在7.5億年前的時候，羅迪尼亞(Rodinia)聯合大陸發生的裂解，隨之而來的又是一個翻天覆地的變化。之後的兩億年裡，地球上發生了兩件大事，一個是雪球事件，另一個是出現了埃迪卡拉動物群。

雪球事件
雪球事件，又稱為雪球地球事件（Snowball Earth），一般指的是在新元古代（10~5.4億年）中後期，全球（包括陸地和海洋）被冰雪覆蓋的一個巨大事件。一般認為，這個事件大約發生在7.5~6億年之間，又可以分為兩個次級冰期，分別稱為Sturtian冰期和Marinoan冰期。
但是，這兩個冰期具體開始和結束的時間，現在還沒有非常準確的給定，一些人認為Sturtian冰期大致發生在7.2~7.1億年左右，而Marinoan冰期可能開始於6.6億年之後，結束於6.4億年[1~2]。 在那個時候，太陽比現在要暗6%左右，這使得地球接收的太陽輻射能比較低；雪球來臨，地球的平均溫度可能低至-50℃，赤道的溫度可能為-20℃，和現在的南極差不多；地球上幾乎是白茫茫的一片，從兩極一直到赤道，自行腦補南極的情況；沒有了海洋的緩衝，地表的晝夜和四季溫差可能很大；而且，隨著厚度的增大，冰川開始流動，在全球範圍內形成了大量才冰川沉積物（比如冰川漂礫、冰磧岩_Moraine Rock和冰攜碎屑沉積等）。[3]

說到這裡，自然而然的就要問，怎麼知道地球在那個時候全球都被冰雪覆蓋了呢？ 在回答這個問題之前，就要說一些題外話了。

我們知道，地質學家通過研究岩石來推測地質歷史時期地球上可能發生的故事，一層一層的岩石在默默地訴說著它們親歷的滄桑。如果你在野外看到了沉積岩，就基本可以推測在這些沉積岩發生沉積的時候，這裡是一片水域（海洋、湖泊、河流等）。如果你看到的是顆粒很粗的砂岩，就可以知道，那個時候的水環境是比較動盪的，可能是在海水很淺、易受到海浪的沖刷拍打的地方。而如果你看到的是顆粒很細的泥岩或葉岩，就說明那個時候這裡的水動力很弱，所處的位置海水比較深，海浪影響較小。

不同的沉積岩代表了不同的沉積環境，不同的沉積環境可以形成相應的沉積岩。
冰川發育的時候，就會形成“具有冰川特色的”沉積岩。從上面的圖中我們知道，靠近海岸的地方和遠離海岸的地方形成的岩石是不一樣的，比如近海岸形成的是砂岩（或礫岩），其顆粒較粗，而遠離海岸的地方是泥岩（或葉岩），其顆粒較細。這是因為越遠離海岸，海水越深，海底水動力越弱，能夠搬運的泥沙細微性會越來越小，所形成的沉積岩就會發生變化。通俗來說，就是物以類聚，粗的歸粗的，細的歸細的。細粒的泥岩（或灰岩）中一般不會有較大的礫石。
如果反常的話，就有故事要講了。現在我們就講講這個神奇的故事。 在新元古代的時候，全球範圍內大規模的出現了這種異常，在顆粒很細的沉積岩中夾雜了很多的礫石，這種岩石就叫叫做冰磧岩。這種沉積岩是冰川發育的最好證據。為什麼這樣說呢？在遠離海岸的地區，正常的水動力是不能把很大的礫石搬過來的，就只能借助其他 “交通工具”。這個工具就是冰川。當冰川積累到一定厚度的時候，就要流動了。冰川的能量是很大的，具有開山鑿穀的本領。在流動的過程中，會大量剝蝕沿途的岩石，並將大大小小的石塊裹挾進來，帶到遠處。如果冰川進入海洋，並隨海水漂流到深水區，融化之後，它裹挾的碎石塊就會沉到海底，落入細粒的沉積物裡邊，形成冰磧岩。這種岩石非常的典型，目前所知的地質作用中，還沒有其他過程能形成這種岩石。

From lovethesepics.com & cz2011.qlteacher.com

新元古代的一些典型冰磧岩。
a圖中黑色部分是冰磧岩，可以看到非常細粒的沉積物中夾雜著一些棱角狀的大顆粒物，
d圖中是一個倒三角的白雲岩掉進了BIF（見第四篇）沉積中，它們的比例尺是左邊的錘子。
e圖中也是一個角礫掉進了灰岩中，比例尺是右邊的硬幣。
f圖是更粗的礫石沉積了，比例尺是左邊的人。[4]

更重要的是，不僅在全球範圍內發現了這些冰磧岩，而且通過古地磁的研究，發現這些沉積物居然形成於赤道附近的低緯度地區[5]。
我們知道，現在的赤道周圍是不可能有大規模冰川的，兩極的浮冰也不可能飄到赤道。那麼可能性就是那個時候地球上足夠冷，使得赤道地區都大規模發育了冰川。所以，那個時候冰雪可能覆蓋了全球，地球成了一個冰封的世界。

新元古代的冰川沉積記錄。 a是Sturtian冰期的沉積記錄（7.4~6.6億年前）， b是Marinoan冰期（6.6~6.35億年前）的沉積記錄。[6]

為什麼 雪球地球？
為什麼呢？這個又得從二氧化碳（CO2）說起了，但是在說CO2之前，又要先說到羅迪尼亞超大陸的裂解了。 我們知道，在一個比較大的大陸內部，由於距離海洋很遠，水汽很難到達，會比較乾旱，比如現在亞歐大陸上的中亞地區，這被稱為大陸性乾旱。羅迪尼亞超大陸裂解之前，其內部又由於遠離海洋，是處在乾旱狀態的。乾旱地區的一個特點就是風化作用（尤其是化學風化和生物風化）比較弱。而岩石的風化其實是一個要消耗CO2的過程。
所以，當超大陸裂解，內陸地區距離海洋變近了之後，降雨增多，就會導致風化作用加劇，消耗大量的CO2 [7]。
風化過程中，CO2變成了離子（碳酸根或碳酸氫根離子），被運輸到海洋中，並與鈣離子結合，以碳酸鹽的形式沉積下來形成石灰岩。這樣，空氣中的CO2就被固定下來，不能再影響氣候。另一方面，伴隨著超大陸的裂解，大量的玄武岩噴發到地表，而這種岩石又極易風化，消耗大量的CO2。這兩個過程共同導致了大氣中的CO2的含量快速降低[7]。這個過程可能還有藍細菌或古藻類的參與。這整個過程就叫做“矽酸鹽風化（Silicate Weathering）”。
而且，因為冰雪的反射率要大於岩石、土壤等，所以，在地球被冰雪覆蓋期間，更多的太陽光被反射回太空，造成了地球接收的太陽能更少，這就使得溫度更低，冰川進一步發展，逐步從兩極蔓延，直至赤道。 然後它又是怎麼消失的呢？ 這個，還得從CO2這貨說起了。空氣中二氧化碳的一個重要來源就是火山活動，即火山噴發會將地下（地幔/地函）中的CO2帶到大氣中。
而風化作用又和溫度、空氣水含量有關，溫暖濕潤的環境有利於岩石風化，從而消耗大量的CO2，而寒冷乾旱的環境不利於風化，CO2消耗速率緩慢。當溫度降低，冰雪逐步覆蓋地球表面的時候，氣候也變得十分的乾燥，岩石的風化速率也在慢慢地降低。而岩漿還在不斷地噴發，帶出來大量CO2，這又使CO2含量逐步升高，溫室效應慢慢增強。

在上文中提到，地球表面因冰雪覆蓋導致大量的太陽光輻射的能量被反射進入太空，這種機制會使地球繼續降溫或保持低溫。這兩種機制分別相當於汽車的刹車和油門(正與反方向)，當汽車加足馬力沖向深淵的時候，刹車並不足以馬上制動，阻止這種行為。但萬幸的是，刹車最終還是發揮了作用，地球又活了過來(增溫)。

CO2逐步地積累，溫室效應逐漸增強；火山噴發出來的火山灰覆蓋在冰雪表面，降低了其反射率；當溫度達到了冰雪的熔點，融化的暗色雪水也起到了和火山灰相同的作用。慢慢地這些作用佔據了主導地位，最終使得地表的冰雪開始劇烈地消融。整個過程可能持續了不到2000年[8]。

消融的雪球 From discovery.com

冰雪消融的早期，大氣中的二氧化碳含量可能是相當高的。隨著溫度的升高，冰雪的消融，氣候也變得濕潤，越來越多岩石暴漏出來，這也加強了風化作用。大量的CO2又變成碳酸鹽（主要是灰岩），被封存起來，最終使其含量維持在正常的水準。[9] 要交待的是，現在對於雪球假說還有非常大的爭議，比如大洋是否被完全覆蓋？全球的冰川是同時的嗎？乃至也有人說這個雪球根本就不存在。現在地質學界的主流觀點還是比較認同雪球假設，但是對於諸多的細節還學要詳細的研究。

參考：
[1]黃晶等；2007；新元古代冰期及其年代；儲雪蕾、張啟銳及馮連君；地學前緣（14）249-256
[2]http://www.snowballearth.org/when.html [3]http://www.snowballearth.org/what.html
[4] Hoffmanet.al.；2002；The snowball Earth hypothesis: testing the limits of global change；Terra Nova（14）129-155
[5] Evans D.；2000；Stratigraphic, geochronological, and paleomagnetic constraints upon the Neoproterozoic climatic paradox；American Journal of Science（300）347–433
[6] Fairchild I. J. & Kennedy M.J；2007；Neoproterozoic glaciation in the Earth System；Journal of the Geological Society；164（5）895-921
[7] Donnadieu Y.；2004；A ‘snowball Earth’climate triggered by continental break-up through changes in runoff；Nature（428）303-306
[8] http://www.snowballearth.org/end.html
[9] Higgins J. A. & Schrag D.P.；2003；Aftermath of a snowball Earth；Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Vol. 4 LINK

全文修編自 http://www.360doc.com/content/16/1216/07/38832059_615168601.shtml