地层古生物与古气候研究也密切相关。地球历史上可根据气候冷暖而分为有冰出现的冰期和无冰期，冰的出现和规模不仅是气候的反映，而且会引起海平面的升降，科学家曾统计，无冰期和盛冰期，海平面高度将相差一百几十米，因冰期时海水蒸发的水都以雪的形成滞留在陆地而形成两极巨大的冰原和各大陆高山上的冰川，而海水不断蒸发必将导致海平面下降，相反气候温暖，冰不断溶解并流入大海，海平面就升高。地球历史上距今25亿年以来曾发生过7次大冰期，而距今250万年以来的第四纪和现在即属于其最近的一次冰期。如何知道地史上的冰期呢？这主要是根据冰期时在地层中必形成冰川沉积物，保存有喜冷生物群及冰期的岩石、矿物等特微或海、陆相地层分布的变迁所反映的海平面升降等来确定。

在大冰期中也有冷暖变化，如根据世界各地冰川沉积物来判断，这250万年以来就发生过4次以上的冰期和间冰期轮回；而根据测氧同位素，即寒冷时形成的碳酸盐或生物介壳中氧16多，氧18相对就少，其O16/O18的比值就为正值，即为冰期，相反，负值即为温暖的间冰期。据对大西洋海底沉积物的氧同位素测定。光73万年来，地球就发生过9次冰期和10次间冰期的轮回。现1.1万年以来是属于间冰期，即使在这间冰期中，在距今8千年前后是较温暖的，因而造成一次较大的海平面上升和海侵，海水淹至镇江地区，故科学家称其为镇江海侵，显然这次海平面上升与温室效应无关。现人们都在谈论近100年来温室效应，因CO2排放过多，地球温度会升高，会引起灾难性气候和海平面上升，从而引起干旱或水灾和淹掉沿海的城市和良田，但温室效应比起自然界自身的冷暖变化，那还是微不足道的。问题是人们今天尚无法完全掌握地球气候的变化规律，即什么时会变暖或变冷。因而今天少排放CO2，从而能减少一下温度增高，也是好的。 (转自南古所博物馆)