Prekambriyen jeokronoloji

paleoiklim

Atmosferin ve okyanusun evrimi

Prekambriyen zamanının uzun seyri boyunca, Dünya'nın iklim koşulları önemli ölçüde değişti. Bunun kanıtı, zaman içinde atmosferin ve okyanusların bileşimindeki kayda değer değişiklikleri belgeleyen tortul kayıtta görülebilir.

Atmosferin oksijenlenmesi

Dünya, 2,5 milyar yıl önce neredeyse kesinlikle azalan bir atmosfere sahipti. Güneşin radyasyon gazları-metan (CH indirgeyici organik bileşikler üretilmiştir ₄) ve amonyak (NH ₃). Mineraller Uraninit (UO ₂) ve pirit (FeS ₂) oksitleyici bir atmosferde kolayca yok edilebilir; indirgeyici bir atmosferin teyidi, 3.0 milyar yıllık sedimanlarda bu minerallerin oksitlenmemiş taneleri ile sağlanır. Bununla birlikte, Pilbara bölgesinin çörtlerinde 3.45 milyar yıl önce tarihlendirilmiş birçok çeşit filamentli mikrofosilin varlığı, fotosentezin o zamana kadar atmosfere oksijen salmaya başladığını göstermektedir. 2.5 milyar yıllık mavi-yeşil alglerin (siyanobakteriler) hücre duvarlarında fosil moleküllerinin varlığı, o zamana kadar nadir oksijen üreten organizmaların varlığını tesis eder.

Arkeyan (4.0 milyar ila 2.5 yıl önce) ve Okyanus çok volkanik türetilmiş demir demir (Fe ihtiva ²⁺ hematit çökelmiştir), (Fe ₂ O ₃ BIFS olarak). Demir demiri birleştiren oksijen, siyanobakteriyel metabolizmanın bir atık ürünü olarak sağlandı. 3.1 milyar ila 2.5 milyar yıl önce (yaklaşık 2.7 milyar yıl önce zirve yapan) BIF'lerin birikmesinde büyük bir patlama demir demir okyanuslarını temizledi. Bu, atmosferik oksijen seviyesinin önemli ölçüde artmasını sağladı. 1.8 milyar yıl önce ökaryotların yaygın olarak ortaya çıkmasıyla, oksijen konsantrasyonu mevcut atmosfer seviyesinin (PAL) yüzde 10'una yükselmişti. Bu nispeten yüksek konsantrasyonlar, hematit açısından zengin fosil topraklar (paleosoller) ve kırmızı yataklar (hematit kaplı kuvars taneleri olan kumtaşları) ile kanıtlandığı gibi oksidatif ayrışmanın gerçekleşmesi için yeterliydi. Atmosferik oksijen seviyelerini yüzde 50 PAL'a yükselten ikinci büyük zirveye 600 milyon yıl önce ulaşıldı. Kolajen üretimi ve daha sonra iskelet oluşumu için yeterli oksijen gerektiren hayvan yaşamının ilk görünümü (metazoanlar) ile belirtildi. Ayrıca, Precambrian sırasında stratosferde, serbest oksijen şu anda Güneş'in ultraviyole ışınlarına karşı koruyucu bir kalkan görevi gören bir ozon tabakası (O ₃) oluşturmaya başladı.

Okyanusun gelişimi

Dünya okyanuslarının kökeni en eski tortul kayaçlardan daha önce ortaya çıkmıştır. Batı Grönland'daki Isua'daki 3,85 milyar yıllık tortular, suda biriken BIF'leri içerir. Su taşınmasını gösteren aşınmış detrital zirkon taneleri içeren bu çökeltiler, lavlar su altında ekstrüde edildiğinde oluşan yastık yapıları ile bazaltik lavlarla birbirine bağlıdır. Sıvı suyun dengesi (yani Dünya'daki sürekli varlığı), yüzey deniz suyu sıcaklıklarının günümüzdekilere benzer olduğunu ima eder.

Archean ve Proterozoic sedimanter kayaçların kimyasal bileşimindeki farklılıklar, iki Prekambriyen eons arasındaki deniz suyu bileşimini kontrol etmek için iki farklı mekanizmaya işaret eder. Archean sırasında, deniz suyu bileşimi, esas olarak, bugün okyanus yayılma merkezlerinde olduğu gibi, bazaltik okyanus kabuğundan su pompalanmasından etkilenmiştir. Buna karşılık, Proterozoik sırasında, kontrol faktörü, ilk olarak 2,5 milyar yıl önce gelişen istikrarlı kıtasal sınırlardan nehir akıntısıydı. Günümüz okyanusları tuzluluk seviyelerini kıtalardan gelen tatlı su akışı ile verilen tuzlar ile deniz suyundan minerallerin birikmesi arasındaki dengeyle koruyor.

İklim koşulları

Prekambriyen sırasında iklimi kontrol eden önemli bir faktör, kıtaların tektonik düzeniydi. Süper kıta oluşumu sırasında (2.5 milyar, 2.1 ila 1.8 milyar ve 1.0 milyar ila 900 milyon yıl önce) toplam volkan sayısı sınırlıydı; az sayıda ada yayı (yoğun volkanik ve sismik aktivite ile ilişkili uzun, kavisli ada zincirleri) vardı ve okyanus yayılma sırtlarının toplam uzunluğu nispeten kısaydı. Volkanların bu nispi kıtlığı, sera gazı karbondioksit (CO ₂) emisyonlarının düşük olmasına neden oldu. Bu, düşük yüzey sıcaklıklarına ve geniş buzullaşmalara katkıda bulunmuştur. Buna karşılık, maksimum deniz tabanı yayılımı ve yitimi oranlarına yol açan kıtaların parçalandığı zamanlarda (2.3 ila 1.8 milyar, 1.7 ila 1.2 milyar ve 800 ila 500 milyon yıl önce), çok sayıda volkandan yüksek CO ₂ emisyonları vardı okyanus sırtlar ve ada yayları. Atmosferik sera etkisi artırıldı, Dünya'nın yüzeyi ısındı ve buzlanma yoktu. Bu son koşullar, kıtaların oluşumundan önce Archean Eon için de geçerlidir.

Sıcaklık ve yağış

Grönland'da 3.85 milyar yıllık deniz sedimanları ve yastık lavlarının bulunması, sıvı suyun varlığını gösterir ve Prekambriyen döneminin erken döneminde 0 ° C'nin (32 ° F) üzerinde bir yüzey sıcaklığı anlamına gelir. Avustralya'da 3,5 milyar yıllık stromatolitlerin varlığı, yaklaşık 7 ° C (45 ° F) yüzey sıcaklığına işaret eder. Archean'da yoğun volkanizmden (lavın çatlaklarından lav akması) yüksek atmosferik karbondioksit seviyelerinin neden olduğu aşırı sera koşulları, yüzey sıcaklıklarını yaşamın evrimi için yeterince yüksek tuttu. Mevcut değerin yüzde 70 ila 80'i arasında değişen azaltılmış güneş parlaklığına (Güneş'ten toplam enerji çıkış oranı) karşı koydular. Bu aşırı sera koşulları olmasaydı, Dünya yüzeyinde sıvı su olmazdı.

Buna karşılık, jeolojik kayıtlardaki yağışların doğrudan kanıtlarını bulmak çok zordur. Grönland'ın güneybatısındaki 1.8 milyar yıllık kayalarda iyi korunmuş yağmur çukurları ile sınırlı sayıda kanıt sağlanmıştır.