地球的厚被——大气圈
地球的周围包围着一层厚厚的被子——大气，人类就居住在这层大气的底部。这看不见、摸不着的大气圈里，发生着种种有趣的自然现象，为人类的生存提供了可靠的保障。
大气的成分很复杂，除了氧气和氮气外，还有氢、二氧化碳、氦、氖、氩、氪、氙、臭氧等气体。氮和氧分别占了空气总容积的78.09%和20.95%，其他气体的总和还不到空气总容积的1%。大气层中还含有一定数量的水和各种尘埃杂质，是形成云、雨、雾、雪的重要物质。
大气圈里的空气虽然看不见，但质量大得惊人。据科学家估算，整个地球周围有5000多亿吨重的空气。住在地球上的人，如果没有人体内向外的压力，会被压得粉身碎骨。由于地球引力的作用，大气质量的十分之九都集中在近地面的16公里以内的大气层里。离地面越高，空气就越稀薄。
地球大气圈的厚度大约有二三千公里。由于各个不同高度上的大气特性不同，因此，气象学家往往把大气划分为几个层次。
距地球表面最近的一层叫对流层。在中纬度地区的平均厚度为10～12公里，在赤道地区的为16～18公里，两极地区的为7～10公里。对流层的主要特点是气温随高度升高而降低，离地面愈远温度愈低。对流层内空气具有强烈的垂直和水平对流运动，从而导致了水的三态变化，产生了一系列物理变化过程。风霜雨雪、云雾冰雹等变化多端的天气现象，都发生在对流层内。
从对流层往上到50公里的高空是平流层。这里空气稀薄，水气和尘埃很少，气流以水平运动为主，而且很平稳，所以很适宜于飞机飞行。从平流层再往上到85公里的高空是中间层。这一层的气温随高度升高而降低，最高处可到-90℃左右。中间层的顶部有少量水分，偶尔还能见到银白色的夜光云。
从85公里到500公里这一层，称为热层或暖层。它的特点是温度随高度升高而升高，在距地面400公里的高空，温度可达3 000～4 000℃。这一层里的氧原子和氮原子处于电离状态，所以又被称为电离层。来自地表某个地点的无线电波，必须经过电离层的反射，才能传到世界各地。
热层以上就是大气的外层了。它的下限约在800～1 000公里，上限可伸展到3 000公里。这里是地球大气与星际空间的过渡地带。因为这一层的空气非常稀薄，温度又高，一些高速运动的空气分子和原子拚命挣脱地球引力的速缚，逃逸到宇宙太空中去，所以，这一层又称为散逸层。
生命的摇篮——水圈
海洋面积占地球表面的71%，如果把海洋中所有的水均匀地铺盖在地球表面，地球表面就会形成一个厚度约2 700米的水圈。所以有人说地球的名字是取错的，应该叫它“水球”。
不过，在四五十亿年前，当地球刚刚诞生的时候，它的表面几乎找不到一滴水，当然不会有任何生命。后来，地球渐渐冷却下来，弥漫在大气层中的水蒸气开始凝结成雨，不断地降到地球上，流向低洼的地方，日积月累，逐渐形成了原始的湖泊和海洋。地球上最早的生命物质，就是从原始海洋中萌发的。
地球水圈介于大气圈和岩石圈之间，它由海洋、湖泊、江河、沼泽、地下水及冰川等液态水和固态水组成。据科学家估算，地球表层的总水量约为14亿立方公里，其中海洋水占97.3%，以冰川为主的陆上水占2.7%，大气中的水，与前两者相比小得几乎可以忽略不计。
在太阳的照射下，地球水圈处于不间断的循环运动之中。海洋和陆地上的水受热蒸发形成水气升入空中，成为大气水；大气水在适宜的条件下又凝结为雨雪降到地面或海洋。地面上的水或汇入江河湖海，或渗入土壤和岩石缝隙成为地下水，或又直接蒸发进入大气，循环往复。在这循环运动中，大气是水分的重要的“运输工具”。由于地球上永不停息地进行着大规模的水循环，才使得地球表面沧桑巨变，万物生机盎然。
生命活动的领地——生物圈
在太阳系中，地球是唯一存在生命的星球。无论是冰天雪地的南极，还是赤日炎炎的热带；无论是干旱燥热的沙漠，还是碧波万顷的海洋；无论是地层深处，还是高空，到处都可以找到生命的踪迹。人们把地球上动物、植物和微生物所存在的活动的圈层，称为地球生物圈。
植物是生物圈中的重要成员。许多科学家认为，在地球形成的早期，大气中的主要成分是二氧化碳，氧气的含量极少。直到大量植物出现以后，由于植物的光合作用而产生大量的氧气，才使具有高度智慧的人类和大量动物得以生存。据统计，地球上的植物大约有50多万种。那些生长在一起的植物叫植被，如森林植被、草原植被、荒漠植被等。
生物圈中的动物分布极为广泛。据估计，地球上的动物约有150万种左右。根据不同的自然景观中动物类群的生态特征，可将它们分为森林动物、草原动物、荒漠动物、苔原动物和高山动物等。
地球上的生物都有很强的适应环境的生存能力，尤其是微生物，具有顽强的生命力和繁殖能力。地质勘探表明，在地下几百米甚至一公里的深处，都有细菌存在。有些鱼类和低等浮游生物可在十几公里以下的深海中生活。
生命的过程就是生物不断地把太阳能转化成化学能的过程。煤和石油都是由于生物死亡后堆积演化而成的；岩石的风化，土壤的形成，都离不开生物的积极参与。
地球生物圈经历了十几亿年的繁衍发展，才形成为今天一切生物得以生存的环境。在这个漫长的发展演化过程中，地球的大气圈、水圈及地壳表面都积极参与其中。因此，生物圈的形成，是大气圈、水圈和地壳间相互接触、相互渗透、相互影响的结果。
地球的外衣——地壳
地球是由外部圈层和内部圈层两大部分构成的。外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈；内部圈层包括地壳、地幔和地核三部分。地壳是内部圈层的最外层，由风化的土层和坚硬的岩石组成，所以地壳也可称为岩石圈。地壳只占地球体积的0.5%。如果把地幔、地核比作蛋清和蛋黄，那地壳就像蛋壳。
地壳的厚度在地球各地是不同的。有的地方较厚，如我国青藏高原厚度可达60～80公里；有的地方较薄，如大西洋海盆厚度仅有5～6公里，太平洋海盆厚约8公里。海陆地壳的平均厚度约为33公里，仅占地球半径的二百分之一。
地壳虽然很薄，但它上下层的物质结构并不相同。地壳的上部主要由密度较小、比重较轻的花岗岩组成。它的主要成分是硅、铝元素，因此，这一层又称为“硅铝层”。地壳的下部主要由密度较大、比重较重的玄武岩组成。它的主要成分是镁、铁、硅元素，所以这一层又称“硅镁层”。在大洋底部，由于地壳已经很薄，一般只有硅铝层而没有硅美层。此外，在地壳的最上层，还有一些厚度不大的沉积岩、沉积变质岩和风化土，它们构成地壳的表皮。
地壳并不是静止不动和永久不变的。在漫长的地球历史中，沧海桑田的巨变时有发生。大陆漂移、板块运动、火山爆发、地震等等都是地壳运动的表现形式。地壳还受到大气圈、水圈和生物圈的影响和侵蚀，形成各种不同形态和特征的地壳表面。其中土壤与人类的活动关系最为密切。
在地壳中，蕴藏着极为丰富的矿床资源。现在已探明的矿物就有2000多种，其中金、银、铜、铁、锡、钨、锰、铅、锌、汞、煤、石油等，都是人类物质文明不可缺少的资源。
地球的中间层——地幔
地幔介于地壳和地核之间，深度一般从地面以下33公里到2 900公里，约占地球总体积的83.3%。因为它在地壳和地核的中间，所以又称“中间层”。
地幔可分为上下两层。上地幔由硅、氧、铁、镁等元素组成，其中铁镁含量比地壳的铁镁含量多，因此这层又称为地幔硅镁层。一般认为，这里的物质处于局部熔融状态，它像一条传送带，带动着地壳缓慢地移动，并促使地球下层的物质与上层物质进行交换。这里也是岩浆的发源地，广泛分布于地壳的玄武岩就是从这一层喷发出来的。下地幔除硅酸盐岩石外，金属氧化物与硫化物显著增加，它的物质比重比上地幔物质比重要大，呈固体状态。
据推算，地幔层的温度高达1 000～2 000℃，内部压力达9 000～38.2万个大气压，物质密度达3.3～4.6克/厘米3。在这种高温、高压和高密度的环境条件下，物质处于一种塑性的固体状态。它好像沥青一样，在短时间内具有固体的性质，如果放久了就会变形，具有可塑性。在地幔的上层，由于压力较小，物质呈半熔融状态，被称为“软流层”。坚硬的地壳，就浮在这个软流层上。一旦在地壳的浅薄地段发生裂缝，灼热的岩浆就会沿着裂缝喷出地面，引起火山爆发。
地幔层是一个广阔的地下世界，人们至今知道得还很少，有待我们去探索。
地球的核心——地核
地核是地球的核心。从下地幔的底部一直延伸到地球核心部位，距离约为3 473公里。据科学观测分析，地核分为外地核、过渡层和内地核三个层次。外地核的厚度为1 742公里，平均密度约10.5克/厘米3，物质呈液态。过渡层的厚度只有515公里，物质处于由液态向固态过渡状态。内地核厚度1 216公里，平均密度增至12.9克/厘米3，主要成分是以铁、镍为主的重金属，所以又称铁镍核。
地核的总质量为1.88×10 21吨，占整个地球质量的31.5%，体积占整个地球的16.2%。地核的体积比太阳系中的火星还要大。由于地核处于地球的最深部位，受到的压力比地壳和地幔部分要大得多。在外地核部分，压力已达到136万个大气压，到了核心部分便增加到360万个大气压了。这样大的压力，我们在地球表面是很难想象的。科学家作过一次试验，在每平方厘米承受1 770吨压力的情况下，最坚硬的金刚石会变得像黄油那样柔软。
地核内部不仅压力大，而且温度也很高，估计可高达2 000～5 000℃，物质的密度平均在10～16克/厘米3之间。在这种高温、高压和高密度的情况下，我们平常所说的“固态”或“液态”概念，已经不适用了。因为地核内的物质既具有钢铁那样的“钢性”，又具有像白蜡、沥青那样的“柔性”（可塑性）。这种物质不仅比钢铁还坚硬十几倍，而且还能慢慢变形而不会断裂。
地核内部这些特殊情况，即使在实验室里也很难模拟，所以人们对它了解得还很少。但有一点科学家是深信不疑的：地球内部是一个极不平静的世界，地球内部的各种物质始终处于不停息的运动之中。有的科学家认为，地球内部各层次的物质不仅有水平方向的局部流动，而且还有上下之间的对流运动，只不过这种对流的速度很小，每年仅移动一厘米左右。有的科学还推测，地核内部的物质可能受到太阳和月亮的引力而发生有节奏的震动。
地球的骨架——岩石
岩石是地壳的基本物质。雄伟的泰山，险峻的华山，奇秀的黄山，神秘的庐山，都是由岩石组成的山地。
组成岩石的化学元素基本上有8种，称为八大元素——氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾和镁。岩石的种类繁多，形态、结构、颜色各异，但就其成因来说，可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。
岩浆岩又叫火成岩，是组成地壳的基本岩石，它是由岩浆活动形成的。岩浆活动有两种，一种是岩浆从火山口喷出地表，然后冷却凝固变成岩石，这样形成的岩石叫喷出岩。大陆地壳中最常见的喷出岩就是玄武岩。“玄武”是中国古代神话里一位身穿黑袍站在龟蛇背上的神，因玄武岩的颜色也是黑黝黝的，所以地质学家给它起了这个古怪的名称。另一种是岩浆从地球深处沿地壳裂缝处缓缓浸入而不猛烈喷出地表，然后在周围岩石的冷却挤压之下固结成岩石，这样形成的岩石叫侵入岩。地壳中最常见的侵入岩就是花岗岩。花岗岩的颜色非常美丽，呈粉红色，其中还均匀地散布着黑色的云母晶体。它不透水，能保持水分，而且还含有丰富的钾、钠等矿物，因此由花岗岩风化而成的土壤特别肥沃。我国风景秀丽的黄山、华山和衡山，都是由花岗岩组成的。
沉积岩是地壳最上部的岩石，它是由亿万年前的岩石和矿物经水、风或冰川的搬运、冲刷堆积而成的。常见的砂岩、页岩和石灰岩都是沉积岩。煤和石油是一种特殊的沉积岩。层层叠叠的结构，是沉积岩最显著的特征。地壳中的沉积岩分布很广，但在印度和非洲大陆却很少。
岩浆岩和沉积岩在受到高温、高压或外部各种化学溶液的作用时，其内部结构要重新组合，矿物也会发生重结晶现象，这样便形成了变质岩。地壳中变质岩的分布很广，而且具有很大的实用价值，许多矿床，如铁、金、石墨、石棉、滑石等都和它有密切关系。
岩石也是一种自然资源，现在多用于建筑业，有待我们去开发利用。
天然的地质史书——地层
地球的年龄大约有46亿岁了。地质学家发现，铺盖在原始地壳上的层层叠叠的岩层，是一部地球几十亿年演变发展留下的“石头大书”，地质学上叫做地层。
翻开这本硕大无比的大书，地质学家找到了许多隐埋其中的特别文字和图画——化石。在大书的前几页上，是人类祖先古猿的化石；再翻下去，又发现了许多爬行类动物和两栖类动物及鱼类的化石；最后几页，找到了一些藻类和原始细菌的残骸。
地层包括各个不同地质年代所形成的沉积岩、变质岩和岩浆岩。地层形成的历史有先有后，一般说来，先形成的地层在下，后形成的地层在上，越靠近地层上部的岩层形成的年代越短。在地层的形成过程中，生物也不停地从低级阶段向高级阶段进化发展。当某一时期的生物死亡后，就被掩埋在土壤之中，经过地质历史的变迁，它们以化石的形式保留在原来的地层中。于是，不同时期的地层便有不同的化石相对应，这样，地质学家就可根据化石的种类、形态来判断地层的新老关系，区分出各种不同地质年代的地层结构。比方说，在今天的大海里生存着许多海生动物，每种海生动物对生活环境（如温度、光照、水深等）都有不同的要求。如果我们今天在远离海洋的太行山某一地层中发现了与现代类同的海生动物的化石及海洋沉积物，那么可以肯定，在那久远的过去，这里必然是一片汪洋大海，并可由此推断出当时海洋的一些大致情况。事实也正是如此，我国北宋时代的著名科学家沈括，在他所著的《梦溪笔谈》一书中，记述了他当年考察太行山和浙江雁荡山时，都在山地的崖壁间发现了许多卵石和螺蚌壳化石，从而证明这些地方古时候曾被大海所淹没。
地层从最古老的地质年代开始，层层叠叠地到达地表。不论在陆地还是水中，地层中的堆积物的性质和组织结构都不尽相同，它代表着不同地质年代的自然地理状态。因此，地层是记录地球发展状况的历史书。地质学家通过地质年代表把它记录下来。这个地质年代表，由国际地质学会于1881年正式通过，以后又经过不断修订补充，一直沿用到现在。据科学家用放射性同位素测定，世界上最古老的地层已有40～45亿年历史。
特殊的地层文字——化石
厚厚的地层好比一本硕大无比的“石头大书”，夹藏在不同地层里的化石就像一种特殊的文字，记录着它生存活动的历史和地层的年龄。化石是划分地质年代的重要依据，也是人类开启地球迷宫的一把“钥匙”。
在有些五光十色的大理石上，镶嵌着许多美丽精致的花纹图案，有的像水中的波浪，有的像树木的年轮。这些花纹图案就是一种原始植物形成的化石，是七八亿年前一种水生藻类的遗体。这种由生物遗体形成的化石叫做遗体化石。它包括动物的骨胳、牙齿、贝壳及植物的茎干、花叶、种子等。
除了生物遗体化石外，还有遗物化石和遗迹化石，如动物的粪便、蛋，古人使用过的工具，以及动物行走时留下的痕迹等。
1963年，在我国新疆地区首次发现了一种叫准噶尔翼龙的大型爬行动物化石，距今已有一亿多年的历史。这种个体巨大的翼龙与恐龙一样，属于已绝迹的古代爬行类动物。不过，翼龙有两支长达2米左右的前肢，展开时能够飞翔。它的眼睛又圆又大，视力非常敏锐，当它展翅在广阔的内海和湖南上飞翔盘旋时，能敏捷地捕食鱼类和其他动物。准噶尔翼龙化石的发现，证明了在一亿多年前，我国新疆的戈壁荒滩地区，原来曾是植物繁茂、碧波荡漾的湖区。
1964年，我国登山队员在8 000多米的西藏希夏邦马峰上，发掘到一种巨大的海生动物鱼龙的化石，距今已有2亿多年历史。鱼龙是一种生活在大洋中的巨型动物，体长10多米，凶猛而善游。这一发现，再次有力地证明了在2亿多年前的中生代时，整个喜马拉雅山区都是一片苍茫辽阔的大海。
地球的血液——岩浆
岩浆是地壳深处一种高温、成分复杂的硅酸盐熔融体。这种熔融体的物理性质很特别，它既像坚硬的固体，又像柔软的液体。它如同烧红了的玻璃那样，既可流动弯曲，却又十分坚硬致密。因此，在希腊文中，岩浆的原意是指可以揉搓的“面团”。在这种“面团”里，包含着种类众多的金属、非金属以及其他气体成分等。地球上所有的化学元素，在岩浆里几乎都能找到。
这种高温熔融状态的岩浆，主要集中在离地表几百公里以下的上地幔层内活动。它原是一种活力很强的物质，只是由于受到沉重的上覆岩层的压力，才使它处于一种强烈的压缩状态之中，不能像液体那样自由自在地流动。尽管如此，由于地壳内部压力的差异，岩浆仍像人体内的血液那样，在地球内部上下流动着，只是它的流动速度非常缓慢而已。一旦地壳出现裂缝，岩浆会沿着外压力较弱的裂缝和地层浅薄处猛烈地喷发出来，这就是火山喷发。
溢出地表的岩浆，就像刚刚出炉的钢水，火红而炽热。据测定，岩浆的温度一般在900～1 200℃之间，最高可达1 300℃。它流经之处便是一片火海。冷却凝固后就形成各种火山熔岩，如玄武岩、安山岩、流纹岩等。另一种形式是猛烈爆发，形成火山碎屑岩。有时岩浆未能冲出地表，就会在地壳的不同深度冷却凝固，形成各种侵入岩，如花岗岩、橄榄岩、闪长岩等。
那些原来熔化并分散在岩浆岩的矿物质，随着岩浆的冷凝而按次序逐步结晶分离，重的沉到底部，轻的浮在上面，较活泼的含矿汁挥发成分还可穿进外围岩石的缝隙中形成矿脉。
不同种类的侵入岩，往往控制着特定的内生矿床。如镍矿、铬矿、铂族元素矿、钒钛磁铁矿等只有超基性岩中才有；钨、锡、钼、铋矿和水晶、金绿宝石等要到花岗岩体及其近旁去找。玛瑙和有些铁矿、金银矿以及好多非金属矿，往往产生在火山岩里。
地球的皱纹——褶皱
人脸上的皱纹是饱经风霜的见证，地球上的褶皱是地球经历亿万年动荡留下的痕迹。大家知道，一块坚硬的钢板，只要施加足够大的外力，也会弯曲甚至断裂。所以，即使由坚硬岩层组成的地壳，在一定条件下，也会发生扭曲褶皱。
坚硬的岩层具有弹性，当它受到地壳运动的强烈挤压、拉张的扭曲时，会把内力慢慢地在岩层里聚集起来，就像我们拉张弹弓一样。年长日久，这个力越聚越大，最后终于超过了岩层本身的强度，使得岩层承受不了而发生变曲甚至断裂。地质学上把这种岩层由于受到水平方向力的挤压而发生波状弯曲但未失去连续性和完整性的现象称为摺皱。
褶皱有多种形式，最基本的是向斜和背斜两种。
向斜褶皱是指岩层“大波纹”中向下弯曲的部分。向斜中间部分的岩层时代较新，两侧愈变愈老。背斜褶皱是指岩层“大波纹”中间上隆起的部分。背斜中间部分的岩层时代较老，两侧愈变愈新。在一般情况下，背斜形成山峰，向斜形成谷地。但有时往往相反。因为褶皱形成后，如果地壳再次经历强烈的动荡，那么这些褶皱会再次受到挤压甚至倒置，或者向斜被抬升、背斜被降低，因此出现了十分复杂的地质情况。凡是向斜成山、背斜成谷现象，称为“地形倒置”，或“负地形”。世界上有许多著名的山脉都是由地壳褶皱运动形成的。从欧洲的阿尔卑斯山到亚洲的喜马拉雅山一带，是世界上最长的一条东西向褶皱带，其中包括高加索山脉、兴都库什山脉等。
褶皱构造常常与大型油田联系在一起。有时，大的背斜能形成穹窿状构造，就像把地壳“挤”出一座圆形仓库，它的内部成了良好的“储油罐”。世界上许多油田开采者都在抽取这种“油罐”中的石油，我国的大庆油田就是其中之一。
地壳的变迁
整个地球的历史，可以说是地壳运动的演变史。造山运动是地壳运动的主要表现之一。“世界屋脊”喜马拉雅山脉，连同世界第一高峰——珠穆朗玛峰（海拔8 848.13米），曾经就是汪洋大海。为什么大海会变成高山？科学家已经为我们找到了比较满意的答案。
1960年5月，中国登山队第一次从北坡登上了珠穆朗玛峰，并在珠峰的沉积层中发现了大批古生物化石，其中有代表海洋环境下生长的菊石类、鱼龙等化石。这些化石是一亿年前的中生代形成的。1975年，中国登山队再次在顶峰附近的岩层中发现了四五亿年前的古生代奥陶纪的海生动物化石，如三叶虫、海百合、腕足类等。这就清楚地证明：喜马拉雅山地区在很早很早以前是一片汪洋。
是什么力量使茫茫古海会变成巍峨高山？科学家提出一种假设，认为地球上的岩石层并不是一个大整块，而是分成好些大块，地质学家称它为“板块”。这些板块就像悬浮在地幔软流层上的“木筏”，是会漂移的。按照这种学说，亚洲大陆是一个大板块，南亚次大陆又是另一个大板块。在离现在大约3 000万年以前，由于南面印度洋下面软流层的活动，引起了洋底扩张，使南亚次大陆板块逐渐向北移动，最后与亚洲大陆板块相撞。恰恰在这两大板块之间的喜马拉雅古海受到两面夹击，猛然被挤，就这样被抬升起来，沧海变成了高山。在地质历史上，地壳的这次异常强烈的造山运动，就叫喜马拉雅运动。有趣的是，雄伟挺拔的喜马拉雅山至今仍在缓缓上升呢！
地壳的这种巨大海陆变迁，不仅仅局限于喜马拉雅山一带，在欧洲的阿尔卑斯山地区以及许多其他地方，都可找到这种历史巨变的痕迹。例如，发生在中生代的两次大的地壳运动——印支运动和燕山运动，就对我国大陆和亚洲东部地壳发生巨大影响。在两次地壳运动后，我国四川、云南以东原来被汪洋大海所淹没的地区，全部从海底隆起成为大陆，从此结束了我国南海北陆的局面，使南北陆地连成一片。强烈的燕山运动使我国的昆仑山、天山、祁连山、大兴安岭及太行山等山脉相继崛起；辽阔的华北平原、松辽平原、江汉平原等也相继形成了。
地壳运动除大型造山运动外，还有地震、火山爆发等等，它们都是地壳运动的表现形式。
三次大冰期
大冰期是指在地球历史上发生的全球范围的气温剧烈下降、冰川大面积覆盖大陆，地球处于非常寒冷的时期。
在地球的历史上，曾发生过距今较近的三次大冰期，即震旦纪大冰期、石炭-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。
震旦纪大冰期约出现在距今7～9.5亿年以前，当时地球上的许多地方都覆盖着厚厚的冰层，最厚的冰层达几百米甚至上千米。从西伯利亚到我国北方和长江中下游，从西北欧到非洲，从北美到澳大利亚南部，几乎到处都是白茫茫的雪原和林立的冰山。
石炭-二叠纪大冰期约出现在距今2亿多年以前。这次大冰期主要影响南半球的澳大利亚、南美洲和非洲等地。现在的南美和非洲的一些地方，还可看到当年冰川活动留下的痕迹。
第四纪大冰期是距今最近的一次大冰期，约出现在200万年前。这次冰期的情况比较复杂，除了冰期持续时间长外，在大冰期中还出现了温度相对较高的温暖期，称为间冰期。据地质学家研究，在整个第四纪中曾出现过四次寒冷的冰河期和三次温暖的间冰期。在寒冷的冰河期中，即使在赤道非洲的许多高山上，都有规模很大的冰川活动。当时我国的长江流域和西南地区山地也有冰川活动。当冰河期结束后，间冰期开始了，这时整个地球气温回升，冰雪慢慢消融，巨大的冰川逐渐向北撤退，中低纬度的植物重新泛起新绿，树林中的各种动物也开始活跃起来了。
冰川是冰期的产物。冰川有两种形式，一种叫做大陆冰川，另一种叫做山岳冰川。我们现代所能看到的大陆冰川有南极冰川和格陵兰冰川，而我们能看到的山岳冰川却很少。现在，地球中高纬度的高山地区仍发育着第四纪冰川。冰川以它巨大的能量塑造了独特的冰川地貌景观。山岳冰川地貌有角峰、刃脊、冰斗等类型。
大陆在漂移
1912年的一天，德国气象学家魏格纳因病躺在床上。当他把目光移到墙上那张已看过千百遍的世界地图上时，突然产生了一个新奇的想法：为什么地图上南美洲巴西亚马孙河口突出的一块大陆，同非洲喀麦隆海岸凹陷进去的部分，形状竟会如此相似？为什么沿北美洲的东海岸到特立尼达和多巴哥的凹形地带，与欧洲西海岸到非洲西海岸的凸形大陆，竟会如此吻合呢？难道这几块大陆原来曾连在一起，后来才分离开来的吗？
魏格纳被这个奇妙的想法激动得没有睡好觉。他把地图上所有的陆块都进行了比较研究，结果发现它们的海岸线都能较好地吻合在一起。后来，他还进一步从地质构造和古气候、古生物学方面，对大西洋两岸大陆的地层、岩石、构造进行论证，发现它们有许多相似之处。此外，南美洲、非洲、印度半岛和澳大利亚等地，在古生代和中生代初期，古生物及古气候的分布情况也十分相似，但在中生代以后则又有明显区别。这说明几块大陆曾连在一起，后来才逐渐分开。因此，魏格纳大胆地提出了轰动世界科学的著名学说——大陆漂移假说。他认为：在太古时代，地球上所有的陆地都是连在一起的，后来由于受到自东向西的潮汐摩擦力和从两极向赤道方向的离心力，导致大陆分裂并产生漂移。美洲大陆漂得最快，亚洲、大洋洲大陆漂得最慢，成了今天的陆地块概貌。
这一学说曾在学术界引起了巨大反响，盛极一时。虽则在本世纪30年代以后，由于魏格纳本人逝世和没有更多的事实所证实，这一学说一度被淡忘。但到50年代后，一系列新的科学观测资料为大陆漂移学说提供了证据。例如，古地磁学的研究证明，磁极在地球历史中变化是很大的，如用大陆固定论就无法解释这种变化，而用大陆漂移说来解释就容易多了。新的科学观测资料还证实，大陆现在仍然在移动之中。近几十年来，欧洲和美洲大陆每年以1～5厘米的速度在相互靠拢。法国的科西嘉岛，在最近80年间曾向东移动了8～10米。
海底在扩张
波涛汹涌的大海，已有几十亿年历史了。可是，科学家惊奇发现，海底岩石的年龄却很轻，一般不超过亿年，而陆地上最古老的岩石年龄已有40多亿年历史了。这到底是怎么回事呢？
本世纪60年代，两位英国海洋地质学家瓦因和马修斯提出了“海底扩张”的假说。他们认为，在地壳以下的地幔层，有一个几百公里厚的软流层，这里的物质处于不断的对流运动中，对流速度每年约为一厘米到几厘米。在对流运动中，较重的物质逐渐向地核中心集中，较轻的物质缓慢地向上升。当上升的物质运动到地壳岩层的底部时，因受岩层阻挡而发生分流现象；即高温高压的软流层物质沿岩层底部向四周扩散流动。这种流动的作用力很大，能渐渐地把岩层拉裂开来。在被拉裂的部位，岩浆便沿着裂缝涌出地壳表面，冷却后就形成了岩墙，原有的海底被推向两侧。随着岩浆的不断涌出，岩墙也随之不断增高，新的海底不断向两侧扩大延伸。于是，在大洋底部形成一条条蜿蜒起伏、雄伟壮观的新生海底山脉，地质学上称为“洋中脊”或“海岭”。在太平洋、大西洋和印度洋洋底，都可看到这种海岭。
当海岭和新的海底平原形成后，还是继续活动。事实上，地幔中的软流层起着“传送带”的作用，它把一条条新海岭从地壳岩层中推送出来，同时又把它们慢慢地从大洋海沟中推落下去，重新熔化到地幔中去。据测定，海底扩张的速度是很缓慢的，在太平洋洋底，海岭两侧的地壳处外扩张的速度是每年6厘米左右，在大西洋是每年2厘米左右。大洋底部的地壳面貌大约需要经过两三亿年的变迁，才会发生一次更新式的巨大变化。
板块在运动
坚硬的地壳并不是“铁板一块”，位于地表以下70～100公里厚的岩石层也不像蛋壳那样完整。无论是在大洋底下或大陆底下的岩层，原来都是由一块块大板块构成的。在这些大板块之间不是大洋中脊的裂口，就是几千米深的海沟或者是巨大的断层。
1968年，法国地质学家勒皮顺把地球的岩石层划分为六个大板块，即太平洋板块、亚欧板块、美洲板块、印度洋板块、非洲板块和南极洲板块。其中，除了太平洋板块全部浸没在海洋底部外，其他五个板块上，既有大陆也有海洋。随着研究的深入，有人在这些大板块中又分出一些较小的板块，例如，把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块；从太平洋板块中分出东太平洋板块；从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等等。所有这些板块，都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上。
随着软流层的运动，各个板块也会发生相应的水平运动。据地质学家估计，大板块每年可以移动1～6厘米距离。这个速度虽然很小，但经过亿万年后，地球的海陆面貌就会发生巨大的变化：当两个板块逐渐分离时，在分离处即可出现新的凹地和海洋；大西洋和东非大裂谷就是在两块大板块发生分离时形成的。当两个大板块相互靠拢并发生碰撞时，就会在碰撞合拢的地方挤压出高大险峻的山脉。位于我国西南边疆的喜马拉雅山，就是三千多万年前由南面的印度板块和北面的亚欧板块发生碰撞挤压而形成的。有时还会出现另一种情况；当两个坚硬的板块发生碰撞时，接触部分的岩层还没来得及发生弯曲变形，其中有一个板块已经深深地插入另一个板块的底部。由于碰撞的力量很大，插入部位很深，以至把原来板块上的老岩层一直带到高温地幔中，最后被熔化了。而在板块向地壳深处插入的部位，即形成了很深的海沟。西太平洋海底的一些大海沟就是这样形成的。
板块构造学说诞生后，已成功地解释了一些大地构造现象。同时，仍存在一些尚不能圆满解释的问题，有些推论也未得到最后的证实。但这些都不会影响这一学说的发展，相反会对它起推进作用。
