組成的固態(tài)外殼。這些固態(tài)外殼是由行星幔層下的物質(zhì)被擠壓形成的玄武巖火山巖組成的。地球的原始外殼曾經(jīng)回歸過地幔很長(zhǎng)時(shí)間。推測(cè)地殼原始外貌的線索來(lái)自地球最近的鄰居——月球，因?yàn)樗谋砻孢€保存著大部分古老的特征（月球的地質(zhì)運(yùn)動(dòng)在20億年前就終止了）。

月球古老的高地外殼是由一種叫做斜長(zhǎng)巖的火成巖組成的，斜長(zhǎng)巖主要由硅酸鋁斜長(zhǎng)石物質(zhì)組成，這種巖石富含熔點(diǎn)很高的親石元素。這一厚的外殼似乎是約44億年前由一個(gè)富含鋁、鈣和硅的巖漿“海洋”結(jié)晶而成的。它經(jīng)受著隕星和小行星的頻繁轟擊，這類轟擊一直持續(xù)到40億年前才停止，并在月球表面留下了巨大的撞擊盆地和無(wú)數(shù)的隕坑。它們大小各異，從只有幾米寬的微型隕坑到直徑達(dá)幾百千米的環(huán)狀構(gòu)造都有。隕坑比受到撞擊時(shí)瞬間形成的穴要小一些，因?yàn)樽矒暨^后的減壓過程改變了該穴。

撞擊過程不僅產(chǎn)生了隕坑和盆地，而且還制造了大量被拋入空中的碎片物質(zhì)。這些物質(zhì)最終形成了外殼基部頂上的復(fù)雜而廣闊連綿的交錯(cuò)層。這些相當(dāng)碎小的表層物質(zhì)形成了所謂的風(fēng)化層。在地球上，該風(fēng)化層變成了土壤。

地球早期外殼的成分和月球外殼的成分是不同的，地殼可能含有更豐富的鐵和鎂，而高溫硅酸鹽的含量相對(duì)低些。地殼是由持續(xù)流出的高溫液態(tài)巖漿構(gòu)成的，這類巖漿一般與火山有關(guān)。在流出物剛結(jié)晶時(shí)，地殼很薄，巖漿很容易就能穿透脆弱的地皮。隨著時(shí)間的推移，地殼表層逐漸疊加起來(lái)，巖漿就不容易突破地皮了，爆發(fā)就集中在了地殼比較薄弱的地區(qū)。

盡管有早期地球大氣的遮蔽，地球地殼還是和月球表面一樣，遭受著各種天體的頻繁撞擊。像月球一樣，地球表面的巖石被擊碎，并包含形成于高壓下的硅酸鹽礦物，如柯石英。隨后，由于板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，早期地殼進(jìn)行“再循環(huán)”，能移動(dòng)洋底及大陸，將地殼表層向下推，使新物質(zhì)被向上推，這個(gè)過程在今天的地球上還在繼續(xù)。由于物質(zhì)被再循環(huán)，因此巖石圈的大小一直保持恒定，它沒有膨脹也沒有收縮。

其他內(nèi)行星的原始外殼也和地球差不多，但和地球不同的是，它們的外殼上都保留著大量的撞擊痕跡。在水星、金星和火星上，最古老的隕坑地區(qū)已經(jīng)被年輕的火山平原（坑間平原）部分湮沒了，這說(shuō)明在主要隕坑形成階段結(jié)束后，廣泛的火山活動(dòng)仍然在持續(xù)進(jìn)行。金星外殼上的小撞擊隕坑數(shù)量遠(yuǎn)比水星和月球表面的隕石坑要少，這是因?yàn)榻鹦菨饷艿拇髿饩哂衅琳献饔茫M(jìn)入大氣的較小隕星都會(huì)在其中燃燒殆盡。

地球和金星的外殼從來(lái)沒有厚到足以阻止巖漿從內(nèi)部抵達(dá)地表的程度。然而，較小的行星最終能夠達(dá)到一點(diǎn)，使它們的外殼厚到足以阻止進(jìn)一步的火山噴發(fā)現(xiàn)象。到了那個(gè)時(shí)候，受內(nèi)部運(yùn)動(dòng)影響而產(chǎn)生的地表變化也會(huì)停止。月球和水星就被認(rèn)為處于這種地質(zhì)死亡階段。

火山

火山地區(qū)主要集中在構(gòu)造板塊（巨大塊移動(dòng)的地殼）的邊界地帶。在板塊分裂地帶，譬如在洋中央，巖漿和氣體會(huì)從海床巖石的裂縫中逃逸出來(lái)并形成新的玄武巖海底地殼。在亞海洋脊露出海平面的區(qū)域，火山可以制造新的島嶼。

海洋玄武巖的硅含量比較低，這意味著它很容易液化并流失。另一種性狀很不同的巖漿發(fā)現(xiàn)于一板塊沉入另一板塊下面的兩構(gòu)造板塊碰撞區(qū)域，比如太平洋的西部海岸沿線。在這一地區(qū)，巖漿一般都富含硅酸和氣體，并具有黏性，它釋放的方式一般伴以劇烈的爆炸，正如圣海倫火山（美國(guó)境內(nèi)）和皮納圖博火山（菲律賓境內(nèi)）發(fā)生的一樣。這些火山呈傳統(tǒng)的錐形，它們是由熔巖和火山碎屑巖——由火山噴口噴出的顆粒組成——組成的。危險(xiǎn)的地下氣體混合物、熔巖和火山碎屑可能順著火山側(cè)面瀉下，掩埋或窒息途中所遇到的任何東西。這些熾熱火山云是致命的，就像在火山爆發(fā)后（特別是在熱帶地區(qū)）受風(fēng)暴和暴雨引發(fā)形成的火山泥流一樣。

地球上一些體積大但最不危險(xiǎn)的火山一般位于所謂的熱點(diǎn)處，熱點(diǎn)是比平均地幔物質(zhì)更灼熱的上升“地柱”。這些巨大的盾狀熔巖火山擁有平緩的坡面，在夏威夷群島上，這類火山上升到海床以上10千米處，直徑甚至超過100千米。火星和金星上的一些盾狀熔巖火山比地球上的要大10倍以上。

盾狀構(gòu)造的形成與流體玄武巖巖漿有關(guān)，這些巖漿的流動(dòng)速度很快、流量也很大。在火星上，單個(gè)的巖漿流可以達(dá)到300千米長(zhǎng)、50千米寬，巖漿能以每秒高達(dá)100萬(wàn)立方米的速度被噴出。在地球上，由于板塊運(yùn)動(dòng)，單個(gè)盾狀火山可以在它底下的地柱移走之前持續(xù)生長(zhǎng)200萬(wàn)年。在火星和金星上，熱點(diǎn)會(huì)使同一個(gè)火山持續(xù)生長(zhǎng)幾億年，并使它達(dá)到巨大的尺寸。地球板塊邊緣典型的火山和地震活動(dòng)劇烈的狹窄帶狀區(qū)域在其他行星上是沒有的。

地震

動(dòng)態(tài)的行星以其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)為標(biāo)志，在地表上則表現(xiàn)為火山運(yùn)動(dòng)、板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震。這些運(yùn)動(dòng)在其他方面意義重大：地震波在地球內(nèi)部的傳播使地質(zhì)學(xué)家能夠探測(cè)地球難以接近的區(qū)域。通過這種探測(cè)，地質(zhì)學(xué)家能推斷出地球有層狀結(jié)構(gòu)。其他內(nèi)行星的結(jié)構(gòu)也是如此。人類也已經(jīng)對(duì)月球和火星進(jìn)行了簡(jiǎn)單的地震研究。

每當(dāng)上升的巖漿替代地殼的巖石或脆弱的巖石解體時(shí)，超聲波或地震現(xiàn)象就會(huì)產(chǎn)生，它們?cè)诘厍騼?nèi)部的傳播速度與傳播介質(zhì)的密度成比例。這些震動(dòng)能夠被一種叫做地震儀的精密儀器記錄下來(lái)，目前，全球各地已經(jīng)設(shè)置了一系列的地震儀用來(lái)記錄發(fā)生的地震。

并不是所有的地震波都是一樣的。P波（初波或壓力波）是壓縮類型的波，它在固體、液體、氣體中以“推-拉”的形式運(yùn)動(dòng)。這類波影響到的每個(gè)分子擾動(dòng)都會(huì)使原子偏移約10-3米遠(yuǎn)。相反，S波（橫波）為切變運(yùn)動(dòng)，它的傳播速度是P波傳播速度的60%，它只能在固體中傳播。

當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，地震波就從震源處發(fā)射出來(lái)，處于震源正上方的地表點(diǎn)叫做震中。地震的強(qiáng)度以里氏震級(jí)來(lái)衡量，最大為9級(jí)。地震觀測(cè)站是根據(jù)P波和S波到達(dá)該站的不同時(shí)間來(lái)確定震中位置的。要確定震中位置至少需要三個(gè)地震觀測(cè)站的記錄數(shù)據(jù)。

通過研究地震波在地球內(nèi)部穿越時(shí)的反射和折射，科學(xué)家就可以推測(cè)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。只要將P波和S波的速度按深度的不同標(biāo)示出來(lái)，人們就可以清晰地看到在深度為100千米左右的地方它們的傳播速度開始下降，這主要是軟流圈的作用。在100千米～700千米深之間，地震波的傳播速度又逐漸上升，但是偶爾會(huì)有幾處它們的速度又急劇“起伏”，這表明由于巖石化學(xué)成分和構(gòu)造狀態(tài)的差異而產(chǎn)生了地震不連續(xù)。在700千米以下直到2885千米之間，傳播速度再次平穩(wěn)上升，最終S波消失，而P波的傳播速度也大幅下降。P波在偏離震源103°～143°內(nèi)創(chuàng)造了一個(gè)陰影區(qū)，這標(biāo)志著地核外核與地幔的邊界，該邊界有時(shí)候被稱為古登堡不連續(xù)界面，因?yàn)樗窃?909年由德裔美國(guó)地質(zhì)學(xué)家本諾·古登堡發(fā)現(xiàn)的。S波的表面表明外核是液態(tài)的。

莫霍洛維奇不連續(xù)面（簡(jiǎn)稱莫霍界面）的位置在P波速度突然變化的區(qū)域，它一般位于海洋地殼以下7千米處和大陸表面以下40～70千米處。它是地殼和地幔的分界面，該分界面的巖石類型有一個(gè)變化。莫霍界面以下的巖石類型主要是橄欖巖，而在該界面以上，海洋地殼主要是玄武巖，大陸地殼巖石的成分則和花崗巖類似。在地幔內(nèi)部400千米和670千米深處還有兩個(gè)地震不連續(xù)界面。這兩個(gè)界面是由于壓強(qiáng)增大引起的相變帶來(lái)的，相變會(huì)對(duì)那里的礦物的結(jié)構(gòu)造成重大影響。地核本身被認(rèn)為與鐵質(zhì)隕星的成分是一樣的。

20世紀(jì)70年代放置在月球的阿波羅地震儀對(duì)月震的研究顯示：月球朝向地球這面的外殼厚度有60千米左右，但是背著地球那面的外殼厚度卻可能達(dá)到120千米。月球的上幔層是固態(tài)的，但下幔層可能是部分熔融的。月球小而富含鐵的固態(tài)核被認(rèn)為位于約1500千米的深處。

大氣

包覆著行星的氣體形成了該行星的大氣。最早的地球大氣是由從地球內(nèi)部逃逸出來(lái)的氣體和彗星帶來(lái)的氣體組成的，按含量從多到少，這些氣體分別是甲烷、水、氨和硫化氫。水分子在太陽(yáng)能的作用下分解為氫（向太空逃逸）和氧（它們與甲烷作用，形成二氧化碳）。二氧化碳與硅酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成碳酸鹽，并從空氣中析出。如果這種大氣中的碳不被固定住（可能是被地球海洋中的水固定住了），那么大氣的演化可能會(huì)呈現(xiàn)出完全不同的狀態(tài)。大約35億年前，細(xì)菌開始在地球上進(jìn)化，它們開始通過光合作用吸收二氧化碳中的能量，并釋放出副產(chǎn)品——自由氧。

在現(xiàn)代地球大氣中，氮含量是最多的，約占了全部大氣的80%，余下的20%主要是氧。盡管水蒸氣、二氧化碳和臭氧的含量相對(duì)很少，卻至關(guān)重要，因?yàn)樗鼈兡軌蛭占t外線輻射并進(jìn)而影響大氣和地表的溫度。

行星大氣成分的變化可以導(dǎo)致平均溫度的升高或降低，從而使其氣候發(fā)生變化。今天人類的活動(dòng)與自然大氣的變化關(guān)系密切，它改變了大氣平衡并使地球溫度升高。

云層對(duì)維持太陽(yáng)輻射（進(jìn)入地球）和熱輻射（逃離地球）水平之間的微妙平衡起著相當(dāng)重要的作用。無(wú)論何時(shí)，地球表面約有一半都被云層覆蓋著。相反，金星表面則全部被云層覆蓋著，外流的長(zhǎng)波輻射不能穿透該云層，因此金星表面就因無(wú)法控制的“溫室效應(yīng)”影響而不斷升溫。火星大氣就比較稀薄而且云層覆蓋范圍也很小。在這種條件下，外流的輻射就很容易逃逸，因此火星表面的溫度很低。

地球大氣主要可以分為四層，這是因太陽(yáng)熱量分布不均引起的溫度和氣壓的變化導(dǎo)致的。靠近地表的三層溫度最高：最靠近地表的是對(duì)流層，可見光輻射和紅外線輻射會(huì)在該層被吸收；地表以上50千米處是同溫層，在這一層，臭氧會(huì)吸收紫外輻射；第三層位于幾百千米的高空處，叫做電離層，在這里光電離作用會(huì)吸收紫外輻射。

地球上的云層系統(tǒng)和天氣系統(tǒng)是大氣和海洋相互作用的結(jié)果。風(fēng)會(huì)將這些系統(tǒng)移動(dòng)很大的距離，有時(shí)形式甚至相當(dāng)劇烈。絕大多數(shù)的天氣現(xiàn)象發(fā)生于對(duì)流層（從地表以上至11千米的高空）。對(duì)流層和同溫層之間的分界面叫做對(duì)流層頂。

由于火星上沒有海洋，因此它的稀薄大氣層的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于地球而言就簡(jiǎn)單多了。火星大氣成分的90%是二氧化碳，但火星極地冰蓋和亞表面巖石中卻含有相當(dāng)可觀的水。由于沒有臭氧層，紫外輻射分解了火星大氣中的水蒸氣和二氧化碳。

金星大氣實(shí)際上全部是二氧化碳，且其表面的壓強(qiáng)是地球表面壓強(qiáng)的90倍。盡管金星大氣上層的云循環(huán)很活躍，但是下層有可能是相當(dāng)平靜的。金星上可能曾有過一個(gè)海洋，但溫室效應(yīng)使大量的水（也許相當(dāng)于地球海洋水分的1/3）被蒸發(fā)了。水星可能從來(lái)就沒有過大氣和海洋，它的表面氣壓非常低，幾乎接近真空。

外行星的大氣大多是由氫化合物組成的，它們的自轉(zhuǎn)速度很快。外行星赤道和兩極之間相對(duì)較小的溫差說(shuō)明了它們的熱傳遞過程和地球上的是不同的。和其他巨行星不同，木星有一個(gè)內(nèi)部熱量源，它并不依靠相當(dāng)弱的太陽(yáng)輻射來(lái)為其提供熱量。

海洋

地球上的海洋和大陸在地質(zhì)上存在著很大的差異，海洋位于低處并充滿了水，這種特征是構(gòu)造板塊運(yùn)動(dòng)引起的。海底有呈線形綿延的海底山脊和深海溝，它們被深海平原隔開。海洋地殼形成于背離型板塊邊緣地區(qū)，最終消彌在會(huì)聚區(qū)。板塊“再循環(huán)”很快，因此能夠確保現(xiàn)代海床中海洋地殼的年齡不超過2億歲。

海洋地殼的平均密度大約是3.1克/厘米 3，它被沉積物覆蓋著。上部2.5千米厚的地殼是由玄武巖組成的；更粗糙的輝長(zhǎng)巖層位于玄武巖之下，厚度達(dá)5千米。再往下是密度更大的巖石薄層，然后就是地幔了。

海底沉積巖的年齡超過35億歲，這證明海洋至少也和最初的大陸一樣古老，那時(shí)，地球外表面一定已經(jīng)存在注滿了水的盆地，這些水最初來(lái)自火山釋放的氣體和水蒸氣。今天，海洋的覆蓋面積占了地球表面面積的2/3，而在過去，因?yàn)樵缙诖箨懞苄。运母采w面積所占比例應(yīng)該更大。

海水中包含了一系列的化學(xué)元素，主要有氯化物、硫酸鹽、鈉和鎂，其次則是鈣和鉀。海水的鹽度（3.3%～3.8%）在廣大的海域中幾乎是不變的，只有在靠近冰蓋的地方才有所不同。海水代表的是不同稀釋度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，它的鹽分來(lái)自風(fēng)化的大陸巖石，這些風(fēng)化的巖石由河流帶入海洋。早期的海水可能比今天的海水淡，因?yàn)楣糯ㄌ貏e是在太陽(yáng)系形成的最初10億年間）的大陸比較小，因而供應(yīng)給海洋的鹽分也相對(duì)較少。

海洋鹽分的另一來(lái)源是熱液噴泉，這是潛水研究船“阿爾文號(hào)”新近在海底山脊處發(fā)現(xiàn)的。在這些地區(qū)，水穿過新形成的地殼，帶走水中鐵、錳、鋰和鋇中的所有鹽分。這些地區(qū)甚至還是大量硅、鈣以及二氧化碳的發(fā)源地。

海洋中的二氧化碳是海水和大氣交換的結(jié)果，如果在空氣中增加二氧化碳，那么將近一半的二氧化碳將被海洋吸收。一旦進(jìn)入海水，二氧化碳就會(huì)和碳酸及碳酸鹽離子保持平衡。在深約5千米以上的海水中，碳酸鹽都會(huì)趨向于沉淀，而在該深度以下則不會(huì)。這使得有機(jī)體能利用碳酸鹽在淺海形成它們的甲殼，而不必?fù)?dān)心碳酸鹽的耗竭。

海水的密度由鹽度和溫度決定，密度的不同則導(dǎo)致了大洋環(huán)流。通常，海水的溫度越低，密度就越高，但在4℃時(shí)密度是最大的。從海面到100～200米深的地方，海水被太陽(yáng)加熱并被風(fēng)和浪攪動(dòng)著，在這個(gè)深度（溫躍層）以下，溫度通常會(huì)急劇下降2℃～4℃。現(xiàn)代地球大洋環(huán)流模式主要是南極冰川的交替融化和凍結(jié)使得南大洋的溫度和鹽分產(chǎn)生差異造成的。

早期大陸

今天的地球大陸覆蓋了地球表面30%左右。大陸巖石的密度比海床巖石的密度低，它們“浮”在較重的地幔巖石上。大陸地殼的厚度為20千米到90千米不等，包含主要山系的地殼最厚。經(jīng)測(cè)算，最古老的大陸山丘的年齡是39億歲。大陸區(qū)域的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比年輕的海洋地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。大陸中心區(qū)域最古老，越往邊緣地帶就越年輕。

克拉通穩(wěn)定地塊，也就是地盾，存在于絕大多數(shù)大陸的中心區(qū)域，它們由受花崗巖侵入變形的變質(zhì)巖組成。克拉通穩(wěn)定地塊是古老山脈的遺留物，它們被穩(wěn)定臺(tái)地包圍，在該處有一層厚厚的水平沉積巖在克拉通地塊巖石上堆積起來(lái)。鄰近該穩(wěn)定臺(tái)地的區(qū)域是年輕的構(gòu)造帶（或叫造山帶）——兩大大陸板塊碰撞形成的線形壓縮褶皺山脈，它也可以指大陸板塊和海洋板塊碰撞形成的山脈，如南美的安第斯山脈。

大陸的發(fā)展并不是一蹴而就的，它可以分為幾個(gè)階段：約10%的大陸地殼形成于距今38億～35億年前的太古代；60%形成于29億年～26億年前；還有30%則是在元古代晚期（19億年～17億年前和11.9億年～9億年前）和顯生宙時(shí)期（始于大約5.9億年前）的大型造陸運(yùn)動(dòng)階段中形成的。

沒有人能確定最早的大陸地殼是怎么形成的。地質(zhì)化學(xué)研究表明部分熔融的海洋地殼制造了一個(gè)“原始地殼”，它與周圍的海洋物質(zhì)不同。在地幔內(nèi)部的強(qiáng)勁對(duì)流運(yùn)動(dòng)和隕星撞擊的作用下，“原始地殼”進(jìn)行了不斷的再造。這一過程中產(chǎn)生的早期大陸非常小。

對(duì)大陸發(fā)展的另一種解釋就涉及海洋地殼內(nèi)的俯沖帶，俯沖帶是指兩大海洋板塊相撞、其中一塊撞入另一個(gè)板塊下面并引起地殼巖石熔化和火山產(chǎn)生的地區(qū)。通過這種活動(dòng)，新的巖石就被制造出來(lái)，并形成弧形列島。像這樣由比海床密度稍低的巖石組成的地質(zhì)結(jié)構(gòu)也許就是早期大陸的中心地盾，但現(xiàn)在還沒有確切的證據(jù)證明就是它們形成了最早的大陸地塊。

更新的觀點(diǎn)認(rèn)為，大陸的增長(zhǎng)是板塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，最重要的形式是海床的擴(kuò)張，它引起了大陸形狀和位置的變化。然而，在地殼很薄的太古代時(shí)期，事情的發(fā)展也許會(huì)有很大的不同，因?yàn)槟菚r(shí)地球的內(nèi)部更熱，地幔的對(duì)流也相當(dāng)激烈。似乎當(dāng)時(shí)的大陸更小但數(shù)量眾多，而板塊則更薄，也更容易發(fā)生變形。

金星是所有行星中唯一可能存在和地球相似的大陸地殼的行星。事實(shí)上，被稱為特瑟磊的變形巖塊很可能是由來(lái)自玄武巖平原的不同巖石組成的。這些巖石似乎橫向移動(dòng)過。

冰川

地球歷史的很多時(shí)期都遭受著冰川作用，在這些時(shí)期，來(lái)自極地的巨大冰層會(huì)覆蓋陸地和海洋。每塊大陸的巖石中都留下了冰川的印跡，這給嘗試了解地球歷史的地質(zhì)學(xué)家們提供了重要的線索。

冰川期并不會(huì)持續(xù)寒冷，寒冷期會(huì)被溫度高得多的間冰期打斷。現(xiàn)在人類就是生活在一個(gè)間冰期，它已經(jīng)接近更新世冰期（開始于大約1000萬(wàn)年前）的末期。大約1萬(wàn)年前，冰蓋退到了它們現(xiàn)在的位置。

目前已知最古老的冰川沉積物發(fā)現(xiàn)于加拿大的休倫湖附近，有27億年到18億年歷史的3層冰川沉積物覆蓋了12萬(wàn)平方千米的廣大地區(qū)。這些冰川沉積物被形成于溫暖間冰期的沉積物隔開。冰磧巖和冰磧沉積物是可以展示出冰川作用特征的典型巖石，而與之類型相似、年齡相仿的巖石在澳大利亞北部地區(qū)和非洲東南部地區(qū)也曾發(fā)現(xiàn)過。

在9.4億年以前發(fā)生的大規(guī)模冰川作用人類已經(jīng)無(wú)法考證，但我們已經(jīng)知道，在7.7億年到6.15億年前，冰川作用時(shí)有發(fā)生。而在前寒武紀(jì)時(shí)期以后，顯著的冰川時(shí)期主要發(fā)生于奧陶紀(jì)末期和二疊-石炭紀(jì)；從那以后到最近的更新世冰川期到來(lái)之前，是一段很長(zhǎng)的間隔期。

冰川期巖石保存在大陸——例現(xiàn)在比較干燥、緯度較低、氣候炎熱的澳大利亞和非洲北部——的巖石序列中，因此顯然可以看出，這些大陸的位置曾經(jīng)發(fā)生過變動(dòng)。例如，二疊-石炭紀(jì)的冰川作用影響了當(dāng)時(shí)存在的整個(gè)“超級(jí)大陸”，即泛古陸，結(jié)果，泛古陸就分裂為岡瓦納大陸（南部大陸）和勞亞古大陸（北部大陸），之后它們又進(jìn)一步分裂為今天的大陸。過去冰川作用留下的痕跡使地質(zhì)學(xué)家能夠推斷出該大陸相對(duì)其他大陸和極地移動(dòng)的方式。

盡管地球已經(jīng)持續(xù)降溫了6000萬(wàn)年，但是現(xiàn)代冰期僅開始于約2000萬(wàn)～3000萬(wàn)年前，南極洲移動(dòng)到現(xiàn)在的位置標(biāo)志著這段冰期在南極的開始。在那個(gè)時(shí)期，南極洲還沒有現(xiàn)在這么厚（2.4千米）的冰雪覆蓋層，該覆蓋層是自那以后才逐漸形成的。

現(xiàn)代冰期在200萬(wàn)～300萬(wàn)年前發(fā)展到了頂峰，在該時(shí)期，人類開始進(jìn)化，這暗示著嚴(yán)酷和劇烈的氣候變動(dòng)會(huì)促使進(jìn)化朝著選擇更有智慧的生物的方向發(fā)展，這些生物能夠“思考”生存的方法，而不是僅僅依靠本能。

冰期的地表并不是始終覆蓋著冰層，相反，冰川作用經(jīng)常會(huì)被氣候溫暖的間冰期打斷。最近的冰川期始于12萬(wàn)年前，并持續(xù)了10萬(wàn)年以上。

盡管我們?nèi)匀惶幵诂F(xiàn)代冰期，但我們正享受著不同尋常的穩(wěn)定間冰期。這一間冰期已經(jīng)持續(xù)了1萬(wàn)年，但沒有人知道地球氣候離變回寒冷還有多少時(shí)間。

影響全球氣候的因素有很多，并不是所有的因素都是循環(huán)的或周期性的，有些因素比另一些因素的影響要大得多，但是所有的因素都能導(dǎo)致冰期的出現(xiàn)。

首先，板塊構(gòu)造使得大陸漂移，大陸所處的位置影響全球暖流的運(yùn)動(dòng)，而暖流的全球性運(yùn)動(dòng)被科學(xué)家比作地球的中央暖氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)被稱為全球傳輸帶，如果大陸的移動(dòng)改變了水流的運(yùn)輸模式，全球的暖流就會(huì)陷入混亂，一旦從赤道傳向高緯度地區(qū)的熱量減少，冰期就會(huì)到來(lái)。

其次，造山運(yùn)動(dòng)會(huì)破壞大氣環(huán)流的模式，這會(huì)和板塊運(yùn)動(dòng)一樣對(duì)海洋環(huán)流造成影響。例如，在過去的1500萬(wàn)年中，以喜馬拉雅山脈和青藏高原為代表的全球大陸平均上升了600米，這可能促使現(xiàn)代冰期的到來(lái)。

再次，大氣中的二氧化碳含量也會(huì)影響全球的氣候。對(duì)南極洲冰核的分析讓科學(xué)家了解了整個(gè)地質(zhì)時(shí)期的大氣中二氧化碳含量的變化，該分析表明大氣中二氧化碳的缺乏與冰期的形成有著緊密的聯(lián)系。在二氧化碳含量很高的時(shí)期，“溫室效應(yīng)”便會(huì)使地球變熱、冰川消融。越來(lái)越多的科學(xué)家認(rèn)為，由于現(xiàn)代人類活動(dòng)向大氣排放了大量的二氧化碳，它的含量最終會(huì)大大超出自然水平并導(dǎo)致極地冰蓋融化。融化出來(lái)的淡水會(huì)將全球傳輸帶完全切斷，從而使地球進(jìn)入另一個(gè)冰川期。

盡管上述三種因素不是周期性的重復(fù)事件，但還是有大量的數(shù)據(jù)表明幾百萬(wàn)年前的冰期就是由這些因素引發(fā)的。只不過由于地球運(yùn)轉(zhuǎn)軌道的循環(huán)變動(dòng)使得地球接收的太陽(yáng)輻射量增大，才度過了冰期。

20世紀(jì)30年代，塞爾維亞科學(xué)家密爾頓·米蘭柯維奇提出：地球軌道的三個(gè)重要變化導(dǎo)致了冰期的產(chǎn)生。第一個(gè)變化是：地球軌道在10萬(wàn)年內(nèi)逐漸從正圓變?yōu)闄E圓，再?gòu)臋E圓變?yōu)檎龍A。第二和第三個(gè)變化是：地球自轉(zhuǎn)軸的傾斜度從24.5°變?yōu)?1.5°，并繞圈擺動(dòng)（移動(dòng)）。地球軌道的傾角（傾斜度）變化周期為4萬(wàn)年，歲差2.3萬(wàn)年。三者結(jié)合就造成了地球接收到的太陽(yáng)輻射量和接收太陽(yáng)輻射地區(qū)的復(fù)雜的變化循環(huán)。這三大變化與最近的冰期冰蓋的前進(jìn)和后退有很大關(guān)系。

此外，與自然作用等效的核冬季也會(huì)引起全球溫度的變化。核冬季是指核戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)向大氣中吹入的塵埃云團(tuán)，這些塵埃會(huì)擋住陽(yáng)光，引起全球的溫度急劇下降。類似的情形可以從大范圍的火山爆發(fā)和彗星或小行星的撞擊中想象出來(lái)。因此，這樣的事件也可以引發(fā)冰期的到來(lái)。