ยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีหรือที่รู้จักกันในชื่อยุคน้ำแข็งไพลสโตซีนคือช่วงเวลาสลับกันระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็งใน ช่วงยุค ควอเทอร์นารีซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 2.58 ล้าน ปีก่อน และยังคงดำเนินต่อไป^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}แม้ว่านักธรณีวิทยาจะอธิบายช่วงเวลาทั้งหมดนี้จนถึงปัจจุบันว่าเป็น " ยุคน้ำแข็ง " แต่ในวัฒนธรรมสมัยนิยมคำนี้มักหมายถึงยุคน้ำแข็งล่าสุดหรือ ยุค ไพลสโตซีนโดยทั่วไป^{[ 4 ]}เนื่องจากโลกยังคงมีแผ่นน้ำแข็ง ขั้วโลก นักธรณีวิทยาจึงพิจารณาว่ายุคน้ำแข็งควอเทอร์นารียังคงดำเนินต่อไป แม้ว่าปัจจุบันจะอยู่ในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็งก็ตาม

ในช่วงยุคน้ำแข็งควaternary แผ่นน้ำแข็งได้ปรากฏขึ้น ขยายตัวในช่วงยุคน้ำแข็งและหดตัวในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็ง นับตั้งแต่สิ้นสุดยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย มีเพียง แผ่นน้ำแข็ง แอนตาร์กติกาและกรีนแลนด์ เท่านั้น ที่ยังคงอยู่รอด ในขณะที่แผ่นน้ำแข็งอื่นๆ ที่ก่อตัวขึ้นในช่วงยุคน้ำแข็ง เช่นแผ่นน้ำแข็งลอเรนไทด์ได้ละลายไปหมดแล้ว

ผลกระทบหลักของการเกิดธารน้ำแข็งในยุคควอเทอร์นารี ได้แก่ การกัดเซาะแผ่นดินและการสะสมของวัสดุ การเปลี่ยนแปลงระบบแม่น้ำการก่อตัวของทะเลสาบ นับล้านแห่ง รวมถึงการเกิดทะเลสาบที่เกิดจากน้ำฝนซึ่งอยู่ห่างไกลจากขอบน้ำแข็ง การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำทะเลการปรับสมดุลไอโซสแตติกของเปลือกโลกน้ำท่วม และลมที่ผิดปกติ แผ่นน้ำแข็งได้เพิ่มค่าอัลเบโด (อัตราส่วนของพลังงานรังสี จากดวงอาทิตย์ ที่สะท้อนจากโลกกลับสู่ห้วงอวกาศ) ทำให้เกิดผลตอบรับ ที่สำคัญ ในการลดอุณหภูมิของสภาพภูมิอากาศ ลง ผลกระทบเหล่านี้ได้เปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมบนบกและในมหาสมุทร รวมถึงชุมชนทางชีวภาพ

ก่อนยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีนั้น น้ำแข็งบนพื้นดินได้ปรากฏขึ้นและหายไปในยุคน้ำแข็งอื่นๆ อย่างน้อยสี่ครั้ง ยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีถือเป็นส่วนหนึ่งของยุคน้ำแข็งซีโนโซอิกตอนปลายที่เริ่มต้นเมื่อ 33.9 ล้านปีก่อนและยังคงดำเนินอยู่จนถึงปัจจุบัน

หลักฐานเกี่ยวกับ การ เกิด ธารน้ำแข็ง ในยุคควอเทอร์นารีเริ่มเป็นที่เข้าใจกันในศตวรรษที่ 18 และ 19 ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการปฏิวัติวิทยาศาสตร์ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา การสังเกตการณ์ภาคสนามอย่างกว้างขวางได้ให้หลักฐานว่าธารน้ำแข็งภาคพื้นทวีปเคยปกคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ของยุโรปอเมริกาเหนือและไซบีเรียแผนที่ลักษณะทางธรณีวิทยาของธารน้ำแข็งถูกรวบรวมขึ้นหลังจากการทำงานภาคสนามหลายปีโดยนักธรณีวิทยาหลายร้อยคน ซึ่งได้ทำแผนที่ตำแหน่งและทิศทางของ เนินดินรูปทรงกลม ( drumlins)สันตะกอนธารน้ำแข็ง (eskers) เนินตะกอนธาร น้ำแข็ง ( moraines ) รอยขีด ข่วน (striations ) และ ร่องน้ำ ธารน้ำแข็ง (glacial stream channels) เพื่อเปิดเผยขอบเขตของแผ่นน้ำแข็งทิศทางการไหล และระบบของ ร่องน้ำ ละลายนอกจากนี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถถอดรหัสประวัติศาสตร์ของการรุกคืบและการถอยร่นของธารน้ำแข็งหลายครั้งได้ แม้กระทั่งก่อนที่ทฤษฎีการเกิดธารน้ำแข็งทั่วโลกจะเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไป ผู้สังเกตการณ์หลายคนก็ตระหนักว่าการรุกคืบและการถอยร่นของธารน้ำแข็งนั้นเกิดขึ้นมากกว่าหนึ่งครั้ง

สำหรับนักธรณีวิทยายุคน้ำแข็งถูกกำหนดโดยการมีอยู่ของน้ำแข็งบนบกจำนวนมาก ก่อนยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารี น้ำแข็งบนบกก่อตัวขึ้นในช่วงยุคทางธรณีวิทยาอย่างน้อยสี่ช่วงก่อนหน้านี้ ได้แก่ ยุคพาลีโอโซอิกตอนปลาย (360–260 ล้านปี) ยุค แอนเดียน-ซาฮารา (450–420 ล้านปี) ยุคไครโอ เจเนียน (720–635 ล้านปี) และยุคฮูโรเนียน (2,400–2,100 ล้านปี) ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ในยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารี ยังมีการผันผวนเป็นระยะๆ ของปริมาณน้ำแข็งบนบกทั้งหมด ระดับน้ำทะเล และอุณหภูมิโลก ในช่วงที่อากาศหนาวเย็น (เรียกว่ายุคน้ำแข็งหรือธารน้ำแข็ง) แผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่มีความหนาอย่างน้อย 4 กิโลเมตร (2.5 ไมล์) ในช่วงที่หนาที่สุดปกคลุมบางส่วนของยุโรป อเมริกาเหนือ และไซบีเรีย ช่วงเวลาที่อบอุ่นสั้นๆ ระหว่างยุคน้ำแข็ง เมื่อธารน้ำแข็งบนทวีปถอยร่น เรียกว่ายุคระหว่าง น้ำแข็ง หลักฐานของยุค เหล่านี้ปรากฏให้เห็นได้จากชั้นดินที่ถูกฝังอยู่ ชั้นพีท และตะกอนในทะเลสาบและลำธารที่คั่นระหว่างตะกอนที่ไม่ได้คัดแยกและไม่เป็นชั้นของเศษซากธารน้ำแข็ง

เดิมทีวัฏจักรยุคน้ำแข็ง/ยุคระหว่างน้ำแข็งมีความยาวประมาณ 41,000 ปี แต่หลังจากช่วงเปลี่ยนผ่านยุคกลางไพลสโตซีน เมื่อ ประมาณ 1 ล้านปีก่อน วัฏจักรดังกล่าวก็ช้าลงเหลือประมาณ 100,000 ปี ดังที่เห็นได้ชัดเจนที่สุดจากแกนน้ำแข็งในช่วง 800,000 ปีที่ผ่านมาและแกนตะกอนทะเลในช่วงก่อนหน้านั้น ในช่วง 740,000 ปีที่ผ่านมามีวัฏจักรยุคน้ำแข็งแปดวัฏจักร^{[ 7 ]}

ยุคควอเทอร์นารีทั้งหมด ซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 2.58 ล้านปีก่อน ถูกเรียกว่ายุคน้ำแข็ง เนื่องจากมีแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ถาวรอย่างน้อยหนึ่งแผ่น คือแผ่นน้ำแข็งแอนตาร์กติกา ที่คงอยู่ต่อเนื่องมาโดยตลอด ยังมีความไม่แน่นอนเกี่ยวกับปริมาณของพื้นที่ บนเกาะ กรีนแลนด์ที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็งแต่ละช่วง ปัจจุบัน โลกอยู่ในช่วงยุค ระหว่างน้ำแข็ง หรือยุค โฮโลซีนซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 11,700 ปีก่อน สิ่งนี้ทำให้แผ่นน้ำแข็งจากยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายค่อยๆ ละลายไปธารน้ำแข็งที่เหลืออยู่ ซึ่งปัจจุบันครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 10% ของพื้นผิวโลก ครอบคลุมเกาะกรีนแลนด์ แอนตาร์กติกา และบางพื้นที่ภูเขา ในช่วงยุคน้ำแข็ง ระบบอุทกวิทยาในปัจจุบัน (เช่น ในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็ง) ถูกขัดจังหวะอย่างสมบูรณ์ในพื้นที่ขนาดใหญ่ของโลก และถูกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในพื้นที่อื่นๆ ปริมาณน้ำแข็งบนพื้นดินส่งผลให้ระดับน้ำทะเลต่ำกว่าปัจจุบันประมาณ 120 เมตร (394 ฟุต)

ประวัติศาสตร์การเกิดธารน้ำแข็งของโลกเป็นผลมาจากความแปรปรวนภายใน ของ ระบบภูมิอากาศของโลก(เช่นกระแสน้ำในมหาสมุทรวัฏจักรคาร์บอน ) ที่มีปฏิสัมพันธ์กับแรงภายนอกจากปรากฏการณ์นอกระบบภูมิอากาศ (เช่นการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกภูเขาไฟและการเปลี่ยนแปลงของผลผลิตจากดวงอาทิตย์ ) ^{[ 8 ]}

บทบาทของการเปลี่ยนแปลงวงโคจรของโลกในการควบคุมสภาพภูมิอากาศได้รับการเสนอครั้งแรกโดยJames Crollในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ^{[ 9 ]}ต่อมาMilutin Milanković นักธรณีฟิสิกส์ ชาวเซอร์เบีย ได้ขยายความทฤษฎีและคำนวณว่าความไม่สม่ำเสมอในวงโคจรของโลกเหล่านี้สามารถก่อให้เกิดวัฏจักรภูมิอากาศที่รู้จักกันในชื่อวัฏจักร Milankovitchได้^{[ 10 ]}ซึ่งเป็นผลมาจากพฤติกรรมแบบบวกของการเปลี่ยนแปลงแบบวัฏจักรหลายประเภทในคุณสมบัติของวงโคจรของโลก

ประการแรก การเปลี่ยนแปลงในความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรของโลกเกิดขึ้นเป็นวัฏจักรประมาณ 100,000 ปี^{[ 11 ]}ประการที่สองความเอียงหรือมุมเอียงของแกนโลกจะแปรผันระหว่าง 22° ถึง 24.5° ในวัฏจักรที่มีความยาว 41,000 ปี^{[ 11 ]}ความเอียงของแกนโลกเป็นสาเหตุของฤดูกาลยิ่งความเอียงมากเท่าใด ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิในฤดูร้อนและฤดูหนาวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ประการที่สามการเคลื่อนที่ของจุดวิษุวัตหรือการสั่นไหวของแกนหมุนของโลกมีคาบเวลา 26,000 ปี ตามทฤษฎีของ Milankovitch ปัจจัยเหล่านี้ทำให้โลกเย็นลงเป็นระยะ โดยส่วนที่หนาวที่สุดในวัฏจักรจะเกิดขึ้นประมาณทุกๆ 40,000 ปี ผลกระทบหลักของวัฏจักร Milankovitch คือการเปลี่ยนแปลงความแตกต่างระหว่างฤดูกาล ไม่ใช่ปริมาณความร้อนจากดวงอาทิตย์ที่โลกได้รับในแต่ละปี ผลที่ได้คือ น้ำแข็งละลายน้อยกว่าน้ำแข็งที่สะสมตัว และธารน้ำแข็งก็ก่อตัวขึ้น

Milankovitch ได้พัฒนาแนวคิดเกี่ยวกับวัฏจักรภูมิอากาศในช่วงทศวรรษ 1920 และ 1930 แต่จนกระทั่งทศวรรษ 1970 จึงได้มีการจัดทำลำดับเหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิในยุคควอเทอร์นารีที่ยาวและละเอียดเพียงพอเพื่อทดสอบทฤษฎีอย่างเหมาะสม^{[ 12 ]}การศึกษาแกนตะกอนใต้ทะเลลึกและฟอสซิลของพวกมันบ่งชี้ว่าความผันผวนของสภาพภูมิอากาศในช่วงไม่กี่แสนปีที่ผ่านมานั้นใกล้เคียงกับที่ Milankovitch ทำนายไว้อย่างน่าทึ่ง

ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าการลดลงของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ในชั้นบรรยากาศก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญชนิดหนึ่งได้เริ่มต้นแนวโน้มการเย็นตัวในระยะยาว ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การก่อตัวของแผ่นน้ำแข็งทวีปในแถบอาร์กติก^{[ 13 ]}หลักฐานทางธรณีวิทยา บ่งชี้ว่าปริมาณ ในบรรยากาศลดลงมากกว่า 90% ตั้งแต่ช่วงกลางยุคมีโซโซอิก [ ^{14 ] การ}วิเคราะห์การสร้าง CO2 ใหม่จากบันทึกอัลเคนโอน แสดงให้เห็นว่า ในบรรยากาศลดลงก่อนและระหว่างการเกิดธารน้ำแข็งในแอนตาร์กติกา และสนับสนุนว่าการลดลงของ CO2 อย่างมีนัยสำคัญสาเหตุหลักของการเกิดธารน้ำแข็งในแอนตาร์กติกา^{[ 15 ]}ระดับคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงในช่วงปลายไพลโอซีนอาจมีส่วนสำคัญต่อการเย็นตัวของโลกและการเริ่มต้นของการเกิดธารน้ำแข็งในซีกโลกเหนือ^{[ 16 ] [ 17 ]}การลดลงของความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศนี้อาจเกิดขึ้นจากการลดลงของการระบายอากาศของน้ำลึกในมหาสมุทรใต้^{[ 18 ]}

ระดับ CO2 ยังมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนผ่านระหว่างยุคระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคน้ำแข็ง^{[ 19 ]}สูงสอดคล้องกับยุคระหว่างยุคน้ำแข็งที่อบอุ่น และปริมาณ CO2 ต่ำยุคน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม การศึกษาชี้ให้เห็นว่าCO2อาจไม่ใช่สาเหตุหลักของการเปลี่ยนแปลงระหว่างยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็ง แต่ทำหน้าที่เป็นกลไกป้อนกลับ [ ^{3 ] คำ}อธิบายสำหรับCO ที่สังเกตได้นี้ความแปรผัน "ยังคงเป็นปัญหาการระบุแหล่งที่มาที่ยากลำบาก" ^{[ 20 ]}

องค์ประกอบสำคัญในการพัฒนาของยุคน้ำแข็งระยะยาวคือตำแหน่งของทวีป^{[ 21 ]}สิ่งเหล่านี้สามารถควบคุมการไหลเวียนของมหาสมุทรและบรรยากาศ ส่งผลต่อวิธีที่กระแสน้ำในมหาสมุทรนำความร้อนไปยังละติจูดสูง ตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยา เกือบทั้งหมด ขั้วโลกเหนือดูเหมือนจะอยู่ในมหาสมุทรเปิดกว้างที่อนุญาตให้กระแสน้ำในมหาสมุทรหลักเคลื่อนที่ได้อย่างไม่หยุดยั้ง น้ำในเขตร้อนไหลเข้าสู่บริเวณขั้วโลก ทำให้บริเวณนั้นอบอุ่นขึ้น ส่งผลให้เกิดสภาพภูมิอากาศที่อบอุ่นและสม่ำเสมอซึ่งคงอยู่ตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยาเกือบทั้งหมด

แต่ในช่วงยุคซีโนโซอิก แผ่นเปลือกโลก ขนาดใหญ่ของอเมริกาเหนือและอเมริกาใต้ได้เคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตกจากแผ่นเปลือกโลกยูเรเซียการเคลื่อนตัวนี้เชื่อมโยงกับการก่อตัวของมหาสมุทรแอตแลนติกซึ่งทอดยาวจากเหนือจรดใต้ โดยมีขั้วโลกเหนืออยู่ในแอ่งมหาสมุทรอาร์กติก ขนาดเล็กที่เกือบจะเป็นแผ่นดินปิด ช่องแคบ เดรกเปิดขึ้นเมื่อ 33.9 ล้านปีก่อน ( ช่วงเปลี่ยนผ่านระหว่าง ยุคอีโอซีนและโอลิโกซีน ) ทำให้ทวีป แอนตาร์กติกาแยกออก จากทวีปอเมริกาใต้กระแสน้ำวนรอบทวีปแอนตาร์กติกาจึงสามารถไหลผ่านได้ ทำให้แอนตาร์กติกาถูกแยกออกจากน้ำอุ่นและกระตุ้นการก่อตัวของแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ การอ่อนตัวลงของกระแสน้ำแอตแลนติกเหนือ (NAC) เมื่อประมาณ 3.65 ถึง 3.5 ล้านปีก่อน ส่งผลให้มหาสมุทรอาร์กติกเย็นลงและมีน้ำจืดมากขึ้น ส่งเสริมการก่อตัวของน้ำแข็งทะเลอาร์กติกและเป็นปัจจัยสำคัญต่อการก่อตัวของธารน้ำแข็งบนทวีปในยุคไพลโอซีนในเวลาต่อมา^{[ 22 ]}การหมุนเวียนของซีสต์ไดโนแฟลเจลเลตในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือฝั่งตะวันออกเมื่อประมาณ 2.60 ล้านปีก่อน ในช่วงMIS 104 ได้รับการอ้างถึงว่าเป็นหลักฐานว่า NAC เคลื่อนตัวไปทางใต้อย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลานี้ ส่งผลให้ทะเลเหนือและยุโรปตะวันตกเฉียงเหนือเย็นลงอย่างฉับพลันโดยการลดการขนส่งความร้อนไปยังน่านน้ำละติจูดสูงของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ^{[ 23 ]}คอคอดปานามาพัฒนาขึ้นที่ขอบแผ่นเปลือกโลกบรรจบกันเมื่อประมาณ 2.6 ล้านปีก่อน และแยกการไหลเวียนของมหาสมุทรออกจากกันมากขึ้น ปิดช่องแคบสุดท้ายนอกเขตขั้วโลกที่เคยเชื่อมต่อมหาสมุทรแปซิฟิกและมหาสมุทรแอตแลนติก^{[ 24 ]} สิ่งนี้เพิ่มการขนส่งเกลือและความร้อนไปยังขั้วโลก ทำให้ การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือแข็งแกร่งขึ้นซึ่งส่งความชื้นเพียงพอไปยังละติจูดอาร์กติกเพื่อเริ่มต้นการเกิดธารน้ำแข็งในซีกโลกเหนือ^{[ 25 ] [ 26 ]}เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงทางชีวภูมิศาสตร์ของนาโนฟอสซิลCoccolithus pelagicus เมื่อราว 2.74 ล้านปีก่อน สะท้อนถึงการเริ่มต้นของยุคน้ำแข็ง ^{[ 27 ]}อย่างไรก็ตาม การจำลองแบบจำลองแสดงให้เห็นว่าปริมาณน้ำแข็งลดลงเนื่องจากการละลายที่เพิ่มขึ้นบริเวณขอบแผ่นน้ำแข็งภายใต้สภาวะที่อุ่นขึ้น^{[ 17 ]}

สภาวะ เอลนีโญถาวรเกิดขึ้นในช่วงต้นถึงกลางยุคไพลโอซีนอุณหภูมิที่สูงขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออกบริเวณเส้นศูนย์สูตรทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก จากไอน้ำเพิ่มขึ้น และลดพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยเมฆสเตรตัสที่มีการสะท้อนแสงสูง ส่ง ผลให้ ค่าอัลเบโดของโลกลดลง การแพร่กระจายของปรากฏการณ์เอลนีโญผ่านคลื่นดาวเคราะห์อาจทำให้บริเวณขั้วโลกอุ่นขึ้นและชะลอการเริ่มต้นของยุคน้ำแข็งในซีกโลกเหนือ ดังนั้น การปรากฏของน้ำผิวดินที่เย็นในมหาสมุทรแปซิฟิกตะวันออกบริเวณเส้นศูนย์สูตรเมื่อประมาณ 3 ล้านปีก่อน อาจมีส่วนทำให้โลกเย็นลงและปรับเปลี่ยนการตอบสนองของสภาพภูมิอากาศโลกต่อวัฏจักรมิลานโควิช^{[ 28 ]}

การยกตัวของพื้นผิวทวีป ซึ่งมักอยู่ในรูปของการก่อตัวของภูเขาเชื่อกันว่ามีส่วนทำให้เกิดยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารี การเคลื่อนตัวอย่างค่อยเป็นค่อยไปของมวลแผ่นดินส่วนใหญ่ของโลกออกจากเขตร้อนประกอบกับการก่อตัวของภูเขาที่เพิ่มขึ้นในช่วงปลายยุคซีโนโซอิก หมายความว่ามีพื้นที่มากขึ้นในระดับความสูงและละติจูดสูง ซึ่งเอื้อต่อการก่อตัวของธารน้ำแข็ง^{[ 29 ]}ตัวอย่างเช่น แผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ก่อตัวขึ้นจากการยกตัวของที่ราบสูงกรีนแลนด์ตะวันตกและกรีนแลนด์ตะวันออกในสองช่วง คือ 10 และ 5 ล้านปีก่อน ตามลำดับ ภูเขาเหล่านี้เป็นขอบทวีปแบบพาสซีฟ [ ^{30 ] การ}ยกตัวของเทือกเขาร็อกกี้และชายฝั่งตะวันตกของกรีนแลนด์ถูกคาดการณ์ว่าทำให้สภาพอากาศเย็นลงเนื่องจากการเบี่ยงเบนของกระแสลมกรดและปริมาณหิมะที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากระดับความสูงของพื้นผิวที่สูงขึ้น^{[ 17 ]}แบบจำลองคอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าการยกตัวดังกล่าวจะทำให้เกิดธารน้ำแข็งได้ผ่านปริมาณน้ำฝนจากภูมิประเทศที่เพิ่มขึ้นและการลดลงของอุณหภูมิพื้นผิว^{[ 30 ]}สำหรับเทือกเขาแอนดีสเป็นที่ทราบกันว่าเทือกเขาหลักได้สูงขึ้นจนทำให้เกิดธารน้ำแข็งในหุบเขาเมื่อประมาณ 1 ล้านปีก่อน^{[ 31 ]}

การมีน้ำแข็งจำนวนมหาศาลปกคลุมทวีปต่างๆ ส่งผลกระทบอย่างลึกซึ้งต่อระบบอุทกวิทยาของโลกในเกือบทุกด้าน ที่เห็นได้ชัดที่สุดคือทิวทัศน์ภูเขาอันงดงามและภูมิประเทศอื่นๆ บนทวีป ซึ่งเกิดจากการกัดเซาะและการสะสมตัวของธารน้ำแข็งแทนที่จะเป็นการไหลของน้ำ ภูมิประเทศใหม่ทั้งหมดที่ครอบคลุมพื้นที่หลายล้านตารางกิโลเมตรได้ก่อตัวขึ้นในช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่ค่อนข้างสั้น นอกจากนี้ มวลน้ำแข็งขนาดใหญ่ยังส่งผลกระทบต่อโลกไกลเกินกว่าขอบเขตของธารน้ำแข็ง ไม่ว่าโดยตรงหรือโดยอ้อม ผลกระทบของการเกิดธารน้ำแข็งนั้นสัมผัสได้ในทุกส่วนของโลก

การเกิดธารน้ำแข็งในยุคควaternary ก่อให้เกิดทะเลสาบมากกว่ากระบวนการทางธรณีวิทยาอื่นๆ ทั้งหมดรวมกัน เหตุผลก็คือ ธารน้ำแข็งภาคพื้นทวีปได้ทำลายระบบระบายน้ำ ก่อนยุคน้ำแข็งอย่างสิ้นเชิง พื้นผิวที่ธารน้ำแข็งเคลื่อนผ่านถูกกัดเซาะและสึกกร่อนโดยน้ำแข็ง ทำให้เกิดแอ่งปิดที่ไม่สามารถระบายน้ำได้จำนวนมากในชั้นหิน แอ่งเหล่านี้เต็มไปด้วยน้ำและกลายเป็นทะเลสาบ

ทะเลสาบขนาดใหญ่มากก่อตัวขึ้นตามขอบธารน้ำแข็ง น้ำแข็งบนทั้งทวีปอเมริกาเหนือและยุโรปมีความหนาประมาณ 3,000 เมตร (10,000 ฟุต) ใกล้กับศูนย์กลางของการสะสมสูงสุด แต่ความหนาจะลดลงเมื่อเข้าใกล้ขอบธารน้ำแข็ง น้ำหนักของน้ำแข็งทำให้เปลือกโลกทรุดตัวลง ซึ่งมากที่สุดใต้บริเวณที่มีการสะสมของน้ำแข็งหนาที่สุด เมื่อน้ำแข็งละลายการดีดตัวกลับของเปลือกโลกจะล่าช้า ทำให้เกิดความลาดชันในระดับภูมิภาคไปทางน้ำแข็ง ความลาดชันนี้ก่อให้เกิดแอ่งที่คงอยู่มานานหลายพันปี แอ่งเหล่านี้กลายเป็นทะเลสาบหรือถูกน้ำทะเลรุกเข้ามาทะเลบอลติก^{[ 32 ] [ 33 ]}และทะเลสาบใหญ่ของอเมริกาเหนือ^{[ 34 ]}ก่อตัวขึ้นโดยส่วนใหญ่ด้วยวิธีนี้

เชื่อกันว่าทะเลสาบจำนวนมากในแผ่นดินแคนาดาสวีเดน และฟินแลนด์ เกิดขึ้นจากการกัด เซาะหินผุพัง โดย ธารน้ำแข็งอย่างน้อยบางส่วน ^{[ 35 ] [ 36 ]}

สภาพภูมิอากาศที่ก่อให้เกิดธารน้ำแข็งส่งผลกระทบทางอ้อมต่อภูมิภาคแห้งแล้งและกึ่งแห้งแล้งที่อยู่ห่างไกลจากแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ ปริมาณน้ำฝนที่เพิ่มขึ้นซึ่งหล่อเลี้ยงธารน้ำแข็งยังเพิ่มปริมาณน้ำไหลของแม่น้ำสายหลักและลำธารที่ไหลเป็นช่วงๆ ส่งผลให้เกิดการเติบโตและการพัฒนาของทะเลสาบน้ำฝนขนาดใหญ่ ทะเลสาบน้ำฝนส่วนใหญ่เกิดขึ้นในภูมิภาคที่ค่อนข้างแห้งแล้ง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วมีปริมาณน้ำฝนไม่เพียงพอที่จะสร้างระบบระบายน้ำที่นำไปสู่ทะเล แทนที่จะเป็นเช่นนั้น น้ำที่ไหลจากลำธารจะไหลลงสู่แอ่งปิดและก่อตัวเป็นทะเลสาบน้ำตื้นเมื่อปริมาณน้ำฝนเพิ่มขึ้น ทะเลสาบน้ำตื้นก็จะขยายใหญ่ขึ้นและล้นตลิ่ง ทะเลสาบน้ำฝนมีขนาดใหญ่ที่สุดในช่วงยุคน้ำแข็ง ในช่วงระหว่างยุคน้ำแข็ง ซึ่งมีปริมาณน้ำฝนน้อยลง ทะเลสาบน้ำฝนก็จะหดตัวลงและก่อตัวเป็นที่ราบเกลือขนาดเล็ก

การปรับสมดุลไอโซสแตติกครั้งใหญ่ของชั้นหินเปลือกโลกในช่วงยุคน้ำแข็งควอเทอร์นารีเกิดจากน้ำหนักของน้ำแข็งซึ่งทำให้ทวีปต่างๆ ทรุดตัวลง ในแคนาดาพื้นที่ขนาดใหญ่รอบอ่าวฮัดสันทรุดตัวลงต่ำกว่าระดับน้ำทะเล (ในปัจจุบัน) เช่นเดียวกับพื้นที่ในยุโรปรอบทะเลบอลติก พื้นดินได้ค่อยๆ ยกตัวขึ้นจากความทรุดตัวเหล่านี้ตั้งแต่น้ำแข็งละลาย การเคลื่อนตัวของไอโซสแตติกบางส่วนเหล่านี้ได้ก่อให้เกิดแผ่นดินไหว ครั้งใหญ่ ในสแกนดิเนเวียเมื่อประมาณ 9,000 ปีที่แล้ว แผ่นดินไหวเหล่านี้มีความพิเศษตรงที่ไม่เกี่ยวข้องกับธรณีแปรสัณฐาน

จากการศึกษาพบว่าการยกตัวเกิดขึ้นในสองขั้นตอนที่แตกต่างกัน การยกตัวครั้งแรกหลังจากการละลายของธารน้ำแข็งนั้นรวดเร็ว (เรียกว่า "ยืดหยุ่น") และเกิดขึ้นเมื่อน้ำแข็งถูกระบายออก หลังจากช่วง "ยืดหยุ่น" นี้ การยกตัวจะดำเนินต่อไปโดย "การไหลหนืดช้า" ดังนั้นอัตราจึงลดลงแบบทวีคูณหลังจากนั้น ปัจจุบัน อัตราการยกตัวโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1 ซม. ต่อปีหรือน้อยกว่านั้น ยกเว้นในพื้นที่ของทวีปอเมริกาเหนือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอลาสก้า ซึ่งอัตราการยกตัวอยู่ที่ 2.54 ซม. ต่อปี (1 นิ้วหรือมากกว่า) ^{[ 37 ]}ในยุโรปเหนือ สิ่งนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนโดย ข้อมูล GPSที่ได้รับจากเครือข่าย GPS BIFROST ^{[ 38 ]}การศึกษาชี้ให้เห็นว่าการดีดตัวจะดำเนินต่อไปอีกอย่างน้อย 10,000 ปี การยกตัวทั้งหมดตั้งแต่สิ้นสุดการละลายของธารน้ำแข็งขึ้นอยู่กับน้ำหนักบรรทุกของน้ำแข็งในท้องถิ่นและอาจสูงถึงหลายร้อยเมตรใกล้กับจุดศูนย์กลางของการดีดตัว

การมีน้ำแข็งปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของทวีปทำให้รูปแบบการหมุนเวียนของบรรยากาศเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ลมใกล้ขอบธารน้ำแข็งมีความแรงและต่อเนื่องเนื่องจากมีอากาศเย็นหนาแน่นจำนวนมากที่พัดมาจากทุ่งธารน้ำแข็ง ลมเหล่านี้พัดพาและขนส่งตะกอนละเอียดจำนวนมากที่ตกลงมาจากธารน้ำแข็ง ฝุ่นเหล่านี้สะสมตัวเป็นดินเลส (ดินตะกอนที่ถูกลมพัด) ก่อตัวเป็นชั้นที่ไม่สม่ำเสมอปกคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของ หุบเขา แม่น้ำมิสซูรียุโรปตอนกลาง และจีนตอนเหนือ ลมค้าขายเหนือแอฟริกาตอนเหนือทวีความรุนแรงขึ้นเมื่อเริ่มมีการเกิดธารน้ำแข็งในยุคควอเทอร์นารี ซึ่งเห็นได้จากการเพิ่มขึ้นของการสะสมฝุ่นที่ขอบแอฟริกาตะวันตกเฉียงเหนือ^{[ 39 ]}

เนินทรายแพร่หลายและมีการเคลื่อนไหวมากขึ้นในหลายพื้นที่ในช่วงต้นยุคควอเทอร์นารี ตัวอย่างที่ดีคือ ภูมิภาค แซนด์ฮิลส์ในเนบราสกาซึ่งครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 60,000 ตารางกิโลเมตร⁽ 23,166 ตารางไมล์) ^{[ 40 ]}ภูมิภาคนี้เคยเป็นทุ่งเนินทรายขนาดใหญ่ที่มีการเคลื่อนไหวในช่วงยุคไพลสโตซีน แต่ปัจจุบันส่วนใหญ่มีความเสถียรเนื่องจากปกคลุมด้วยหญ้า^{[ 41 ] [ 42 ]}

ธารน้ำแข็งขนาดใหญ่มีน้ำหนักมากพอที่จะไปถึงก้นทะเลในหลายพื้นที่สำคัญ ซึ่งขัดขวางการไหลของน้ำทะเลและส่งผลกระทบต่อกระแสน้ำในมหาสมุทร นอกจากผลกระทบโดยตรงเหล่านี้แล้ว ยังก่อให้เกิดผลกระทบย้อนกลับอีกด้วย เนื่องจากกระแสน้ำในมหาสมุทรมีส่วนช่วยในการถ่ายเทความร้อนทั่วโลก

เนินตะกอนโมเรนและดินตะกอนที่ทับถมโดยธารน้ำแข็งในยุคควอเทอร์นารีมีส่วนทำให้เกิดแหล่งสะสมทองคำที่มีค่า ตัวอย่างเช่น ทางตอนใต้สุดของชิลีการเปลี่ยนแปลงของเนินตะกอนโมเรนในยุคควอเทอร์นารีทำให้ทองคำมีความเข้มข้นมากขึ้นนอกชายฝั่ง^{[ 43 ]}

การเกิดธารน้ำแข็งเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนักในประวัติศาสตร์ของโลก^{[ 44 ]}แต่มีหลักฐานของการเกิดธารน้ำแข็งอย่างกว้างขวางในช่วงปลาย ยุค พาลีโอโซอิก (300 ถึง 200 ล้านปีก่อน) และปลาย ยุค พรีแคมเบรียน (เช่น ยุค นีโอโปรเทโรโซอิก 800 ถึง 600 ล้านปีก่อน) ^{[ 45 ]}ก่อนยุคน้ำแข็งปัจจุบัน ซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 2 ถึง 3 ล้านปีก่อน สภาพภูมิอากาศของโลกโดยทั่วไปค่อนข้างอบอุ่นและสม่ำเสมอเป็นเวลานาน ประวัติศาสตร์สภาพภูมิอากาศนี้บ่งชี้ได้จากชนิดของ พืชและสัตว์ ดึกดำบรรพ์และจากลักษณะของตะกอนที่เก็บรักษาไว้ในบันทึกทางธรณีวิทยา^{[ 46 ]}อย่างไรก็ตาม มีตะกอนธารน้ำแข็งที่แพร่หลาย ซึ่งบันทึกช่วงเวลาสำคัญหลายช่วงของการเกิดธารน้ำแข็งในสมัยโบราณในส่วนต่างๆ ของบันทึกทางธรณีวิทยา หลักฐานดังกล่าวชี้ให้เห็นถึงช่วงเวลาสำคัญของการเกิดธารน้ำแข็งก่อนการเกิดธารน้ำแข็งในยุคควอเทอร์นารีในปัจจุบัน

หนึ่งในบันทึกที่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีที่สุดของการเกิดธารน้ำแข็งก่อนยุคควอเทอร์นารี ซึ่งเรียกว่ายุคน้ำแข็งคารู พบได้ในหินยุคพาลีโอโซอิกตอนปลายในแอฟริกาใต้อินเดียอเมริกาใต้แอนตาร์กติกา และออสเตรเลียมีการเปิดเผยของตะกอนธารน้ำแข็งโบราณจำนวนมากในพื้นที่เหล่านี้ ตะกอนธารน้ำแข็งที่เก่ากว่านั้นมีอยู่บนทุกทวีปยกเว้นอเมริกาใต้ สิ่งเหล่านี้บ่งชี้ว่ามีช่วงเวลาการเกิดธารน้ำแข็งอย่างกว้างขวางอีกสองช่วงเกิดขึ้นในช่วงปลายยุคพรีแคมเบรียน ทำให้เกิดโลกน้ำแข็งในช่วงยุคไครโอเจเนียน^{[ 47 ]}

แนวโน้มอุณหภูมิที่สูงขึ้นหลังจากยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายตั้งแต่ประมาณ 20,000 ปีที่แล้ว ส่งผลให้ระดับน้ำทะเลสูงขึ้นประมาณ 121 เมตร (397 ฟุต) แนวโน้มอุณหภูมิที่สูงขึ้นนี้ลดลงเมื่อประมาณ 6,000 ปีที่แล้ว และระดับน้ำทะเลค่อนข้างคงที่ตั้งแต่ยุคหินใหม่ช่วงเวลาระหว่างยุคน้ำแข็งในปัจจุบัน (ช่วงเวลาที่เหมาะสมที่สุดของสภาพภูมิอากาศในยุคโฮโลซีน ) มีความเสถียรและอบอุ่นเมื่อเทียบกับช่วงเวลาก่อนหน้า ซึ่งถูกขัดจังหวะด้วยช่วงเวลาที่หนาวเย็นหลายครั้งซึ่งกินเวลานานหลายร้อยปี ความเสถียรนี้อาจทำให้เกิดการปฏิวัติยุคหินใหม่ และขยายความไปถึง อารยธรรมมนุษย์ได้^{[ 48 ]}

จากแบบจำลองวงโคจรแนวโน้มการเย็นตัวที่เริ่มต้นเมื่อประมาณ 6,000 ปีก่อนจะยังคงดำเนินต่อไปอีก 23,000 ปี^{[ 49 ]}อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์วงโคจรของโลกอาจบ่งชี้ว่า แม้จะไม่มีการมีส่วนร่วมของมนุษย์ ก็จะไม่มียุคน้ำแข็งอีกครั้งในอีก 50,000 ปีข้างหน้า^{[ 50 ]} เป็นไปได้ว่าแนวโน้มการเย็นตัวในปัจจุบันอาจถูกขัดจังหวะด้วย ช่วง ระหว่าง ยุคน้ำแข็ง (ช่วงเวลาที่อบอุ่นกว่า) ในอีกประมาณ 60,000 ปีข้างหน้า โดยจะถึงจุดสูงสุดในยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปในอีกประมาณ 100,000 ปี^{[ 51 ]}

จากการประมาณการในอดีตเกี่ยวกับระยะเวลาระหว่างยุคน้ำแข็งที่ประมาณ 10,000 ปี ในช่วงทศวรรษ 1970 มีความกังวลว่ายุคน้ำแข็งครั้งต่อไปจะใกล้เข้ามาแล้วอย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความเยื้องศูนย์ของวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์บ่งชี้ว่าช่วงเวลาระหว่างยุคน้ำแข็งจะยาวนานขึ้นอีกประมาณ 50,000 ปี^{[ 52 ]}แบบจำลองอื่นๆ ที่อิงตามการเปลี่ยนแปลงเป็นระยะของผลผลิตจากดวงอาทิตย์ ให้การคาดการณ์ที่แตกต่างกันเกี่ยวกับการเริ่มต้นของยุคน้ำแข็งครั้งต่อไปที่ประมาณ 10,000 ปีนับจากนี้^{[ 53 ]}นอกจากนี้ผลกระทบของมนุษย์ในปัจจุบันยังถูกมองว่าอาจทำให้ช่วงเวลาที่อบอุ่นซึ่งยาวนานผิดปกติอยู่แล้วนั้นยาวนานขึ้นไปอีก การคาดการณ์ช่วงเวลาสำหรับยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งต่อไปขึ้นอยู่กับปริมาณCO เป็นอย่างมากในชั้นบรรยากาศแบบจำลองที่สมมติว่ามีCO เพิ่มขึ้นระดับที่ 750 ส่วนต่อล้านส่วน ( ppm ; ระดับปัจจุบันอยู่ที่ 417 ppm ^{[ 54 ]} ) ได้ประมาณการว่าช่วงเวลาระหว่างยุคน้ำแข็งปัจจุบันจะคงอยู่ต่อไปอีก 50,000 ปี^{[ 55 ]}อย่างไรก็ตาม การศึกษาล่าสุดสรุปว่าปริมาณก๊าซที่ดักจับความร้อนที่ปล่อยออกมาสู่มหาสมุทรและชั้นบรรยากาศของโลกจะป้องกันยุคน้ำแข็งครั้งต่อไป ซึ่งหากไม่เป็นเช่นนั้นก็จะเริ่มต้นในอีกประมาณ 50,000 ปีข้างหน้า และอาจทำให้เกิดวัฏจักรน้ำแข็งเพิ่มเติมอีกด้วย^{[ 56 ] [ 57 ]}

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจ ทำให้ การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกตอนเหนือ อ่อนแอลง เนื่องจากปริมาณความร้อนในมหาสมุทร ที่เพิ่มขึ้น และการไหลของน้ำจืดที่สูงขึ้นจากแผ่นน้ำแข็ง ที่ ละลาย^{[ 58 ]}การล่มสลายของ AMOCจะเป็นหายนะทางสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง ส่งผลให้ซีกโลกเหนือเย็นลง^{[ 59 ]}ซึ่งจะส่งผลกระทบที่ร้ายแรงและแก้ไขไม่ได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับประเทศในกลุ่มนอร์ดิก แต่ยังรวมถึงส่วนอื่นๆ ของโลกด้วย^{[ 60 ]}

ความหมายของคำว่า " การเกิดธารน้ำแข็ง"ในพจนานุกรมวิกิพีเดีย

• "บันทึกแห่งสภาพภูมิอากาศ"คือผลงานมัลติมีเดียเกี่ยวกับประวัติศาสตร์การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในยุคควอเทอร์นารี
• ธารน้ำแข็งและการเกิดธารน้ำแข็ง
• การเกิดธารน้ำแข็งในยุคไพลสโตซีนและการเปลี่ยนเส้นทางของแม่น้ำมิสซูรีในรัฐมอนแทนาตอนเหนือเก็บถาวรเมื่อวันที่ 15 เมษายน 2555 ที่Wayback Machine
• Clark, Peter U.; Bartlein, Patrick J. (1995). "ความสัมพันธ์ของการเกิดธารน้ำแข็งในช่วงปลายสมัยไพลส โตซีนในสหรัฐอเมริกาตะวันตกกับเหตุการณ์ไฮน์ริชในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ" ธรณีวิทยา23 (4): 483– 6. Bibcode : 1995Geo....23..483C . doi : 10.1130/0091-7613(1995)023<0483:COLPGI>2.3.CO;2 .
• Pielou, EC (2008). หลังยุคน้ำแข็ง: การกลับคืนของสิ่งมีชีวิตสู่ทวีปอเมริกาเหนือที่เคยปกคลุมด้วยธารน้ำแข็ง . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยชิคาโก. ISBN 978-0-226-66809-3.
• ธารน้ำแข็งและทุ่งน้ำแข็งของอะแลสกา
• ยุคน้ำแข็งในสมัยไพลสโตซีนที่Wayback Machine (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ 2012) (2 ล้านปีที่ผ่านมา)
• รายงาน ภูมิอากาศโบราณของ IPCC (pdf) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 19 มีนาคม 2013 ที่Wayback Machine

สาเหตุ

• ทฤษฎีทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
• มิลูติน มิลานโควิช และวงจรมิลานโควิช