早期地球环境演变的重大事件——雪球地球事件的起因与结束及其对地球系统演化的意义
新元古代的_雪球地球_储雪蕾
矿物岩石地球化学通报·综 述·Bulletin of Mineralogy ,Petrology and GeochemistryVol .23No .3,2004July 收稿日期:2004-04-15收到基金项目:国家自然科学基金资助项目(40172015,40373011)第一作者简介:储雪蕾(1946—),男,研究员,博士生导师,从事稳定同位素地球化学研究和教学.E -mail :xlchu @mail .igcas .ac .cn .新元古代的“雪球地球”储雪蕾1,21.中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029;2.中国科学院矿物资源研究重点实验室,北京100029摘 要:“雪球地球”假说的提出解释了一些新元古代冰川现象,如低纬度和低海拔冰川沉积、帽碳酸盐岩、负的碳酸盐δ13C 漂移和BIF 铁矿等现象。
尽管有不同的假说与解释,但“雪球地球”最为流行。
“雪球地球”事件被认为起因于地球系统的变化,如Rodinia 超大陆的裂解、超级地幔柱的活动及古地磁真极的漂移等。
“雪球地球”的极端气候环境变化,促进了生命的演化,造成了寒武纪生物大爆发。
关 键 词:新元古代;冰川事件;雪球地球;古全球环境变化中图分类号:P534.3 文献标识码:A 文章编号:1007-2802(2004)03-0233-06 1987年,J .L .Kirschvink 等研究了澳大利亚E -latina 组中一块粉红色韵律发育的层状粉砂岩后,证实它属于新元古代冰期沉积于赤道附近浅海环境的Elatina 组细砂岩,这意味着新元古代的冰川曾经到达过热带地区的海平面[1]。
反复的检测也证实了这个结论[2～4]。
于是,人们重新注目新元古代的冰川作用。
D .A .D .Evans [5]研究了各大陆的新元古代冰川沉积物地层学、地质年代学和古地磁后指出,许多冰成岩石出现在纬度10°以内的赤道附近,甚至没有超出纬度60°。
探索地球历史了解地球历史的演变和重要事件
探索地球历史了解地球历史的演变和重要事件地球历史的演变和重要事件地球作为我们生活的家园，经历了漫长的历史变迁。
了解地球历史对我们深入了解地球的演化过程以及人类在其中扮演的角色具有重要意义。
本文将探索地球历史，并介绍一些重要的历史事件。
一、地球的起源和形成地球的起源可以追溯到约46亿年前的宇宙大爆炸后。
最早的地球是一个炽热的火球，经过数十亿年的冷却和演化，逐渐形成了我们今天所熟悉的地球外貌。
地球的形成主要是通过行星凝聚理论，它认为地球是由星云中的尘埃和气体云聚集而成。
二、地球演化过程的重要事件2.1 地球大气的形成地球的大气层是地球形成后逐渐形成的。
最早的大气主要由水蒸汽、二氧化碳和一些其他的气体组成。
随着地球上的水蒸汽逐渐冷却凝结，形成了早期的海洋。
同时，海洋中的生物通过光合作用释放出氧气，逐渐丰富了地球的氧气含量，形成了现在的氮氧大气。
2.2 地球板块运动地球板块运动是指地球表面被分割成多个大板块，这些板块不断地漂移和推移。
板块运动是地球演化过程中的重要事件之一，它不仅造成了地球上的大地构造活动，例如地震和火山喷发，同时也影响着地球的气候和地质变化。
2.3 地球生命的起源地球上最早的生命可以追溯到约38亿年前。
生命起源于地球上的海洋，最早的生物形式为原始细胞。
随着生命的进化，地球上的生物多样性逐渐丰富，形成了现代生物的基础。
2.4 全球气候变化地球的气候一直在不断变化，从寒冷的冰川时期到温暖的间冰期，这些气候变化对地球上的生态系统和生物进化起到了重要影响。
特别是人类工业化以后，人类活动对全球气候造成了巨大的影响，引起了全球变暖和其他环境问题。
三、地球历史事件对人类的影响3.1 农业革命的兴起农业革命是人类历史上一个重要的转折点，它标志着人类开始从狩猎采集社会转变为农耕社会。
通过农业的兴起，人类可以更好地控制食物生产，从而实现了定居生活和社会的发展。
3.2 工业革命的爆发工业革命是人类历史上另一个重要的事件，它标志着人类的生产方式从手工业向机械化和工厂化转变。
“雪球地球”阅读附答案
让我们荡起双桨，小船儿推开波浪
努力学习，报效父母“雪球地球”阅读附答案
下边的文字．完成16—18题。
多年来．一些地质学家收集到的证据表明，“雪球地球”曾出现过。
当时．整个地球连赤道都覆盖着冰层，对地球生物造成了极大的破坏。
最近美国科学家提出，23亿年前的一种细菌可能是使地球成为一个“雪球”的罪魁祸首。
科学家推测．在23亿年前，一种叫蓝菌或蓝绿藻的细菌突然变异出分解水及释放氧气的能力，大量的氧气使当时大气中丰富的温室气体甲烷很不稳定。
在至少10万年的时间内，温室效应被破坏，地球没有了甲烷。
温度下降到零下50摄氏度。
地球变得十分寒冷，赤道海洋被大约1.6千米厚的冰层覆盖，大量生物死亡，只有转入地下或在温泉中的生物才得以生存下来。
研究小组还证明，在变成“雪球地球”后大约几千万年里，温室效应再次发生，地球温度又逐渐升高．冰层融化，生命重返地球。
研究小组的科学家认为，如果目前地球环境继续恶化，地球有可能再次成为“雪球”．地球上的生物将再次面临被毁灭的危险。
16.“雪球地球”是一种形象的说法，它指的是什幺现象?(2分)
A．冰层覆盖赤道海洋B．大量的生物死亡
C．地球环境继续恶化D．全球结冰的状态【答】______
17.科学家推测，地球成为一个“雪球”的根本原因是什幺?(2分)
A．温度逐渐下降到零下50摄氏度，在漫长的时间内，地球变得十分寒冷。
B．一种叫蓝菌或蓝绿藻的细菌突然变异，使地球上的水和氧气极不稳定。
地球的地质历史与地质事件
地球的地质历史与地质事件地球是一个拥有非常悠久历史的星球，其地质历史可以追溯到数十亿年前的原始时代。
在漫长的岁月中，地球上发生了无数的地质事件，这些事件的产生和演化不仅塑造了地球的形态，也对生命的出现和发展起到了决定性的影响。
首先，我们来看地球的形成。
科学家们普遍认为，地球的形成发生在约45亿年前。
当时，太阳周围的尘埃和气体逐渐聚集在一起，形成了原始的太阳系。
在这个过程中，地球凝结成为一个固态的球体，同时拥有了一层薄薄的大气。
接下来，地球经历了一个漫长的冷却阶段。
在这个过程中，地球表面的温度逐渐下降，终于达到了适宜生命存在的水液态。
这个时期也是地球生命的起点。
根据化石记录和化学证据，科学家们认为最早的原始生命形态出现在大约35亿年前的海洋中。
然而，地球的地质历史远不止于此。
在地球的历史长河中，发生了多次规模巨大的地质事件。
其中之一是所谓的雪球地球事件。
约6亿年前，地球曾多次被巨大的冰层覆盖，地球进入了一个全球性的冰冻状态。
这个事件对地球上的生命产生了剧烈的影响，许多物种灭绝，但也促使了生命的进化和适应能力的增强。
除了雪球地球事件，地壳运动也是地球历史上的重要事件之一。
地壳运动包括地震、火山喷发、板块运动等等。
这些地质事件不仅对地球表面的地形地貌产生了深远的影响，也对人类社会造成了巨大的影响。
地震和火山喷发常常引发灾难性的后果，但同时它们也成为地质学家研究地球内部结构和构造的宝贵资源。
再来说说地球的地质年代。
地质年代是地球历史的划分单位，它根据地球的地质事件和化石记录进行区分。
在地球的历史上，分别有原生代、古生代、中生代、新生代等不同的地质年代。
每个地质年代都有它独特的特点和物种组成。
通过地质年代的划分，科学家们更好地理解了地球的演化历程和生命的进化。
最后，让我们看看地球的未来。
尽管地质事件的发生频率逐渐减少，但地球仍然是一个活跃的行星。
人类对地球的资源利用和环境破坏导致了一系列的问题，如全球变暖、自然灾害的增多等。
远古火山引发地球雪球效应
近。大部分太阳辐射都从这一地 我们有充分的理由相信，这种剧
区到达地球表面，因此二氧化硫 烈 的 气 候 变 化 其 实 是 行 星 的 常
在此处发挥的光反射作用对于全 态，而不是个例。”研究人员称，
球降温格外有效。随着冰层不断 正确理解这些事件可为研究过去
扩大，更多的阳光被反射出去， 的物种灭绝现象提供重要思路，
导致地球进一步降温。不仅如此， 甚至有助于预测地质工程项目可
绵延不绝的火山链还构成了“完 招致怎样的气候变化。
38 科学大观园
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键。”
继续为全球制冷。此次研究显示，
他们还发现，二氧化硫是否 我们在寻找地外行星时不可想得
进入平流层也对降温效果有着决 过于简单，只关注它们是否有稳
定性影响，约 7 亿 1700 万年前， 定、均衡的条件，或是否处在宜
在板块漂移的作用下，富兰克林 居带中。地球本身就是一颗活跃
大型火成岩区域一度位于赤道附 的星球，经历了种种巨大变化，
这片地区名为富兰克林大型 火成岩区域，沉积物中富含硫元 素。伴随着火山爆发，硫会以二 氧化硫的形式进入大气中，阻挡 太阳辐射进入大气层上部，1991 年菲律宾皮纳图博火山爆发时便 发 生 了 类 似 现 象。 当 时 有 1000 万吨硫进入大气中，使全球气温
在 降 低 了 0.55 摄 氏 度。 二 氧 化 美风暴”情境，横跨加拿大与格
暖时，火山喷发的冷却效应便无 复杂的系统，很难有所改变，这
关紧要，因为有这层高高的、温 话其实不假，但地球历史上发生
暖的对流层提供保护。但在气候 过一些剧烈的气候变化，未来也
较冷时，地球就极易受此类火山 难逃这种可能性。气溶胶的冷却
灭绝事件与地球生态系统重建
灭绝事件与地球生态系统重建在地球的漫长历史中，曾经发生过多次大规模的生物灭绝事件。
这些事件常常导致大量物种的消失，给地球的生态系统造成严重的破坏。
随着时间的推移，地球生态系统逐渐恢复和重建，但这个过程需要数百万甚至数十亿年的时间。
本文将介绍几个历史上的灭绝事件，并探讨地球生态系统重建的重要性和方法。
第一个值得关注的灭绝事件是距今约6,500万年前发生的白垩纪末期事件，也被称为“恐龙灭绝”。
这一事件导致了包括非鸟恐龙在内的许多陆地和海洋生物物种的灭绝。
研究表明，这一事件可能由一个大型陨石撞击地球引起的，其释放出的巨大能量和碎片的喷射导致了全球气候剧烈变化，进而破坏了地球的生态系统。
随着时间的推移，生态系统逐渐重建，新的物种填补了灭绝物种的空缺，但是以前的生态系统的复原需要数百万年的时间。
第二个被广泛研究的灭绝事件是距今约2,500万年前的新近纪事件，也被称为“二叠纪-三叠纪事件”。
这一事件导致了约90%的海洋物种和70%的陆地物种的灭绝，是地球历史上最大规模的生物灭绝事件之一。
研究认为，这一事件可能与地球大规模火山喷发活动有关，导致全球气候急剧变化，海洋酸化和缺氧等环境灾难加剧。
地球生态系统的重建又是一个漫长而复杂的过程，需要新的物种的出现和进化，以填补灭绝物种的空缺。
在地球历史上，还有其他一些较小规模的灭绝事件，如泥盆纪末期事件和三叠纪-侏罗纪事件。
这些事件都对地球的生态系统造成了严重的破坏，但同时也推动了地球生物多样性的演化和重建。
地球生态系统的重建是一个复杂而漫长的过程，需要依赖多种因素。
首先，生物进化和适应能力起着关键作用。
在灭绝事件之后，适应环境变化的物种将成为地球生态系统的重建者。
这些物种具有更好的生存能力和适应性，能够填补灭绝物种的生态位。
其次，气候和环境的稳定性对生态系统的重建至关重要。
稳定的气候条件和适宜的环境可以提供更好的栖息地和资源，有利于新物种的繁衍和扩散。
除了这些自然因素外，人类的行为也对地球生态系统的重建产生了深远的影响。
自然新鲜事（地球曾是“大雪球”等）
“雪球地球”现象地球是如何变成雪球的最初，远古大陆在地壳运动时消耗着温室气体，使地球温度在亿万年间不断下降，最终引发了“雪球地球”。
此后，在地壳运动放缓的同时，火山也在持续不断地排出温室气体，不断增多的温室气体开始缓缓为地球“解冻”，生命重新获得了生存并演化的机会。
随着温度升高,大地上的冰川开始融化。
火山也变得越来越活跃，直至剧烈喷发，火山灰弥漫在整个大气层中，甚至遮住了阳光。
失去了阳光，地球温度再次开始下降，“雪球地球”再次发生……幸运的是，目前地球正处于气候变暖的阶段。
但研究者还是呼吁全世界:地球环境是个精密系统，一个变化就可能会触发连锁反应，我们须保持关注。
恐龙的灭绝也有可能是因为“雪球地制作/塬塙这可不是什么庆典活动，而是巴西马拉若岛上的警察日常巡逻的场面。
由于当地有着众多的水道与沼泽，所以现代化交通工具很难做到畅通无阻。
而水牛不仅能驮着警察过河，它们的蹄子还能轻易应付那些会让轮胎深陷的沼泽。
于是，性情温顺的水牛就成了警察们最佳的巡逻座驾了。
水牛，出击！白矮星虽小，但能吞噬靠近的其他恒星！轮胎打造的水下乐园51年前，在美国佛罗里达州劳德代尔堡近海，人们将200多万个轮胎用钢夹固定后整齐地投放到海底，并将其命名为“奥斯本礁”。
几年过后，奥斯本礁初见成效，不仅有零星的珊瑚长出，还吸引了一些海洋生物前来栖息。
如何处理报废的汽车轮胎一直是个难题。
20世纪70年代，有人提出利用废轮胎建设人工珊瑚礁的大胆想法，并行动起来。
几十年后，这个实验究竟怎样了呢轮胎引发的灾难随着时间的推移，固定轮胎的钢夹被海水腐蚀，原本稳固的轮胎开始随波逐流。
这些轮胎在洋流和风暴的影响下，变成了一大片会移动的水下垃圾，撞击着周围的天然珊瑚礁。
再加上轮胎在海水中分解所释放出的有毒物质，使得海底生态环境遭受了毁灭性的破坏。
直至今日，当地每年仍在花费大力气清理这些废轮胎。
200多万个轮胎被投入海中。
今还有几十万个轮胎未被打捞。
高空中的“红色精灵”“红色精灵”可不是什么神秘物种，而是一种高空大气放电现象。
新元古代“雪球地球”形成与消融及华南板块的记录
新元古代“雪球地球”形成与消融及华南板块的记录邹灏;李峤昕;陈安清;肖斌;蒋修未;黄长成;胡成辉;李蝶【期刊名称】《沉积学报》【年(卷),期】2022(40)4【摘要】新元古代为距今约1000~540 Ma的地质历史时期,当时地球处于Rodinia超大陆汇聚和裂解期,板块运动和岩浆作用强烈,且伴随全球性气温下降以及大范围的几期冰期作用,形成覆盖整个地球的冰雪,形成雪球地球(Snowball Earth)。
就华南板块而言,在新元古代时期存在有几期冰期冰碛物残留,学者们对其的定年工作成果也相当丰富,但对雪球地球的形成和消融因素方面还存在的一定争议,包括形成与消融时间、方式、影响因素等。
通过总结前人研究成果,从而提出关于华南板块新元古代“雪球地球”形成与消融因素,即在当时古地理环境下雪球地球的形成与消融是多因素综合性作用的结果,包括地史早期微生物作用、超大陆裂解以及超级地幔柱、甲烷渗漏、冰期岩浆热液作用。
从新元古代以来,随着Rodinia超大陆的裂解以及在超级地幔柱作用下,海岸线不断增加,大量微生物以及小壳动物繁殖,呈现峰值增加,CO_(2)等温室气体含量迅速下降,从而破坏温室平衡。
后期由于冰期岩浆热液作用以及海底温室气体CH_(4)排放,导致温室效应重新加剧,恢复原始地球形貌。
【总页数】16页(P1043-1058)【作者】邹灏;李峤昕;陈安清;肖斌;蒋修未;黄长成;胡成辉;李蝶【作者单位】成都理工大学地球科学学院;自然资源部构造成矿成藏重点实验室;油气藏地质与开发工程国家重点实验室;中国地质大学(北京)地球科学与资源学院【正文语种】中文【中图分类】P534.3;P467【相关文献】1.新元古代雪球地球事件与地幔超柱活动2.新元古代晚期盖帽碳酸盐岩的成因与 "雪球地球"的终结机制3.扬子区新元古代"雪球"时期古环境的分子地球化学证据4."雪球"假说与塔里木板块新元古代冰川事件5.古元古代雪球地球冰川作用的形成时限研究取得新进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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早期地球环境演变的重大事件——雪球
地球事件的起因与结束及其对地球系统
演化的意义
引言
新元古代在地球的演化历史中是非常重要的阶段，当时地球板块处在Rodinia 超大陆的汇聚—裂解时期，全球性的冰川作用，包括低纬度的冰川作用，高温水—岩反应，低氧同位素（δ 18O）岩浆活动，这一时期的地球环境变化是埃迪卡拉动物群的形成以及之后的寒武纪生命大爆发的重要原因。
由此可发现一系列的重大地质科学问题，就华南板块而言，包括当时古华南板块所处古地理环境位置、全球性的冰期作用规模以及分布位置、冰期与雪球地球的关系以及雪球地球的形成与消融作用机制等。
“雪球地球”这一概念由 Kirschivink 于1992 年所提出，后由 Hoffman et al.补充完善，形成“雪球地球假说”，并用其解决全球性冰期覆盖问题。
该假说能较好的解释碳酸盐岩碳同位素漂移，条带状含铁建造 BIF 以及盖帽碳酸盐岩沉积。
对于华南板块而言，新元古代冰期的研究主要集中在南沱冰期和江口冰期，因此对华南板块雪球地球的研究，首要的是了解该时期主要冰川年限以及作用机理，从而分析形成与消融因素。
华南板块新元古代冰期的年限测定已取得较为丰富研究进展，但就华南板块新元古代冰期的形成与消融因素上尚存在一定争议。
因此本文开展了华南板块新元古代雪球地球形成与消融作用影响因素的研究，以期为中国华南板块在 Rodinia 超大陆时期的古地理环境以及冰期作用与消融提供研究思路，也为其他时代冰期的形成与消融研究提供启示。
特征
雪球地球冰期及华南板块古地理环境新元古代成冰纪时期，全球呈现低温状态，地球所发生的几次大规模全球性的冰川作用导致低纬度以及赤道地区被冰
雪覆盖，整个地球被冰封形成一个雪球状态，称之为“雪球地球”。
从地层学、
同位素年代学、地球化学的研究指示出，该时期全球约至少发生大规模冰期四次，分别为 Kaigas冰期、Sturtian冰期、Marinoan冰期、Gaskiers冰期，这四期
冰期是根据其所在地区的主要地层所命名，其中具有全球代表性、规模最大、可
用于对比的冰期为Sturtian冰期和 Marinoan冰期。
在四期冰期中，Kaigas冰
期相对较为古老，该冰期并非一开始便作为一独立冰期所存在，而是被划为Sturtian冰期早期所进行的冰川活动。
后来对澳大利亚及劳伦西亚大陆（北美洲）地区的Sturtian冰期以及沉积地层研究得出Kaigas冰期比之前所划分的年龄更
为古老，而且南非卡拉哈瑞克拉通上的Kaigas冰期沉积存在一定的间断性，并
没有被Sturtian冰期后期冰碛物所覆盖，由此Kaigas冰期被认为是位于
Sturtian冰期之前所存在的独立冰期。
对于华南板块来说，尚缺少Kaigas冰期
沉积物的证据，但从华南地区大别—苏鲁造山带新元古代花岗岩中的负δ18O 锆
石成因来看，其形成与大陆冰川融水不无关系。
同时从该负δ18O 锆石U-Pb 定
年来看，其年龄也与Kaigas冰期相一致。
因此可得出当时华南地区是处于相对
寒冷的气候条件。
盖帽碳酸盐岩（cap carbonates）主要由微晶方解石和白云石等组成，是指
沉积于新元古代冰碛岩之上的薄层状相对均质的碳酸盐岩地层。
盖帽碳酸盐岩的
出现标志着温暖的海洋形成环境，其在世界各地具有广泛分布。
盖帽碳酸盐岩在
岩石学、矿物学、沉积学、生物学及地球化学方面具有一系列特殊的地质特征，
其记录了从新元古代晚期雪球地球大冰室由冷转暖的重要原始信息，对其的研究
一直是国内外研究的前沿。
M. J. Kennedy认为新元古代的盖帽碳酸盐岩岩性比
较均一，比较薄（2m以下），覆盖于陆相以及与冰川作用有关的沉积物之上，其
构成主要为泥晶—微晶白云石，可见细微纹理；盖帽碳酸盐岩底部具有明显界限，局部可见剥蚀作用，上部为薄层页岩，中部为过渡浓缩层位或轻微递变层位，可
见成岩作用形成的结核或胶结碳酸盐层。
盖帽碳酸盐岩这些岩石特征指示其形成
环境为较深（数百米）的浅海—半深海海底环境，同时保留了冰期后海平面上升
以及海进的记录。
讨论
通过之前所进行的冰期年龄以及影响雪球地球因素研究发现，在长安冰期前约 815~810 Ma、约 800~770 Ma，和约 750~725 Ma 三个时间段内华南地区发生了气温的骤降，这与华南地区在 Rodinia 超大陆裂解期间，主要地幔柱的活动时间（820 Ma、800 Ma、780 Ma，以及 750~720 Ma）高度重合[38]。
这种现象从侧面印证了 Hoffman et al.认为雪球地球的形成与超大陆裂解作用关系密切的猜测，也与所提及的超大陆裂解以及地幔柱作用相吻合。
Rodinia 超大陆在逐步裂解过程中，形成多个小陆块，包括华南板块也在澳大利亚板块、东南极洲板块以及劳伦大陆间逐渐分离开来，并在中间形成大量裂谷，构成华南裂谷系。
同时伴随大量超基性—基性岩浆喷发，主要分布于华南板块边缘，如今扬子地块西缘和北缘，如攀西裂谷、龙门造山带一带，同时整个陆地与海洋的接触地带—边缘海发生不断扩张。
伴随着来源于海洋的水汽更加充沛，大陆的降水量与径流量迅速增加，火山喷发形成的大量玄武岩与之发生强烈的化学风化作用
（CaSiO3+CO2→CaCO3+SiO2）。
Y. Goddéris et al.根据现代玄武岩风化规律以及气候模型得出当时赤道附近有约面积为6×106km2的玄武岩省，后期的风化作用就能使得大气中 CO2含量迅速变化。
这一作用使空气中的 CO2含量剧烈下降，被CO2截留的太阳辐射能也随之下降，冰室效应开始产生。
结论
雪球地球的形成与消融从得出的几种模型来看，其冰室与温室的转化，主要与新元古代大气中 CO2等温室气体含量变化以及超大陆裂解有很大关系。
随着Rodinia 大陆的裂解和超级地幔柱作用，超基性—基性岩浆的喷发，降雨量等加强，引起超基性—基性岩浆岩后期的大面积风化，使得大气温室气体含量下降并出现周期性反复，后随着裂解进一步加剧，大量微生物繁衍，形成大量叠层石，大气温室气体含量进一步下降，超过临界线到难以维持正常地表温度从而形成冰室。
后期随着裂解作用继续进行，在极寒环境下微生物等生长受制，叠层石种属以及数量发生下降对大气温室气体吸收明显减弱，同时期原先形成的大量裂谷等环境为岩浆热液活动提供通道，火山气体中大量的 CO2，CH4等温室气体，不断进入到大气环境中，使得已经下降的温室气体含量开始呈现上升，重启温室效应，并在大陆边缘地区的甲烷渗漏作用下，使得地球重新进入温暖冰后期。
华南板块其特殊的古地理位置，以及与澳大利亚板块以及劳伦大陆相似
的地质环境，对其冰期的形成与消融主控因素的研究也为重建 Rodinia 超大陆以及其他冰期研究提供一定启示。
参考文献
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