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  1742年,日內瓦工程師和地理學家皮耶·馬泰爾(Pierre Martel)在阿爾卑斯山地區的夏慕尼遊覽。馬泰爾在行記中記載,當地居民認為漂礫的產生是因為冰川曾經擴張得很遠。在阿爾卑斯的其他地區也有類似說法。  當時歐洲其他國家的學者也在思考漂礫的成因。瑞典礦業專家Daniel Tilas於1742年最早提出斯堪的納維亞和波羅的海一帶出現的漂礫是海冰作用的結果。1795年,蘇格蘭哲學家、博物學家詹姆斯·赫頓(James Hutton)認為阿爾卑斯山漂礫的形成是冰川的作用。1818年,瑞典植物學家瓦倫貝格(Göran Wahlenberg)提出了斯堪的納維亞半島冰川化的理論,並認為冰川化只是區域性現象。幾年後,丹麥地質學家埃斯馬爾克(Jens Esmark)則提出全球性的多次冰期理論,其形成是地球氣候變化的結果,且與地球軌道的改變有關。

  因為大冰期包括冰期和較小的間冰期,還有兩者夾雜在一起的週期,因此大冰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:  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)

  大氣中溫室氣體的比例變化對地球氣候的影響最大。如“雪球地球”理論認為,元古宙末期嚴重的大冰期由於大氣中二氧化碳的積聚而結束。

  大陸板塊的運動從時間尺度上與歷次大冰期匹配得較好。比較明確的幾種可以減少或阻礙赤道海域暖水流向極區的大陸板塊的分佈:  印度-澳洲板塊從7000萬年前開始與亞歐板塊碰撞擠壓,在消滅了特提斯海後,板塊碰撞在4000萬年前導致了青藏高原地區的上升。大約240萬平方公里土地上升到雪線以上,冰雪地貌對太陽輻射的反射率比裸露地表要高70%。而且青藏高原處於中低緯度,單位面積反射的日照強度是高緯度極區冰蓋的4-5倍。而且青藏隆起導致大氣環流改變,中國副熱帶高壓區的降水增多,降低了大氣中二氧化碳含量。北美洲的科羅拉多高原的隆起具有類似效果。因而從1990年代起,很多研究指出第四紀變冷(Cenozoic Cooling)與這種上升構造運動有直接關係。  巴拿馬地峽約在300萬年前形成,這是人類從猿進化600萬年以來地球上最重要的地質事件。巴拿馬地峽的形成切斷了大西洋與太平洋的熱帶海水交換,可能啟動了第四紀大冰期。

  太陽能量輸出的變化至少有兩種型別:  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。如同米蘭科維奇迴圈一樣,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。

  地球形成以來大冰期至少出現過5次。大冰期中,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。

  新太古代大冰期,又稱休倫大冰期(Huronian),出現於24億年前到21億側年前。由於主要冰蓋遺蹟證據在休倫湖北岸被發現而命名。這可能是地球上最嚴重最漫長的寒冷期。其成因可能是大氧化事件,大氣層中急劇增加的氧氣破壞了原始大氣中的主要溫室氣體甲烷與二氧化碳所致。寒冷期的結束,為真核生物的出現打下了基礎。

  前寒武紀大冰期,又稱成冰紀大冰期(Cryogenian),出現於新元古代成冰紀,從8.5億年前到6.3億年前。這是十億年來地球最嚴重的寒冷期,極地冰蓋擴充套件到赤道;甚至形成了雪球地球,海洋也完全凍結。火山噴發的二氧化碳因地球生物不能光合作用而逐步累積,最終形成的溫室效應使得地球走出冰封。隨後是埃迪卡拉生物群標誌著多細胞生物的出現,以及寒武紀生命大爆發,各種生物的門基本都出現了。

  早古生代大冰期,又稱安第斯-撒哈拉大冰期(Andean-Saharan),時間跨度較小,出現於古生代晚奧陶紀與志留紀,從4.6億年前到4.3億年前。

  晚古生代大冰期,又稱卡魯大冰期(Karoo Ice Age),出現於古生代末期的石炭紀與二疊紀,從3.6億年前到2.6億年前。因南非卡魯地區發現的冰蓋證據而命名。可能的原因是在此前的泥盆紀陸生植物大量繁育,導致地球大氣中氧含量的增加、二氧化碳的大幅減少所致。

  第四紀大冰期(Quaternary glaciation),或稱作更新世大冰期(Pleistocene glaciation),當前大冰期(current ice age),或直接叫做大冰期(the ice age),開始於258萬年前的上新世晚期(另一說為2000萬年前南極大陸出現永久冰蓋之時開始),延續至今。此次大冰期中,地球處於冰期與間冰期交替出現的旋迴。目前,地球上的大陸冰蓋僅存在於南極洲、格陵蘭、巴芬島等處。

  距離現代較近的第四紀冰河時期的間冰期約為4萬年,以後縮短為1萬年。上一次冰期是約1萬年前.。
大冰期(英語:Ice Age),又稱“冰川期”或“冰河期”,是指地球大氣和地表長期低溫導致極地和山地冰蓋大幅擴充套件甚至覆蓋整個大陸的時期。大冰期內部又分為幾次冰期(英語:glacial period、英語:glacials或英語:glaciations)與間冰期(英語:interglacials)。