隱生代是一個非正式地用來指地球和月球地質演化的最早一個時期。它是冥古宙的最早一代,並一般被承認開始於近45億6717萬年前,地球和月球形成時。不存在模型來描述月球上從隱生代至接下來的盆地群代之間是如何過渡的(另見前酒神代),但有時會以41億5千萬年前做為其中一個或兩個星體此一時期的結束。不只這個時期,並連冥古宙的其他子分類也都沒有被國際地層委員會正式地承認。
此一時期是很隱秘的,因為只存在著極少的地質資料。大多數的地形和岩石大概在初碰撞期時就已經被摧毀,或因板塊移動的持續影響下而消失掉。吸積成地球、其內部的物質分離以及融化的地表凝固都是發生在隱生代時。假想中形成月球的大碰撞也是發生在此一時期。現知最古老的礦石亦出現於隱生代時。
冰河時期是地球氣候沉於長期低迷、極地冰川覆蓋大陸的一個時期,由冰川擴展現象導致。
冰河時期時間可以維持超過100萬年,地球形成以來冰河時期曾出現過11次,上一個冰河時期稱為「大冰河時代」,發生於距今18,000年前,結束於10,000年前,當時地球約三分之一的陸地被覆蓋在240米厚的冰層下。
冰河時期期間,溫度下降,改變了地球表面的植物相和生物的生存環境,許多生物因此面臨滅亡或被迫遷移,只有能夠適應環境的物種,才能倖存下來。冰河時期主要造成原因與火山爆發有非常大的關係,當火山爆發時,將會噴發出上萬噸二氧化硫到高空大氣中,進而反射陽光使其無法進入地球表面,因此造成地表溫度迅速下降,進而導致冰河時期的發生。而一般二氧化硫在空氣中,會慢慢的變成亞硫酸或硫酸,經下雨後落到地面之後,造成植物跟生物無法生長,也是導致生物滅亡的其中一項因素。而一般數萬噸的二氧化硫在空氣中會慢慢經由雨水降落到地表,因此需要數年或數十年才有辦法將空氣中的二氧化硫清洗到正常值範圍,當恢復正常範圍後,理論上陽光進入地表會導致溫度上升,然而地表跟海面因為之前溫度驟降導致結冰,造成陽光再反射到太空,溫度沒有顯著上升,需要持續上百年或上千年才有辦法讓溫度恢復到正常水平。
地球史上主要有四次的大冰期。其中8億 ~ 6億年前的成冰紀可能是地球史上最嚴峻的冰期,當時可能整個地球都被冰層所覆蓋。而該冰期的結束可能間接促成了後來的寒武紀生命大爆發,但這個理論仍有爭議。
距離現代較近的更新世冰期的間冰期約為4萬年,以後縮短為1萬年。上一次冰河期是約1萬年前。
因為冰河期有大型的冰河期和較小的間冰期,還有兩者夾雜在一起的周期,因此冰河期的成因仍然有許多的爭議。但幾個重要的因素已經有所共識:
大氣層的組成:二氧化碳、甲烷等的濃度。
地球軌道的變化:也就是所謂的米蘭科維奇循環,也可能和太陽在銀河系中的位置有關係。
板塊運動:板塊運動造成地球表面海洋和陸地位置的變動,這會影響風、洋流、氣流,造成地球能量收支上的改變。
太陽輸出能量的變動:如太陽活動周期性的變動。
地月系統的軌道動力學。
大隕石的撞擊:造成大氣層中的塵埃增加,也可能引發火山大規模的爆發。
火山爆發,特別是超級火山的噴發。
這些因素有些會互相影響,例如,地球大氣組成的變化(特別是溫室氣體的濃度)可能會影響到氣候變化,而氣候變化也會改變大氣組成(例如風化作用會改變二氧化碳的濃度)
太陽能量輸出的變化至少有兩種類型:
很長時間的:天文物理學家認為太陽輸出的能量每10億年會增加10%。每10億年增加10%的能量輸出,足以造成地球上溫室效應的失控 - 溫度的上升會使水蒸氣的量增加,而水蒸氣是溫室氣體(比二氧化碳更強的溫室氣體),這會造成一種惡性循環。
短期變化:有些可能會造成能量的捕獲。由於太陽很巨大,計有的不平衡和負回饋的過程和影響需要很長的時間,所以這些過程會回饋過度又造成不平衡,等等 — "長時間" 在這兒指的是數千年至百萬年的時間。
太陽能量的長期增長不是造成冰河期的原因。
最著名的短期變化是太陽黑子周期,特別是蒙德極小期,它與小冰期最冷的部分時間相關聯。如同米蘭科維奇循環一樣,以太陽黑子的效應來解釋冰河期的開始和結束會太微弱和太頻繁了,但是很有可能有助於解釋其中的一些溫度變化。
末次冰期是於第四紀的更新世內發生的最近一次冰河時期。末次冰期約於11萬年前開始,於前9600-9700年完結。於這段期間,曾出現幾次冰川的前進及消退,最盛期發生於約1.8萬年前。一般而言,全球冷卻及冰川前進的模式相似,但也有局部的分野,這使得很難以大洲來比較。
末次冰期有時又會被稱為「末冰河時期」,不過這並不正確,因為冰河時期應指大部份地球被大冰原覆蓋的一段較長時期。另一方面,冰期是指冰河時期內間冰期之間較寒冷的時期。故此,末次冰期的終末並非末冰河時期的終末。末次冰期約於1.25萬年前完結,而末冰河時期並未到來,只有很少證據指向幾百萬年前的冰期-間冰期循環已完結。
末次冰期是現今冰河時期所知最多的時期,在北美洲、歐亞大陸北部、喜瑪拉雅山及其他結冰地區都有詳細的研究。在這段時期的結冰作用覆蓋了很多地區,主要都是在北半球,南半球則較少。傳統上按地理分佈,它們會有不同的名稱,包括菲沙冰期(北美洲的太平洋山脈)、派恩代爾冰期、威斯康辛冰期(北美洲中部)、Devensian(不列顛群島)、米德蘭冰期(愛爾蘭)、玉木冰期(阿爾卑斯山)、梅里達冰期(委內瑞拉)、威赫塞爾冰期(斯堪地那維亞及北歐)、維斯瓦冰期(中歐北部)、瓦爾代冰期(東歐)、濟浪卡冰期(西伯利亞)、米蘭科維奇冰期(智利)、大理亞冰期(中國)及奧蒂拉冰期(紐西蘭)。
末次冰期的中心位於北美洲及歐亞大陸的大片大冰原。阿爾卑斯山、喜瑪拉雅山及安地斯山脈也都被冰所覆蓋,而南極仍保留結冰。加拿大及美國北部差不多都是冰,被巨大的羅倫太德冰原所覆蓋。阿拉斯加因乾旱氣候而未有結冰。在洛磯山脈、科迪勒拉冰原及內華達山脈的冰原和冰蓋出現局部的冰川作用。在英國、歐洲大陸及亞洲西北部,斯堪地那維亞冰棚再一度到達不列顛群島、德國、波蘭及俄羅斯,並向東伸延至泰梅爾半島。西伯利亞冰川最盛時期約於18000-17000年前,較後於歐洲的22000-18000年前。西伯利亞東北部並沒有被大陸大小的冰原所覆蓋,反而是被有限的冰原覆蓋山區,包括堪察加半島及科里亞克山區。
在美洲及歐亞大陸大冰原間的北冰洋並沒有完全結冰,但可能像今天般在表面有一層薄冰,除季節變遷及佈滿冰解出來的冰山。根據深海的沉積成份,北冰洋一定有出現季節性的開放水域。
在主要大冰原以外的阿爾卑斯山及喜瑪拉雅山山群出現了廣泛的冰川。與早期的冰川階段相反,玉木冰期是由細小的冰蓋組成及只限於山谷地區,將冰川舌伸延至阿爾卑斯前地。在東面的高加索、土耳其及伊朗的山脈都由局部的冰原或細小冰棚所蓋頂。在喜瑪拉雅山及青藏高原,冰川於4.7-2.7萬年前大幅前進。但在青藏高原是否形成了大幅的冰川則仍被受爭論。
北半球的其他地區沒有受到巨大的冰棚所影響。例如部份臺灣於44250年至10680重複結冰。在日本阿爾卑斯山脈也是如此。冰川以較細型的伸延至非洲、摩洛哥山區、阿爾及利亞的阿塔科拉山區及衣索比亞的幾個山上。在南半球的乞力馬扎羅山、肯亞山及魯文佐里山脈只有冰蓋蓋頂,至今仍然存在。
在南半球的冰川作用因現今大洲的分佈而變得規模較小。在安地斯山脈的冰棚就於33500-13900年前前進至智利。南極洲完全結冰。在澳洲大陸,只有非常細小的地區結冰,但塔斯曼尼亞的則廣為分佈。紐西蘭也有冰川作用,以確定最少有三個前進的冰川。在印尼巴布亞省有出現局部冰蓋,三個地區更留有更新世冰川至現今。
派恩代爾冰期(洛磯山脈中部)或菲沙冰期(科迪勒拉冰原)是美國洛磯山脈的主要末次冰期。派恩代爾冰期延續到3-1萬年前,最盛期於2.35-2.1萬年前。冰川與巨型冰原只有很鬆散的關係,且由高山冰川所組成,併合成為科迪勒拉冰原。科迪勒拉冰原形成了如米蘇拉冰湖的特徵,米蘇拉冰湖會決堤產生大規模的密蘇拉洪水。地質學家估計洪水及冰湖重組的循環平均為55年,於15000-13000年前洪水在2000年間出現約40次。像這樣的冰湖潰決洪水就算在冰島也不會經常出現。
威斯康辛冰期是北美洲羅倫太德冰原末次的主要前進。威斯康辛冰期由3次最盛期所組成,中間有溫暖的間冰期分隔。最盛期分別為太浩盛冰期、特納亞盛冰期及泰奧加盛冰期。太浩盛冰期最高峰約於7萬年前,可能是多巴湖超爆發後的副產物。對於特納亞盛冰期所知甚少。泰奧加盛冰期是威斯康星冰期內程度最不嚴重及最後發生的,它約於3萬年前開始,於2.1萬年前達至最盛,並於1萬年前完結。白令陸橋的冰川容許了哺乳動物(包括人類)從西伯利亞進入北美洲。
威斯康辛冰期改變了俄亥俄河以北的北美洲地理。加拿大的大部份地區、美國上中西部、新英格蘭、蒙大拿州及華盛頓都被冰所覆蓋。伊利湖的克利斯島或紐約的中央公園都留有冰川所造成的冰川槽溝。在薩克斯其萬省西南部及艾伯塔省東南部,羅倫太德冰原及科迪勒拉冰原的縫合帶形成的扁柏山,是北美洲大陸冰原南邊的最北點。
五大湖是冰擦作用及儲超溶冰的結果。當大幅的冰原消退時,五大湖因北岸的地殼均衡反彈而開始逐步向南移。尼加拉瓜大瀑布也是冰川作用的結果,因俄亥俄河大幅取化了前身的Teays河。
在多個非常巨大的冰湖幫助下,威斯康辛冰期砌開了峽谷,成為現今的上密西西比河,填滿了無磧帶及可能造成了每年的決冰堤。
威斯康辛冰期消退時離開形成長島、布洛克島、鱈魚角、麻薩諸塞州的無人地帶、瑪莎葡萄園島及南塔克特的終磧,並加拿大安大略省中南部的橡樹嶺冰磧。在威斯康辛州,冰川從鍋形冰磧消退。在下康乃狄克河谷形成的冰丘及冰河沙堆成為了當地的一個景點。
在格陵蘭西北部,最盛期於很早的11.4萬年前出現。之後冰的覆蓋面與現今差不多,接近末次冰期完結時,冰川再次前進,及後消退至現今的情度。根據冰核的數據,格陵蘭於末次冰期時的氣候乾燥,雨量只有現今的20%。
這次冰期稱為Devensian冰期,造成了英格蘭、威爾斯、蘇格蘭及北愛爾蘭的多種地理特徵。其沉積層是介乎於伊普斯威奇間冰期及全新世的佛蘭德間冰期。冰期的後部包括了第一至第四的花粉時期、阿勒羅德間冰期、博令間冰期、中仙女木期及新仙女木期。
威赫塞爾冰期也可稱為維斯瓦冰期。於斯堪地那維亞的盛冰期時,只有日德蘭半島西部沒有結冰,而現今北海的大部份地區都是乾地連接了日德蘭半島及英國。在伊緬期及末次間冰期的挪威也是沒有結冰的。
波羅的海及其獨有的汽水都是威赫塞爾冰川與北海的海水結合後的產物。當於1.03萬年前溶冰時開始,海水填滿了均衡下降區,形成了臨時的刀蚌海。後來由於9500年前的地殼均衡反彈,波羅的海最深處成為了一個淡水湖,考古學稱為螺湖。這個湖由溶冰所填充,隨著全球水平面上升,海水於8000年前再次流入,形成了濱螺海,隨即又再進入另一淡水期,繼而形成了現今的汽水系統。
地球表面覆蓋的冰層會加重其壓力。當溶冰後,斯堪地那維亞的地表每年也會上升,尤其是在瑞典北部及芬蘭,每年可以上升達8-9毫米。這對考古學定非常重要,因為於北歐石器時代是海邊的地區,現今可能已是內陸地區,從與海岸的相對距離就可以測年。
「玉木」(武木、維爾姆)一詞是來自位於阿爾卑斯山前沿地的一條河流,大致上界定了冰期前進的最大極限。科學家第一次最有系統的研究冰河時期,就是路易士·阿格西(Louis Agassiz)於19世紀初在阿爾卑斯山進行的。在地層中發現的花粉微化石進行孢粉學分析,將玉木冰期間歐洲環境的變遷排序下來。於2.4-1萬年前的玉木冰期間,西歐及中歐大部份地區及歐亞大陸都是開放遼闊的乾草原凍土層,而阿爾卑斯山則是固態的冰原及高山冰川。
於玉木冰期間,隆河冰河覆蓋了整個瑞士西部平原,直達今天的索洛圖恩及阿勞。冰河在伯爾尼併合到阿勒河冰河。萊茵河冰河是目前進行最多研究的地方。羅依斯河冰河及利瑪河冰河有時前進至優瑞。山區及山麓冰川差不多將古薩冰期及民德冰期的痕跡刷走,在消退期間充新填充底磧、終磧及黃土,冰前河流由沖走及帶來沙礫。在地底下,冰川對地熱及地下水流有巨大及深遠的影響。
梅里達冰期是指更新世晚期影響著委內瑞拉安地斯山脈中部的冰川作用。從中發現了兩個主要的冰磧面:一是在海拔2600-2700米,另一則是在3000-3500米。末次冰期的雪線比現今雪線下降了約1200米。在科爾地勒拉·德米里達的冰川地區約有600平方公里大,包括了西南部至東北部的高地。約有200平方公里的冰川地區是位於米列達山脈,其中50平方公里位於博利瓦峰、洪保德峰及邦普朗峰。放射性碳測定年代顯示這些冰磧是早於1萬年前出現,有可能更早於1.3萬年前。低冰磧面可能是與威斯康辛冰期前進有關;高冰磧面可能代表了末次冰期的前進。
米蘭科維奇冰期是取名自智利南部的延基韋湖。延基韋湖的西岸是大片的冰磧,最內層的是屬於末次冰期。延基韋湖的紋泥是南智利地球年代學的節點。於末次冰期的南極被大片的冰棚所覆蓋,與今天的情況相似。所有陸地、海洋、直至中及外大陸架都結了冰。根據冰模擬實驗,南極中東部的冰層一般較現今的薄。
白令陸橋(英語:Beringia,俄語:Берингия)位於白令海,伸延至極限時長達1600公里。白令陸橋連接現今的美國阿拉斯加西岸和俄羅斯西伯利亞東岸、更新世(前180萬-前1萬年)時連接的地方數量和變化無法估計。
因為來自太平洋的西南風吹至阿拉斯加時已逐漸失去水分(雨影現象),以致白令陸橋降雪量低,所以它未結成冰川。
間冰期是於冰河時期內分隔開冰期之間的一段地質時代,期間全球平均氣溫較溫暖。全新世的間冰期由1.14萬年前的更新世末開始,一直延續到現在。
於更新世的250萬年間,在北美洲及歐洲每4-10萬年就出現一次冰期或大陸冰棚的前進。長冰期間有多次較短及溫暖的間冰期分隔。
在間冰期間,包括現在我們身處的時間,氣候溫暖與現今無異,凍土層向兩極收縮,這些地方變成森林。傳統上,以陸地及陸緣海的古生物學就可以確定間冰期。植物及動物遺骸都積聚在溫帶,可以顯示出特定的間冰期。主要考察的是哺乳動物及軟體動物、花粉及植物微遺骸(種子及果實)。其他的化石遺骸也可以提供資料,如昆蟲、介形亞綱、有孔蟲門、矽藻等。冰核及海洋沉積岩心都能提供溫度具,人類學家也可以利用間冰期來測定人科化石的年代。
末次冰期內一段較溫和氣候的時期稱為間冰段。大部份間冰段都比冰期短。間冰段氣候相對較為溫暖,但必非定律。由於較寒冷的期間可能非常乾旱,潮濕期間紀錄在沉積岩上為間冰段。
間冰適宜期是於間冰期內出現宜人氣候的時期,一般都是在間冰期中段出現,期後會出現稍差的氣候。於間冰適宜期內,海平面會上升至最高點。
於全新世的4冰期,適宜期出現於亞北方期(5000-2500年前)及大西洋期(8000-5000年前)。現今的氣候環境已經過了適宜期,但仍在同一間冰期之內。
對上一次間冰適宜期於更新世晚期的伊緬期出現,約為13.1-11.4萬年前。在伊緬期,適宜期是於花粉時期E4的典型地區(荷蘭的阿默斯福特)出現。在地區內會出現櫟屬、榛屬、紅豆杉屬、榆樹、梣屬、鵝耳櫪及雲杉屬的擴展。於伊緬期,海平面比現今高出8米,北海的水溫亦高出2℃。
羽齒獸(Ptilodus),中上古時代的哺乳動物,已於冰河時期滅絕之動物屬項。該動物為草食動物,最大特徵在於牙齒擁有齧齒動物的長門牙,另外也有尖銳的剪齒。而最主要的咀嚼為後顎的臼齒,據研考推算,後顎亦擁有強而有力的咀嚼肌肉。*(地質時代~2)*
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