Prekambrijos geochronologija

Paleoklimitas

Atmosferos ir vandenyno raida

Per ilgą Prekambrijos laiką Žemės klimato sąlygos labai pasikeitė. Tai įrodo nuosėdinis įrašas, kuriame dokumentuose pastebimi atmosferos ir vandenynų sudėties pokyčiai bėgant laikui.

Atmosfera deguonimi

Prieš 2,5 milijardo metų žemėje beveik neabejotinai buvo redukuojanti atmosfera. Saulės radiacija iš redukuojančių dujų susidarė organinius junginius - metaną (CH ₄) ir amoniaką (NH ₃). Mineralai uraninitas (UO ₂) ir piritas (FeS ₂) lengvai sunaikinami oksiduojančioje atmosferoje; mažinančią atmosferą patvirtina neoksiduoti šių mineralų grūdai 3,0 milijardų metų sedimentuose. Tačiau daugelio rūšių gijinių mikrofosilijų, datuojamų 3,45 milijardo metų senumo, buvimas Pilbaros regione rodo, kad tuo metu fotosintezė pradėjo skleisti deguonį į atmosferą. Iškastinių molekulių buvimas 2,5 milijardo metų žydrųjų dumblių (melsvadumblių) ląstelių sienelėse įrodo, kad tuo laikotarpiu yra retų deguonį gaminančių organizmų.

Archeano eono vandenynuose (prieš 4,0–2,5 milijardo metų) buvo daug vulkaninės kilmės geležies geležies (Fe ²⁺), kuri BIF buvo nusodinta kaip hematitas (Fe ₂ O ₃). Deguonis, kuris jungė juodąją geležį, buvo gaunamas kaip cianobakterijų apykaitos produktas. Didelis BIF nusėdimo laikotarpis nuo 3,1 iki 2,5 milijardo metų - didžiausias prieš maždaug 2,7 milijardo metų - išvalė juodosios geležies vandenynus. Tai leido pastebimai padidinti atmosferos deguonies lygį. Iki plačiai paplitusio eukariotų atsiradimo prieš 1,8 milijardo metų, deguonies koncentracija pakilo iki 10 procentų dabartinio atmosferos lygio (PAL). Šios gana didelės koncentracijos pakako, kad vyktų oksidacinis oras, tai patvirtina iškastinis dirvožemis (paleozoliai) ir raudonos lovos (smėlio akmenys su hematitu dengtais kvarco grūdais), kuriuose gausu hematitų. Antroji didžiausia viršūnė, padidinusi atmosferos deguonies lygį iki 50 procentų PAL, buvo pasiekta prieš 600 milijonų metų. Tai reiškė pirmasis gyvybės atsiradimas (metazoanai), kuriai reikėjo pakankamai deguonies kolageno gamybai ir vėlesniam skeleto formavimui. Be to, stratosferoje prekambrijos metu laisvas deguonis pradėjo formuoti ozono (O ₃) sluoksnį, kuris šiuo metu veikia kaip apsauginis skydas nuo saulės ultravioletinių spindulių.

Vandenyno plėtra

Žemės vandenynų kilmė atsirado anksčiau nei seniausių nuosėdinių uolienų. 3,85 milijardo metų senumo nuosėdose Isua mieste vakarinėje Grenlandijoje yra BIF, kurie buvo nusėdę vandenyje. Šios nuosėdos, apimančios abrazyvinius detritalinius cirkonio grūdus, rodančius vandens pernešimą, yra supintos į bazaltines lavas su pagalvių struktūromis, susidarančiomis, kai lavos ekstruduojamos po vandeniu. Skysto vandens stabilumas (ty nuolatinis jo buvimas Žemėje) reiškia, kad paviršiaus vandens temperatūra buvo panaši į dabartinę.

Archeano ir Proterozojaus nuosėdinių uolienų cheminės sudėties skirtumai rodo du skirtingus mechanizmus, kontroliuojančius jūros vandens sudėtį tarp dviejų Prekambrijos eonų. Archeano metu jūros vandens sudėčiai didžiausią įtaką darė vandens siurbimas per bazaltinę vandenyno plutą, kaip šiandien nutinka vandenynų plitimo centruose. Priešingai, proterozojaus periodo metu svarbiausias veiksnys buvo upių išleidimas iš stabilių žemyno pakraščių, kuris pirmiausia išsivystė prieš 2,5 milijardo metų. Dabartiniai vandenynai palaiko savo druskingumo lygį, išlaikydami pusiausvyrą tarp druskos, gautos iš gėlo vandens nuotėkio iš žemynų, ir mineralų nusėdimo iš jūros vandens.

Klimatinės sąlygos

Prekambrijos metu pagrindinis klimatą valdantis veiksnys buvo žemynų tektoninis išdėstymas. Superkontinentų formavimosi metu (prieš 2,5 milijardo, nuo 2,1 iki 1,8 milijardo ir prieš 1,0 milijardo iki 900 milijonų metų) bendras ugnikalnių skaičius buvo ribotas; salų lankų buvo nedaug (ilgos, lenktos salų grandinės, susijusios su intensyviu vulkaniniu ir seisminiu aktyvumu), o bendras vandenynų sklidimo keterų ilgis buvo palyginti trumpas. Dėl santykinio ugnikalnių trūkumo šiltnamio efektą sukeliančių dujų anglies dioksidas (CO ₂) buvo išmestas mažai. Tai lėmė žemą paviršiaus temperatūrą ir didelius ledynus. Priešingai, žemyno skilimo metu, dėl kurio jūros dugnas galėjo plisti ir prasiskverbti daugiausia (prieš 2,3–1,8 milijardo, 1,7–1,2 milijardo ir 800–500 milijonų metų), iš daugybės ugnikalnių buvo išmetama daug CO _2. vandenynų keterose ir salų lankose. Pagerėjo atmosferos šiltnamio efektas, sušildęs Žemės paviršių, o apledėjimo nebuvo. Pastarosios sąlygos taip pat buvo taikomos „Archean Eon“ prieš formuojant žemynus.

Temperatūra ir krituliai

Grenlandijoje aptikti 3,85 milijardo metų senumo jūriniai nuosėdos ir pagalvių lavos rodo, kad yra skystas vanduo, o paviršiaus temperatūra yra aukštesnė nei 0 ° C (32 ° F) ankstyvoje Prekambrijos laiko dalyje. 3,5 milijardo metų senumo stromatolitai Australijoje rodo, kad paviršiaus temperatūra yra apie 7 ° C (45 ° F). Dėl ekstremalių šiltnamio efektą sukeliančių Archean oro sąlygų dėl padidėjusio atmosferos anglies dioksido lygio dėl intensyvaus vulkanizmo (lavos išpylimas iš povandeninių įtrūkimų) paviršiaus temperatūra palaikė pakankamai aukštą, kad galėtų vystytis gyvybė. Jie neutralizavo sumažintą saulės spindulį (visos saulės energijos išeikvojimą), kuris svyravo nuo 70 iki 80 procentų dabartinės vertės. Be šių ekstremalių šiltnamio sąlygų Žemės paviršiuje skysto vandens nebūtų buvę.

Priešingai, labai sunku rasti tiesioginius kritulių įrodymus geologiniuose įrašuose. Kai kuriuos ribotus įrodymus pateikė gerai išsilaikiusios lietaus duobės 1,8 milijardo metų senumo uolienose pietvakarinėje Grenlandijoje.