由于南極大陸的冰蓋厚度深達幾百至幾千米，而且氣候極其寒冷，成冰過程中無融化現(xiàn)象，因而，冰川學(xué)家在研究南極大陸冰蓋的年齡及其形成的歷史過程時，采用了鉆取冰巖芯樣品的方法來測定冰川的年齡和形成過程。他們發(fā)現(xiàn)，從冰川的冰巖芯樣品中，不僅能測定冰川的年齡及其形成過程，還可以得到相應(yīng)歷史年代的氣溫和降水資料，以及相應(yīng)年代的二氧化碳等大氣化學(xué)成分含量，開辟了恢復(fù)古氣候和古環(huán)境的新的道路。

記載表明，從南極大陸冰蓋獲取的冰巖芯樣品，至今已超過2 000米，獲得了15萬年以前的古氣候和古環(huán)境資料。

怎樣從冰巖芯中獲取古氣候和古環(huán)境資料呢？

首先，談?wù)勗鯓荧@取冰齡的資料。南極大陸冰蓋是由積雪本身的重量長年擠壓而成，稱作重力冰。在南極地區(qū)，由于氣溫低，積雪不融化，每年的積雪形成一層層沉積物，年覆一年，從底部至上逐漸形成一層層的冰層，越向上年代越新。冬季氣溫低，雪粒細(xì)而緊密；夏季氣溫高，雪粒粗而疏松；因而，冬夏季積雪形成的冰層之間具有顯著的層理結(jié)構(gòu)差異，宛如樹干的年輪一樣，用這種直觀的方法只可辨認(rèn)約90米厚的冰層，代表近500年的冰沉積。

要測定100米以上深度的冰層年齡，必須采用氧同位素方法。

所謂氧的同位素，即同屬氧元素(O)但具有不同質(zhì)量數(shù)的氧原子，如160，170和180就是氧的三種同位素。氧元素符號左上角的數(shù)就是它的質(zhì)量數(shù)，顯然，180的質(zhì)量大于160。180不易蒸發(fā)，160易蒸發(fā)。因而，在夏天高溫時，水中所含160減少，故180/160的值增加；冬天低溫時，180/160的值減小。據(jù)此，測定冰巖芯中各冰層的180/160值的變化，即可確定冰層的年齡，其比值的每一起伏為一年。

有了冰層的冰齡資料，再進一步確定各冰齡的氣溫和降水，便有了歷史氣候的最基本資料了。

原則上，可以根據(jù)各年冰層厚度來確定當(dāng)年降水量。其條件是，必須選取風(fēng)速很小地區(qū)的冰巖芯資料才能排除風(fēng)吹雪的影響。如在南極內(nèi)陸區(qū)域，由于風(fēng)速小，冰芯資料最理想。

用冰巖芯提取古代氣溫資料的方法，可通過如下途徑來進行。

首先，實際測定一組現(xiàn)代南極冰蓋上某點的氣溫以及相應(yīng)時間降雪中180/160的值，得到南極地區(qū)氣溫與180/160值關(guān)系的曲線；之后，把過去某一年冰層中180/160值與上述曲線比較，即可知道當(dāng)年的氣溫。

原蘇聯(lián)科學(xué)家利用這種方法，測定了南極東方站0～2 038米的冰巖芯樣，從中提取了15萬年以來全球氣溫的變化資料。獲取古環(huán)境資料的方法可根據(jù)不同的大氣化學(xué)成分而定。

二氧化碳與氣候的密切關(guān)系，早為世界關(guān)注。因此，獲取二氧化碳?xì)v史資料的問題首先得以提到日程。

在南極地區(qū)降雪堆積并擠壓成冰層的過程中，總會保留下冰間空穴，保存著當(dāng)年的空氣。在分析冰巖芯樣品時，分析冰芯中滯留氧泡的大氣化學(xué)成分，即可測得其二氧化碳的含量。有了上述測定冰齡的前提，二氧化碳的歷史演變資料即可得到。

依照同樣方法，還可分析得到諸如甲烷、氮等氣體的歷史資料。

從冰巖芯樣品中還可分析其他各種元素成分的歷史資料，如硫，砷，氟，鉀……這些都是研究環(huán)境變化的重要依據(jù)。同鉆取冰巖芯樣品分析古氣候和古環(huán)境資料的思路一樣，從南極地區(qū)的湖底沉積中鉆取巖芯，也可得到古氣候和古環(huán)境的歷史資料。

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