新生代以前的大冰期因時代古老，可辨認的冰川遺蹟零散殘缺，研究程度也較差，多依據地層中所含帶冰川擦痕的混磧巖、頁岩中的燧石結核和帶冰川擦痕的基岩底盤等。新生代大冰期的冰川遺蹟儲存普遍較為完整，尤以晚新生代冰期的研究較為深入，如沉積連續性好的深海沉積岩芯、黃土等，能較完整地記錄全球氣候和環境的變化。二十世紀七十年代以來，各國學者用氧同位素分析、放射性年代測定及古地磁等方法力圖恢復和重建晚新生代的全球氣候變化和沉積環境，作為劃分冰期的重要依據。此外，包含海洋生物、哺乳動物、植物孢粉化石的生物地層學，地貌分析，沉積岩石學以及古土壤等方法也常作為研究晚新生代環境和冰期劃分的依據。

在地球發展史上有冰期的時間只佔整個地球歷史時期的十分之一左右，而絕大部分時間是處於溫暖期。已被確認的大冰期有以下幾次。

寒冷的冰期是已知地球上最早的大冰期。以加拿大南部和美國大湖區西部的休倫群高幹達組冰磧層為代表，該地層年代為距今27~23.5億年前。另外，在南非、澳大利亞西部、印度都有這次冰期的產物。這次大冰期持續約四千萬年。

約距今9.5~6.15億年前的一次影響廣泛的大冰期。其遺蹟除南極大陸尚未發現外，世界各大陸的許多地方都有儲存，並多被非冰川沉積岩層所隔開，表明該冰期是多階段性的。最早發現於蘇格蘭、挪威，此後在中國、澳大利亞、非洲、格陵蘭和北美相繼發現。以挪威北部芬馬克的冰磧岩為其代表。在中國則為震旦系底部帶擦痕的南沱冰磧層，主要分佈在長江中下游等處。

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