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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、北美和澳大利亞的大部分地區，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。我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。在我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，當時我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，我國西部和西北部普遍為乾燥氣候；到侏羅紀，我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，當時我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，我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℃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。

當高緯地區處於冰期時，冰川覆蓋擴大，極地高壓增強，迫使極鋒帶南移到中緯度。在中緯度極鋒帶上氣旋活動頻繁，雨量豐富，內陸湖水上漲，如我國羅布泊在冰期時，湖水水域比現代大4～5倍。反之，當高緯度地區處於間冰期時，大陸冰蓋及極地高壓向極區收縮，氣候帶北移，中緯度地區有些地方出現乾燥氣候，大約在一萬年以前大理亞冰期（相當於歐洲武木亞冰期）消退，北半球各大陸的氣候帶分佈和氣候條件，基本上形成為現代氣候的特點了。

在最近的一百萬年中以寒冷氣候為主導，即第四紀大冰期時期。北極地區的冰蓋向中緯度地區大幅度擴張，最強盛的時候到達過北緯57度，某些地方冰蓋的厚度達2千米。大冰期中間隔著溫暖的間冰期，冷暖的氣候變遷引起冰川的消長進退，對歐洲阿爾卑斯山的冰川地貌研究表明，第四紀冰期分為四個冰期，為三個相對溫暖的間冰期所分隔。冰期與間冰期相比較，中緯度地區的山地雪線升降幅度可超過1200米。

在我國北方第四紀沉積層所出土的化石中，代表寒冷氣候和溫暖氣候的生物，前者如披毛犀、猛獁象、虎耳草和陰地蕨等，後者如梅氏犀、水牛、榆屬、柳屬等，證明了第四紀時期我國的氣候變遷；再如廣泛分佈於西北和華北的黃土沉積和其下的紅土層，顯示出溫暖氣候向寒冷乾燥氣候的變遷