地球從誕生之初一共經歷了五次主要的大型冰期。第一次發生在24億年前至21億年前成鐵紀和層侵紀(元古宙)的休倫冰期,共經歷了3億多年的漫長歲月。第二次發生在8億多年前到6億3千5百萬年前成冰紀的瓦蘭吉爾冰期(元古宙),位於前寒武紀,是意義十分重大的冰期,持續時間長達1億多年,但相較於遠古時期第一次冰期已經在時間上大大縮短了很多。第三次冰期發生在4億5千萬年前至4億2千萬年前奧陶紀和志留紀的安第-撒哈拉冰期(古生代),持續時間僅僅3千萬年。而到了第四次大的冰期,發生在3億6千萬年前至2億6千萬年前石炭紀和二疊紀(古生代)的卡魯冰期,持續時間有1億年時間。最後大的冰期也跟我們人類的進化息息相關,那就是發生在200-300萬年前結束於1萬年以前的第四紀大冰期,持續時間僅僅只有幾百萬年時間。而期間還發生過數不清的小冰期,現在的我們正處在間冰期並且很快就會進入下一個寒冷的冰期。
大型的冰期就如同一個神秘的門客,他一定會來拜訪,但終究不知他何時會來,以及他為何而來。大型冰期從地質歷史出現的次數以及情況來看,總體呈現持續時間越來越短,影響範圍越來越小的現象。
在24億年前至21年前發生的休倫冰期是影響最為嚴重的一次大型冰期,這個時期持續了3億年之久,而且冰冠從兩極延伸至赤道,整個地球都被厚厚的冰層覆蓋,這一時期被稱為雪球時期。休倫冰期讓整個地球變成了一個雪球,太陽光被全部反射回了太空,寒冷的氣氛持續了3億年以後,地球內部的熱終於無從釋放,大量的火山爆發,幾億噸的二氧化碳釋放到大氣之中。二氧化碳是一種能夠留住溫度的氣體,地球蓋上了二氧化碳這一層棉被,開始慢慢變熱,最終從冰封中解放出來。
而第二次冰期發生在前寒武紀,也是意義十分重大的一次冰期。在8億多年前地球的成冰紀,海洋中的藍細菌大量繁殖,大量的氧氣從海洋中釋放出來,改變了大氣的氣體結構,二氧化碳被大量消耗,氧氣濃度不斷攀升,大氧化事件基本上可以確定為第二次大型冰期爆發的主要原因。
但第三次冰期爆發的原因更加離奇。在奧陶紀早起其實是繼承了寒武紀的氣候-溫暖溼潤,很適合物種的繁衍。可是很不幸的是,位於6000光年外的黑洞與中子星發生相撞,產生了很強的伽馬射線,而且地球很不幸的被其中一束擊中。伽馬射線破壞了三分之一的臭氧層以及擊碎了大氣分子。這些破碎的大氣分子在十年的時間內組成了一種二氧化氮(棕色氣體)的氣體,遮天蔽日,氣溫迅速下降,一個浩大的冰期接踵而來,但是僅僅也只持續了3千萬年。
而第四次大冰期時間發生在富含氧氣的石炭紀末期。在石炭紀前期氣候溫和溼潤,隨處可見高大幽深的森林,這些森林死亡以後埋藏地下,經過億萬年的錘鍊最後形成了現在煤炭。但到了石炭紀末期,由於氧氣含量的爆發,氣溫開始下降,第四次大冰期就這樣到來了。氧化時間引發的大冰期持續的時間往往很長,這次冰期持續了一億年時間,但相較於前兩次大氧化事件在時間上也有縮短。
最後一次大冰期,第四紀冰期大約在1萬年前結束了,離我們生活的年代十分相近,因此世界上殘存了大量的第四紀冰川遺蹟。在第四紀大冰期中,仍然有寒冷和溫暖的更替。在寒冷時期,雪線高度下降,冰川前進,出現亞冰期,其中以民德(我國為大姑)亞冰期和裡斯(廬山)亞冰期的冰川規模最大,群智亞冰期規模最小。在溫暖時期,氣溫升高,雪線高度上升,冰川退縮,出現亞間冰期。民德一裡斯(大姑-廬山)亞間冰期長達17-18萬年。在第四紀大冰期,高緯度氣溫的急劇下降,導致兩極地區形成永久冰蓋;在亞冰期,冰川一直伸展到中緯度,在亞間冰期才退縮到高緯度。第四紀冰期的成因也是別有一番風味。在大約300萬年前,地區的黃道交角發生了改變,導致高緯度地區更難享受太陽的撫摸,使得極地的冰川延伸到中低緯度地區。
冰期雖然是神秘的門客,但是它卻不是地球的常客。在地球歷史的90%的時間裡兩極都不存在冰川,也就是說在九成的時間裡,地球上看不到潔白的冰雪。兩億年前的恐龍時代,就不會感受到極地冰川的清涼。總的來說,地球的冰期成因很複雜。第一次,第二次以及第四次大型冰川的形成原因都是因大氧化事件,大氧化事件容易造成了漫長的大冰期。空氣中氧氣與二氧化碳的比例失去了平衡,氧氣濃度飆升,而大氣中的氧氣不能夠留住空氣中的熱量,導致地球的溫度越來越低。幸好,地球內部的火山爆發會噴發出大量的二氧化碳,可以慢慢調和地球的氣候。但是第三次大冰期,卻是因為宇宙中伽馬射線爆發,地球被不幸擊中。地球的大氣被強有力的伽馬射線擊碎,從生成了有色氣體二氧化氮,遮擋了大量的陽光。此次也造成了大量物種的滅絕。而第四紀冰期,強度並不是很大,寒冷和溫暖的氣候往往會交替出現。第四紀大冰期是由於地球的黃道交角發生改變而造成的。