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    地質時期的氣候情況,只能根據間接的標誌去研究。如根據某一地質時代的岩石性質、古老的土壤、地形以及古生物化石,還可以用放射性碳C14含量來推斷地質時期氣候狀況等等。在某一地區中如發現冰磧石、冰擦痕、漂石等,這就是寒冷時期冰川活動的證明;黑龍江地區的灰化土下面埋藏有古紅色土,可推知古代那裡曾經有過炎熱的氣候;如果在現代沙漠地區發現有乾涸河谷地形和湖岸線的遺蹟,就表示該地是由溼潤氣候轉變為沙漠的。生物化石是說明地質時代氣候狀況的良好根據,如果有馬匹或走禽的化石,表示這裡曾是草原氣候;猿猴化石表示曾出現過森林氣候;在格陵蘭曾發現溫帶氣候的樹葉遺物,證明這裡曾有過溫暖的時期;蘇聯的烏克蘭曾發現古代棕櫚的遺蹟,證明那裡曾出現過熱帶氣候。 透過上述方法對地層沉積物的廣泛分析,證實整個地質時期地球氣候曾經歷了巨大的變化,反覆有過幾次大冰期,其中最近的三次大冰期(即震旦紀大冰期、石炭—二迭紀大冰期和第四紀大冰期)為科學家所公認,在三次大冰期之間為溫暖的大間冰期氣候。寒冷的冰期同溫暖的間冰期相比是短暫的,在整個地球氣候史中,大部分時期(佔90%以上年代)為溫暖氣候,比現在溫和。 震旦紀大冰期,發生在距今約六億年以前。亞、歐、非、北美和澳洲的大部分地區,都發現了冰磧層,說明這些地方曾發生過具有世界規模的大冰川氣候。中國東部和中部廣大地區,也有震旦紀冰磧層,說明這裡也曾經歷過寒冷的大冰期。 寒武紀—石炭紀大間冰期,距今約3~6億年,當時整個世界氣候都比較溫暖。特別是石炭紀是古氣候中典型的溫和溼潤氣候,森林面積極廣,最後形成豐富的煤礦,樹木也缺少年輪,說明氣候具有海洋性特徵。在中國石炭紀時期全處在熱帶氣候條件下,但到石炭紀後期,從北到南出現溼潤帶、乾燥帶和熱帶三個氣候帶。 石炭—二迭紀大冰期,距今2~3億年,主要是在南半球,北半球除印度外,目前尚未找到可靠的冰川遺蹟,當時中國氣候仍有溫暖溼潤氣候帶、乾燥氣候帶和炎熱潮溼氣候帶三個氣候帶。 三迭—第三紀大間冰期,距今約200萬年~2億年。整個中生代氣候溫暖,到新生代的第三紀世界氣候更趨暖化,格陵蘭也有溫帶樹種。三迭紀時期,中國西部和西北部普遍為乾燥氣候;到侏羅紀,中國地層普遍分佈著煤、粘土和耐火粘土等,說明當時是在溼潤氣候控制之下。侏羅紀後期到白堊紀是乾燥氣候發展的時期,當時中國曾出現一條明顯的乾燥帶,西起天山、甘肅,南伸至大渡河下游到江西南部,都有乾燥氣候條件下的石膏發育。到了第三紀,中國的沉積物大多帶有紅色,說明當時氣候比較炎熱。第三紀末期,世界氣溫普遍下降,整個北半球喜熱植物逐漸南退。 第四紀大冰期,約始於200萬年前。大冰期中仍然是冷暖乾溼交替出現的,當寒冷時期,即亞冰期,氣溫比現代氣溫平均約低8°~12℃,高緯度地區為冰川覆蓋,如最大的一次亞冰期(里斯冰期),世界大陸有十分之二、三的面積為冰川所覆蓋。當時北半球有三個主要大陸冰川中心,即斯堪的納維亞冰川中心,其冰流曾南伸到北緯51°左右;格陵蘭冰川中心,其冰流也曾南伸到北緯38°左右;西伯利亞冰川中心,冰層分佈於北緯60°~70°之間,有時可達北緯50°附近的貝加爾湖。冰川擴張,氣候帶南遷,生物群落也隨之南移,如里斯冰期時,北方動物南遷,在克里木的舊石器時代(距今25萬年以前)地層中曾發現過北極狐和北極鹿化石。 兩個亞冰期之間的亞間冰期,氣候比現代溫暖,北極氣候比現代約高出10℃以上,低緯度氣溫也比現代高5.5℃左右。原覆蓋在中緯度的冰蓋消失了,退縮到極地區域,甚至極地的冰蓋也消失了。冰蓋退縮或消失,氣候帶北移,生物群落也隨之北移,如北冰洋沿岸也有虎、麝香牛等喜熱動物群活動,喜暖植物可一直分佈到北極圈。

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