冰河時(shí)代

在這個(gè)春暖花開，百花盛開，

十里桃花的季節(jié)。

小編就想這樣不應(yīng)景地講講

乍暖還寒的“雪球地球”或者“冰河時(shí)代”，

再把一首涼涼送給你。

 

 

 

什么是“冰期”和“間冰期”呢？

 

“冰期”是地球上極為寒冷的時(shí)期，氣溫降低，冰雪覆蓋大地。“冰期”到來(lái)時(shí)，中、低緯地區(qū)到處是冰川，大量生物抵御不住嚴(yán)寒而死去。“冰期”過(guò)去，萬(wàn)物復(fù)蘇，冰川消融，氣候逐漸回暖，地球重新?lián)碛辛松鷼夂土α俊?/p>

 

地質(zhì)歷史時(shí)期，“冰期”與“間冰期”相互交替。地球所經(jīng)歷的冰期和隨之而來(lái)的冰川作用，一般認(rèn)為發(fā)生在以下幾個(gè)時(shí)間：古元古代的休倫（Huronian）冰期，約在22.5億年；新元古代晚期有三到四個(gè)重要的冰期，約在7.6~5.8億年；古生代后期（石炭一二疊紀(jì)）卡魯冰期（Karoo ice age），約3.6~2.6億年；第四紀(jì)冰期，約在2.58百萬(wàn)年以來(lái)。

 

 

01

 

古元古代的休倫（Huronian）冰期

 

 

在南非、北美和芬諾斯坎底亞（芬蘭、挪威、瑞典和丹麥）等地區(qū)發(fā)現(xiàn)古元古代低緯度冰川記錄, 被認(rèn)為是全球性的冰期事件。其中最確定無(wú)疑的是南非Makganyene冰磧礫巖和北美Huronian冰磧礫巖，這是冰川存在的直接證據(jù)。

南沱組的冰磧巖

 

全球性冰期事件被認(rèn)為與大氣氧化事件有關(guān)，大氧化事件就是在古元古代的初期，約24.5億年氧氣含量突然增高。正常來(lái)說(shuō)，古元古代大氣富含甲烷，能夠保持地球表面溫度在凝凍點(diǎn)以上。有人認(rèn)為，古元古代大氣氧氣含量的上升降低了甲烷的含量并最終導(dǎo)致了冰期的發(fā)育。

 

約24.5億年氧氣突然增高（Ga為十億年）

 

 

02

 

 

新元古代的冰期

 

 

 

約瑟夫·科斯溫克（Joseph Kirschvink）在1992年發(fā)表的一篇有關(guān)元古代生物的長(zhǎng)篇論文中提出“雪球地球”（snowball Earth）這一假說(shuō)。哈佛的地質(zhì)學(xué)家保羅霍夫曼（Paul Hoffman）將這一假說(shuō)應(yīng)用到納米比亞新元古代的厚層冰磧巖，沉積特征表明冰磧巖當(dāng)時(shí)位于海岸淺水位置，于是1998年8月28日在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了關(guān)于新元古代的雪球地球的文章，轟動(dòng)一時(shí)。2010年，弗朗西斯·麥克唐納（Francis MacDonald）報(bào)道了古地磁的數(shù)據(jù)，證明羅迪尼亞超大陸此時(shí)位于赤道緯度。由此說(shuō)明新元古代時(shí)期的冰期事件是全球性的，從赤道到兩極都被凍住了，整個(gè)地球如同一個(gè)冰封的雪球。

新元古代冰期發(fā)生的次數(shù)、年齡、分布范圍，以及其成因機(jī)制等問(wèn)題還存在著很大的爭(zhēng)議，所以設(shè)立了IGCP-512國(guó)際對(duì)比計(jì)劃，協(xié)調(diào)各國(guó)的研究�？茖W(xué)家通過(guò)冰川沉積物的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造認(rèn)識(shí)古冰川活動(dòng)遺跡，應(yīng)用一些地球化學(xué)的指標(biāo)和給巖石或地層測(cè)定年齡的手段，最終確定新元古代時(shí)期有4次冰期，并限定了每個(gè)冰期的大致時(shí)間范圍，其中有兩次是全球性的冰期——Sturtian冰期（司圖特冰期，7.18~6.60億年）和Marinoan冰期（馬林諾冰期，6.51~6.35億年），和另外兩次小的或是局部的冰期——Kaigas冰期（凱噶斯冰期，7.57~7.41億年）和Gaskiers冰期（噶斯奇厄斯冰期，5.837~5.821億年）。Marinoan冰期的全球化程度最高，對(duì)應(yīng)于通常所說(shuō)的“雪球地球”事件。

 

 

 

03

 

古生代后期（石炭一二疊紀(jì)）卡魯冰期

 

 

在3.6~2.6億年前，地球表面存在著巨大的冰蓋。19世紀(jì)，在南非卡魯盆地首次明確發(fā)現(xiàn)了冰期的證據(jù)，即冰磧巖，從而命名這一時(shí)期為卡魯冰期。

冰磧巖

 

由于岡瓦納大陸漂移，北非與勞倫大陸在赤道附近拼合，全球的洋流循環(huán)系統(tǒng)和熱傳輸系統(tǒng)發(fā)生重大改變，致使大氣圈 pCO2 降低、全球氣候變冷、冰川活動(dòng)加強(qiáng)，最終導(dǎo)致全球從泥盆紀(jì)的“溫室地球”進(jìn)入了石炭紀(jì)-早二疊世的“冰室地球”。

早石炭紀(jì)古地理重建圖

 

最新研究表明，石炭紀(jì)-二疊紀(jì)冰室氣候時(shí)期的大陸冰蓋是由一系列不連續(xù)的冰期組成。目前，至少發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)小冰期：第一次在石炭紀(jì)早期（359.2~318.1Mya），冰蓋從非洲南部和南美洲擴(kuò)展。第二次在石炭紀(jì)后期（318.1~299Mya），冰蓋從澳大利亞和印度擴(kuò)展。

 

 

04

 

第四紀(jì)冰期

 

 

中國(guó)第四紀(jì)冰川的研究，始于著名地質(zhì)學(xué)家李四光。

李四光在1921年就在山西大同及河北太行山東麓發(fā)現(xiàn)了冰川漂礫，識(shí)別出冰川流動(dòng)形成的擦痕；30年代，又在江西廬山發(fā)現(xiàn)冰川沉積物，在鄱陽(yáng)湖邊發(fā)現(xiàn)具冰川擦痕的羊背石，并在安徽黃山發(fā)現(xiàn)U形谷削壁上的擦痕和冰川漂礫。

現(xiàn)代的冰川

在這些重要發(fā)現(xiàn)后，李四光先后發(fā)表了《揚(yáng)子江流域之第四紀(jì)冰期》和《安徽黃山之第四紀(jì)冰川現(xiàn)象》等論文以后又出版了專著《冰期之廬山》。他提出廬山冰川可分為3個(gè)冰期，最老的為“鄱陽(yáng)冰期”，規(guī)模最大；之后是“大姑冰期”；較新的是“廬山冰期”，規(guī)模最小。新中國(guó)成立以后，有學(xué)者又提出比“廬山冰期”更晚的“大理冰期”，在云南大理蒼山找到了冰磧物。這樣一來(lái)，第四紀(jì)就有了以上四大冰期，這四個(gè)冰期正好與20世紀(jì)初德國(guó)學(xué)者根據(jù)阿爾卑斯山第四紀(jì)冰川研究提出的四大經(jīng)典冰期一一對(duì)應(yīng)。但也有學(xué)者對(duì)第四紀(jì)我國(guó)東部到底有沒有冰川提出過(guò)疑問(wèn)。

而在中國(guó)西部，第四紀(jì)冰川的存在是沒有疑問(wèn)的。在天山南麓等區(qū)域找到過(guò)大量冰期存在的證據(jù)。冰川的出現(xiàn)對(duì)全球氣候和生物發(fā)展的影響很大，特別是第四紀(jì)冰川，直接作用于人類的生存環(huán)境，研究和確認(rèn)第四紀(jì)冰川既有特殊的理論意義也有普遍的現(xiàn)實(shí)意義，因此一直吸引著人們?yōu)榇烁冻霾恍傅呐�力�?/p>

冰河時(shí)期的典型冰川作用

參考文獻(xiàn)：

[1]孔凡凡,袁訓(xùn)來(lái),周傳明.古元古代冰期事件:山西五臺(tái)地區(qū)滹沱群的碳同位素證據(jù)[J].科學(xué)通報(bào),2011,56(32):2699-2707.

[2]趙彥彥,鄭永飛.全球新元古代冰期的記錄和時(shí)限[J].巖石學(xué)報(bào),2011,27(02):545-565.

[3]郄文昆,張雄華,杜遠(yuǎn)生,張揚(yáng).華南地區(qū)下石炭亞系碳同位素記錄及對(duì)晚古生代冰期的響應(yīng)[J].中國(guó)科學(xué):地球科學(xué),2010,40(11):1533-1542.

[4]黃晶,儲(chǔ)雪蕾,張啟銳,馮連君.新元古代冰期及其年代[J].地學(xué)前緣,2007(02):249-256.

[5]認(rèn)識(shí)地球，張維，中國(guó)科普博覽叢書，中國(guó)發(fā)展出版社，2008.

 

美編：張志越

校對(duì)：陶   琴
 

---

（地一眼編輯：楊為先）

【免責(zé)聲明】： 本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn)，與網(wǎng)站本無(wú)關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本站證實(shí)，對(duì)本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾，請(qǐng)讀者僅作參考，并請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。歡迎廣大朋友投稿（微信94075591）。掃描下方公眾號(hào)二維碼，關(guān)注更多及時(shí)資訊。