Predkambrická geochronológia

Paleoklimatologické

Vývoj atmosféry a oceánu

Počas dlhého obdobia predkambrického obdobia sa klimatické podmienky Zeme výrazne zmenili. Dôkazom toho je sedimentárny záznam, ktorý dokumentuje značné zmeny v zložení atmosféry a oceánov v priebehu času.

Kyslík v atmosfére

Pred takmer 2,5 miliardami rokov mala Zem takmer určite redukčnú atmosféru. Slnečné žiarenie vytvorené organické zlúčeniny s redukčnými plynmi-metánu (CH ₄) a amoniak (NH ₃). Minerály uraninit (UO ₂) a pyrit (FeS ₂₎) sa ľahko ničia v oxidačnej atmosfére; Potvrdením redukčnej atmosféry sú neoxidované zrná týchto minerálov v sedem miliárd rokov starých sedimentoch. Prítomnosť mnohých druhov vláknitých mikrofosíl z obdobia pred 3,45 miliardami rokov v chradoch oblasti Pilbara však naznačuje, že fotosyntéza začala v tom čase uvoľňovať kyslík do atmosféry. Prítomnosť fosílnych molekúl v bunkových stenách 2,5 miliardy rokov starých modrozelených rias (cyanobaktérie) dokazuje existenciu vzácnych organizmov produkujúcich kyslík do tohto obdobia.

Oceány Archean Eon (pred 4,0 2,5 miliardy rokov) obsahoval mnoho sopečný odvodený množstvo železa (Fe ²⁺), ktorý bol uložený ako hematit (Fe ₂ O ₃) v BIFs. Kyslík, ktorý kombinoval železné železo, sa poskytoval ako odpadový produkt metabolizmu cyanobaktérií. Najväčší výbuch pri ukladaní BIF z 3,1 miliardy na 2,5 miliardy rokov - vrcholiaci asi pred 2,7 miliardami rokov - vyčistil oceány železného železa. To umožnilo výrazne zvýšiť hladinu atmosférického kyslíka. V čase rozšíreného výskytu eukaryotov pred 1,8 miliardami rokov sa koncentrácia kyslíka zvýšila na 10 percent súčasnej atmosferickej úrovne (PAL). Tieto relatívne vysoké koncentrácie boli dostatočné na oxidačné poveternostné podmienky, čo dokazujú fosílne pôdy bohaté na hematit (paleosoly) a červené postele (pieskovce s kremennými zrnami potiahnutými hematitom). Druhý hlavný vrchol, ktorý zvýšil hladiny atmosférického kyslíka na 50 percent PAL, sa dosiahol pred 600 miliónmi rokov. To sa vyznačovalo prvým výskytom života zvierat (metazoány), ktoré si vyžadovali dostatok kyslíka na produkciu kolagénu a následnú tvorbu kostry. Okrem toho vo stratosfére počas prekkambrienu začal voľný kyslík tvoriť vrstvu ozónu (O ₃), ktorá v súčasnosti pôsobí ako ochranný štít pred ultrafialovými lúčmi Slnka.

Vývoj oceánu

Pôvod pozemských oceánov sa vyskytoval skôr ako najstarších sedimentárnych hornín. Sedimenty 3,85 miliárd rokov staré v Isua v západnom Grónsku obsahujú BIF, ktoré boli uložené vo vode. Tieto sedimenty, ktoré zahŕňajú obrúsené detritové zirkónové zrná, ktoré indikujú transport vody, sú vzájomne preplietané čadičovými lávami s vankúšovými štruktúrami, ktoré sa tvoria pri pretláčaní lávy pod vodou. Stabilita tekutej vody (tj jej nepretržitá prítomnosť na Zemi) naznačuje, že teploty povrchovej morskej vody boli podobné tým, ktoré sú v súčasnosti.

Rozdiely v chemickom zložení archanských a proterozoických sedimentárnych hornín poukazujú na dva rôzne mechanizmy na reguláciu zloženia morskej vody medzi dvoma predkambrickými eónmi. Počas arménskeho obdobia bolo zloženie morskej vody primárne ovplyvňované čerpaním vody bazaltickou oceánskou kôrou, ako sa to dnes vyskytuje v strediskách oceánskeho šírenia. Naopak, počas proterozoika bolo rozhodujúcim faktorom prietok rieky mimo stabilné kontinentálne okraje, ktorý sa prvýkrát vyvinul po 2,5 miliardách rokov. Dnešné oceány si udržiavajú úroveň slanosti rovnováhou medzi soľami dodávanými sladkovodným odtokom z kontinentov a ukladaním minerálov z morskej vody.

Klimatické podmienky

Hlavným faktorom, ktorý ovplyvňoval klímu počas Predkambrianu, bolo tektonické usporiadanie kontinentov. V období superkontinentálnej formácie (pred 2,5 miliardami, 2,1 až 1,8 miliardami a 1,0 miliardami až 900 miliónmi rokov) bol celkový počet sopiek obmedzený; bolo len málo ostrovných oblúkov (dlhé, zakrivené ostrovné reťazce spojené s intenzívnou sopečnou a seizmickou aktivitou) a celková dĺžka hrebeňov rozširujúcich oceán bola pomerne krátka. Táto relatívny nedostatok sopiek za následok nízke emisie skleníkových plynov oxidu uhličitého (CO ₂). To prispelo k nízkym teplotám povrchu a rozsiahlym zaľadneniam. Naopak, v čase kontinentálneho rozpadu, ktorý viedol k maximálnym mieram šírenia a útlmu morského dna (pred 2,3 až 1,8 miliárd, 1,7 až 1,2 miliardy a pred 800 až 500 miliónmi rokov), boli z mnohých sopiek vysoké emisie CO _2. v oceánskych hrebeňoch a ostrovných oblúkoch. Atmosférický skleníkový efekt sa zlepšil, zahrievanie zemského povrchu a neprítomnosť zaľadnenia. Tieto posledné uvedené podmienky sa uplatňovali aj na Archean Eon pred vytvorením kontinentov.

Teplota a zrážky

Objav 3,85 miliárd rokov starých morských sedimentov a vankúšov z vankúša naznačuje, že existuje tekutá voda a naznačuje povrchovú teplotu vyššiu ako 0 ° C (32 ° F) počas skorej časti predkambrického času. Prítomnosť 3,5 miliardy rokov starých stromatolitov v Austrálii naznačuje povrchovú teplotu asi 7 ° C (45 ° F). Extrémne skleníkové podmienky v Archeane spôsobené zvýšenými atmosférickými hladinami oxidu uhličitého z intenzívneho vulkanizmu (vytekanie lávy z ponorkových puklín) udržiavali povrchové teploty dostatočne vysoké na vývoj života. Proti zníženej slnečnej svietivosti (miera celkového energetického výkonu zo Slnka), ktorá sa pohybovala v rozmedzí od 70 do 80 percent súčasnej hodnoty. Bez týchto extrémnych skleníkových podmienok by tekutá voda nenastala na zemskom povrchu.

Naopak, priame dôkazy o zrážkach v geologickom zázname je veľmi ťažké nájsť. Niektoré dobre dokázané dôkazy o dobre zachovaných dažďových jamách v 1,8 miliárdročných skalách v juhozápadnom Grónsku.