“大冰期”是地球上极为寒冷的时期，气温很低，极地和高纬度区广布冰盖，中、低纬地区也分布有很多大陆冰川和山岳冰川，冰川地质作用十分强烈。 
　　“大冰期”是相当长的时段，气候并非恒定不变，其中以有相对更寒冷的时期，称为“冰期”，和与它相对温暖些的时期，即间冰期，它们相互交替。
  
　　在冰期到来时，高纬度地区的冰盖向中、低纬度地区伸展，在高寒地区表现为雪线下降，山岳冰川规模都增大，海水蒸发后形成固体冰，停留在陆地，海水量减少，海平面下降，形成“海退”。间冰期时，冰盖向高纬度退缩，使大量冰融水流回海洋，海下面上升，形成“海进”。
  现代冰川作用可以通过观察冰川形成的地貌及留下的沉积物（即冰碛层）来识别；古代冰川作用及大冰期的存在只有靠地层中的冰碛层来确认。地球所经历的大冰期，一般认为明显的有3次，第一次发生在元古代末期；第二次发生在古生代后期（石炭一二叠纪）；第三次发生在第四纪。
  
　　科学家们通过地质调查后认为，第一次大冰期在我国很明显，在震旦纪早期的地层中，大量的证据保存在下震旦统上部的南沱组冰碛岩上。第二次大冰期主要出现在冈瓦纳古陆，其证据主要见于非洲、印度、澳大利亚等大陆上的石炭一二叠纪冰碛岩上。第三次大冰期的证据在全世界都有发现，并可以辨别出冰期和间冰期，如在欧洲体现为阿尔卑斯山区的4次冰期（钧茨、民德、里斯、玉木）及相应的4次间冰期、冰后期。
  
　　在我国，冰期的出现频率更为复杂。研究发现，我国西部体现为3次冰期（喀克地普生、契克达万、塔特开特）及3次间冰期、冰后期。但在我国中、东部则体现为4次冰期（鄱阳、大姑、庐山、大理）和4次间冰期、冰后期，尽管以上冰期都存在着相应的冰碛物为证，但中国东部冰期问题一直存有争议 。
  另外也有人提出元古代初期（距今约23亿年）有一次最早的大冰期，其后，在奥陶一志留纪之交有一次大冰期，侏罗纪也有一次寒冷期，但这些提法证据不够充分，即便存在规模也不够大。
　　地球上为什么会出现大冰期呢？科学家们认为，天文因素可能是大冰期周期性出现的原因之一。
  太阳系在银河系中的运行，银河系空间物质的疏密不同，太阳系经过星际物质的稠密地段时，太阳光热辐射的传导受阻，地球接受日光能较少，因而出现冷的周期。也有学者认为，太阳运行到距银河系中心最近时，亮度也会变小，使行星变冷。太阳最绕银心一周的公转周期是大约是3亿年左右，不管上述假说哪个正确，太阳绕银河公转一周，行星会变冷一次，由于地球表面多水，在这一周期到来时便会产生一次大冰期。
  应当指出，这3亿年的周期与元古代未期（震旦纪）、石炭一二叠纪及第四纪这3次大冰期的时间间隔是基本吻合的，故此假说基本成立。但在震旦纪以前相隔若干个3亿年却没有或没有确切发现冰碛层证据，这是为什么呢？科学家们认为，这也许与古老岩层的深变质作用有关。
  
 大冰期和非冰期的反复交替出现，其周期约2-3亿年。目前地球正处于“第四纪大冰期中”，但在160万年前它就开始出现了，标志是地球的南北两极在那时已经被庞大的冰盖所占据了。其实，在距今2亿多年前的晚古生代，地球的南极附近也曾被巨大的冰盖所覆盖；而当时的北极地区究竟有无冰盖的问题，学术界尚未达到统一的认识。
  它被称为“晚古生代大冰期”。在距今6-7亿年前，世界上的许多地区也曾发育有大规模的冰川。它被称为“震旦纪大冰期”。
介于大冰期之间的是非冰期。那时地球的南北两极非但不存在冰川，而且还相当温暖。如在1亿多年前的中生代，两极地区生活着丰富多姿的生物，如动物有恐龙、鳄鱼、蜥蜴、蟒蛇、龟鳖、多种鱼类，以及原始的哺乳动物；植物有苏铁、银杏、南洋杉、罗汉松、红树林，以及多种蕨类和常绿阔叶植物。
  
大冰期和非冰期的反复交替，是地球历史上最为重大的事件之一。然而其成因却长期令科学家困惑。直到70年代末80年代初，这个“谜”才被揭开。原来它是地球的黄道倾斜（地球的公转轨道与地球赤道面的夹角）的自然的大波动的结果。当黄道倾斜达到22-24°时（当代正趋近23。
  5°），地球上就会呈现大冰期气候；而当黄道倾斜较小（5°-15°）时，地球上则呈现非冰期气候。在这项研究中，我国科学家和美国、澳大利亚、日本等国的学者几乎同时提出了极其相似的主张。各国学者不谋而合的见解反映了科学发展的普遍规律和大趋势。1981年，澳大利亚的威廉斯出版了《大旋回》一书，全面系统地论述了这个问题，故上述理论又名“大旋回”学说。
  这是天文气候学的一项内容。
第二项是我们现正生活在其中的“第四纪大冰期”中，冰期和间冰期也反复地交替出现。其平均周期约10万年。这是过去100万年内地球上最为突出的事件之一。在20-30年代，南斯拉夫学者米兰柯维奇，提出了一种假说：冰期和间冰期的反复交替是由地球轨道三要素（黄道倾斜、偏心率、岁差）的自然的小波动所引起的。
  这充分显示了他非凡的洞察力。然而在1976年以前，米兰柯维奇假说一直没有得到公正的评价。在50-60年代，随着科学技术的发展，第四纪气候变迁的历史被研究得日渐清楚了。科学家发现，氧同位素18和氧同位素16的比例会随着温度的变化而发生相应的变化。
  于是，只要测得古生物壳体中两者的比例，人们就可以推算出该物种生活时期的温度。“古代的温度计”就这样诞生了。在大洋深处尚未受到扰动的软泥中，保存了历时百万年甚至更长时段的古生物的遗骸。深钻探技术的突破，使这些材料落到了科学家手中。通过氧同位素测定，过去的气候变迁的历史便展现在人类的面前了。
  1976年，海斯等人对深海的反映过去40多万年内气候变迁的古温度曲线（氧同位素记录）进行频谱分析后发现，导致这些记录发生变化的三项主要的频率的平均周期为4。2，2。3和10万年。据天文学家计算，地球的黄道倾斜、岁差、偏心率的自然变化的平均周期恰好为4。
  1，2。1和10万年。两者几乎完全相同。于是海斯等宣告：米兰柯维奇假说被证实了。1991年8月，第13届国际第四纪大会在北京召开。来自各国的学者提供了大量的证据，令人信服地证明，以10万年为平均周期的冰期和间冰期的反复交替，乃是由地球轨道三要素的自然变动所导致的。
  于是这一理论被称为米兰柯维奇理论。这是天文气候学的第二项内容。
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