On connaît pour cette période des traces de glaciation sur tous les continents et, phénomène troublant, les reconstitutions paléogéographiques, placent, en général, les glaciers sinon au voisinage de l'équateur, du moins à de basses latitudes. Ces dépôts glaciaires sont, par ailleurs, souvent accompagnés de sédiments considérés comme caractéristiques de climats chauds. Si les reconstitutions paléogéographiques sont fiables, ce qui est loin d'être prouvé, le seul moyen d'observer une insolation plus faible à l'équateur qu'au pôle serait d'envisager que la Terre tournait alors autour d'un axe plus ou moins complètement couché sur le plan de l'orbite (comme c'est le cas d'Uranus). 

La terre aurait traversé les temps sous la forme de boule de neige cosmique, pendant plus de 10 millions d'années. Il y a environ 600 millions d’années, juste avant l'apparition des organismes pluricellulaires, à une époque nommée néo - protérozoïque le froid était tel que mêmes les zones tropicales semblent avoir gelé. La quasi-totalité des organismes primitifs peuplant la planète disparurent. Mis à part les glaciers qui avançaient et les glaces océaniques qui dérivaient, la seule activité perceptible était celle des volcans dont les gaz se frayaient un passage à travers la surface glacée. Le dégel qui suivit ne prit que quelques centaines d'années. Il semble qu'une telle inversion brutale du climat s'est produite à quatre reprises il y a entre 770 et 580 millions d'années.

Il y a 770 millions d’années les petits continents issus de la dislocation du super continent de Rodinia  se rassemblent près de l'équateur. La température globale diminue, de grandes étendues de glace se forment dans les océans près des pôles. La glace réfléchit davantage de rayonnement solaire que les océans plus sombres, de sorte que les températures continuent à baisser. Ce cycle de rétroaction déclenche un refroidissement continuel qui finit par envelopper de glace la planète entière en un millénaire. Puis les températures globales moyennes descendent jusqu'à -50 °C. Peu après le début de l'emballement de la glaciation les océans se couvrent d’une couche de glace de plus d’un kilomètre d'épaisseur.

La plupart des micro-organismes marins meurent à l'exception de ceux qui vivent à  proximité des sources chaudes océaniques. Par la suite, pendant 10 millions d’années, les volcans libèrent du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, les températures s'élèvent jusqu'au point fusion de la glace à proximité de l'équateur. En quelques siècles, ce qui est d'une extrême rapidité à l'échelle géologique, un monde chaud et humide remplace le monde gelé. Les températures de surface dépassent 50 °C, de nouvelles formes de vie, engendrées par l'isolement génétique prolongé et une intense sélection, peuplent la terre lorsque le climat global se normalise.  C'est l'explosion de la vie du précambrien.

Les reconstitutions paléogéographiques pour cette ère sont plus assurées. La première glaciation du paléozoïque est magnifiquement représentée dans l'ordovicien du Sahara : roches moutonnées et striées, moraines, remplissage de chenaux sous-glaciaires, etc. I’ensemble Afrique, Amérique du Sud, Inde, Antarctique et Australie est alors réuni en un seul grand continent: le Gondwana. Sur la partie de celui-ci proche du pôle s'installe une calotte de glace de 8 000 à 4 000 km de diamètre. Pendant des dizaines de millions d'années, ce glacier eut une histoire probablement complexe, dont nous ignorons tout.

Peut-on trouver une meilleure illustration des changements climatiques que de savoir qu’un inlandsis existait là où se trouve désormais un vaste désert parmi les plus chauds du monde ? Il s'agissait là, et on a pu démontrer paléo-magnétiquement que le Sahara était alors précisément situé au Pôle Sud.

Puis, pendant 100 millions d’années, il ne semble plus y avoir de très grands glaciers sur la Terre : soit les conditions géographiques ne s'y prêtaient plus par suite de la dérive du Gondwana, soit leurs traces ont disparu, ou bien nous ne savons pas les reconnaître. Puis, des glaciations très importantes se produisent entre 300 millions et 250 millions de l'année (carbonifère supérieur, permien inférieur) ; les grandes calottes de glace réapparaissent sur le Gondwana à la fin du carbonifère pendant plus de 90 millions d’années. Ce n'est plus l'actuelle région saharienne qui se trouve au voisinage du pôle mais l'Afrique du Sud, l'Inde et l'Antarctique. De grands glaciers s'y développent et leur vêlage détache des icebergs dans le grand golfe où s'accumulent les sédiments qui formeront plus tard la chaîne du Cap et le plateau du Paraná - Rio Grande. Ces glaciers n’ont probablement pas tous existé en même temps, ils ont pu apparaître et disparaître des centaines de fois : en Australie, on trouve une succession de cycles glaciaires - interglaciaires d'une durée moyenne comprise entre 200 000 ans et 2 Ma. 

Là aussi on est satisfait de trouver une bonne corrélation entre la position du pôle et celle des glaciers. 

 

Cependant il est difficile d'admettre que cette proximité constitue une explication suffisante pour ces grandes glaciations, puisque, pendant la période qui s'étend de 450 à 300 millions d'années, ont ne retrouve aucune trace en Afrique alors que ce continent a dû traverser la position du pôle sud depuis l'Afrique du Nord jusqu'au cap de Bonne-Espérance. En effet, on ne manque pas d'argument pour dire que sa concentration en CO2 s’est considérablement accrue entre la fin de la première ère glaciaire et le début de la seconde doublant ou même triplant, cet accroissement semblant correspondre à une intense activité volcanique. Compte tenu de l'effet de serre produit, même au pôle, des glaciers avaient alors peu de chances de se développer.

Les périodes glaciaires dont on vient de parler sont les dernières des temps anciens, il faut attendre notre époque (les quelque derniers millions d'années) pour en retrouver une autre. Entre-temps, les climats terrestres se révèlent chauds et même très chauds. Durant cette très longue période qui dure plus de 250 millions d'années, on trouve en effet une série de dépôts évoquant des températures élevées et souvent des conditions arides (évaporites, calcaire parfois récifaux...) C'est ce que nous révèlent les mesures des isotopes de l'oxygène stocké dans le carbonate des coquilles de foraminifères. A cette époque, où la Terre jouit d'un climat chaud, les différences températures entre les régions (gradient thermique) semblent y avoir été très faible, autrement dit, aucune région de la Terre n’est vraiment froide. Cette situation suppose un important effet de serre. On sait qu'à l'époque l'atmosphère connue effectivement une forte concentration de CO2, peut-être six ou huit fois celle d'aujourd'hui. On peut relier ce phénomène à une activité volcanique importante qui a culminé à la fin du crétacé, il y a 65 millions d’années. Dès le début du tertiaire il y a 50 millions d'années le climat de la Terre se refroidit lentement. Des glaciers apparaissent à la fin de l'oligocène, il y a quinze ou 20 millions d'années, d'abord localement, puis en formant des inlandsis.

Il y a 250 millions d’années, bien avant la naissances des chaînes Alpines et himalayennes, la Pangée, l’unique continent qui réunissait le Gondwana et la Laurasie (l'ensemble Amérique du Nord et Eurasie) se fissure. Les fragments qui donneront les continents actuels se séparent.  Pendant 200 millions d’années, Les conditions ne sont que très peu propices à la formation de grandes calottes de glace jusqu'à ce que, il y a une trentaine de millions d'années, de grands glaciers apparaissent sur l'Antarctique et des banquises commencent à couvrir en hiver les océans polaires. Cette situation n’est pas directement liée au voisinage des pôles, l'Antarctique occupant une telle position depuis longtemps. Pour certains, cette calotte glaciaire se serait formée lors de la séparation du continent polaire et de ses voisins (ouverture du passage de Drack entre l’Australie et le continent Antarctique), ce qui aurait entraîné son isolement climatique, par modification de la circulation océanique. D'autres spécialistes attribuent l'origine du refroidissement général de la planète aux orogenèses récentes (alpine et himalayenne). L’apparition des premiers glaciers est plus récente dans l'hémisphère Nord, environ - 7 Ma pour le Groenland et - 6,5 Ma pour l'Alaska. L’histoire de la présente ère glaciaire est assez bien connue à partir de - 8 Ma.  

 

Les Alpes sont pratiquement dépourvues de documents datant de la fin du tertiaire ; nous savons que les Alpes, pour la région du Mont-blanc, forment un relief entièrement terrestre depuis 28 Ma. Depuis cette époque, l’oligocène, la chaîne des Alpes, en plein soulèvement étaient immédiatement soumise à une intense érosion fluviatile. Une partie de ce qui deviendra plus tard le Jura, car il n’était pas encore plissé, et le pied des Préalpes étaient envahis par une mer peu profonde constituée de lagunes.

Quelle était l'allure de nos régions ? Bien malin qui le dira. Les quelques hypothèses élaborées reposent sur le bassin où s'accumulaient les produits de cette intense érosion : le bassin molassique. 

En effet, la longue et étroite dépression qui longeait le bord la chaîne, de Grenoble à la Bohème, recueillait la charge détritique des rivières alpines. Le vaste bassin devait se présenter comme une large plaine marécageuse où divaguaient des rivières entre des îles basses couvertes d'une végétation tropicale luxuriante. Sur les rivages de ces lagunes évoluaient une faune et une flore tropicale. Les fossiles de faune et de flore de la molasse (dont des palmiers) indiquent qu'à l'Oligocène la couverture végétale remontait certainement très haut en altitude. Le climat était encore chaud et humide, comparable à celui de l’actuelle Virginie. La présence de névés aux plus hautes altitudes restait exceptionnelle. Bien que les Alpes ne portaient pas encore de glaciers, les processus de l’érosion étaient déjà à l’œuvre, l’action du gel et du dégel, la cryoclastie était secondée  par l’érosion  fluviatile. À leur embouchure, les rivières abandonnaient leur gravier, n’entraînant dans la partie centrale de la dépression que leurs grains les plus fins. Le gros de la molasse est constitué de ces éléments fins alors que les graviers se retrouvent actuellement à l'état de conglomérat bien cimentés le long du bord interne du bassin. On peut ainsi localiser plusieurs amas conglomératiques (mon Pèlerin,Guggisberg, Napf, Rigi, Hörnli), qui correspondent à autant de deltas de rivières tertiaires.  La molasse, roche détritique par définition, est constituée uniquement  de  débris  de l’érosion  des  Alpes  accumulés  entre – 25 Millions d’années et – 10 Millions d’années. Des hautes montagnes existaient, aussi élevées, peut-être plus qu’aujourd’hui, mais bien différentes par leur aspect et leurs caractéristiques lithologiques de celles que nous connaissons.

 

La présence de des débris alpins de la molasse prouve qu’il existait plusieurs millions d’années avant l’apparition des glaciers un réseau hydrographique qui remontait bien en amont au cœur des massifs cristallins des Alpes. Peut-on aller plus loin dans la constitution géographique de cette période ? Par exemple imaginer le tracé des rivières ? L'exercice fut autrefois tenté par d'anciens géologues très audacieux comme le Zurichois R. Staub. Les reliefs et le réseau hydrographique étaient fort différents que ceux que nous connaissons aujourd'hui. C'est par un système de capture puis érosion régressive que le cours des rivières actuel s'est mis en place bien avant les premières invasions glaciaires.

Il y a environ 6 Ma, le climat de l’Europe entama un lent refroidissement. Celui – ci s’est installé d’une manière plus ou moins contemporaine à la surrection des massifs granitiques du Mont-Blanc de Belledonne et de l’Aar. A la fin du miocène et le début du pliocène entre - 5 et - 3 Millions d’années, ce refroidissement a favorisé la préservation du manteau neigeux en altitude, ce qui eut pour conséquence la formation de petits appareils glaciaires dans les Alpes.