paleoklima
Evolusjonen av atmosfæren og havet
I løpet av det lange prekambriske tidsrommet endret de klimatiske forholdene på jorden seg betydelig. Bevis for dette kan sees i den sedimentære posten, som dokumenterer betydelige endringer i atmosfæren og havets sammensetning over tid.
Oksygenering av atmosfæren
Jorden hadde nesten helt sikkert en reduserende atmosfære før for 2,5 milliarder år siden. Solens stråling frem organiske forbindelser fra reduksjonsgassene-metan (CH 4) og ammoniakk (NH 3). Mineralene uraninitt (UO 2) og pyritt (FeS 2)) blir lett ødelagt i en oksiderende atmosfære; Bekreftelse av reduserende atmosfære er gitt av uoksidiserte korn av disse mineralene i 3,0 milliarder år gamle sedimenter. Tilstedeværelsen av mange typer filamentøse mikrofossiler datert til 3,45 milliarder år siden i chertene i Pilbara-regionen antyder imidlertid at fotosyntesen hadde begynt å frigjøre oksygen i atmosfæren på den tiden. Tilstedeværelsen av fossile molekyler i celleveggene til 2,5 milliarder år gamle blågrønne alger (cyanobakterier) etablerer eksistensen av sjeldne oksygenproduserende organismer i den perioden.
Havene arkeikum Eon (4,0 til 2,5 milliarder år siden) inneholdt mye vulkansk-avledet toverdig jern (Fe 2+), som ble avsatt i form av hematitt (Fe 2 O 3) i BIFS. Oksygenet som kombinerte jernholdig jern ble gitt som et avfallsprodukt av cyanobakteriell metabolisme. Et stort utbrudd i deponeringen av BIF for 3,1 milliarder til 2,5 milliarder år siden - med topp for rundt 2,7 milliarder år siden - ryddet havene av jernholdig jern. Dette gjorde at det atmosfæriske oksygennivået kunne øke betydelig. På det tidspunktet hvor eukaryoter ble utbredt for 1,8 milliarder år siden, hadde oksygenkonsentrasjonen steget til 10 prosent av det nåværende atmosfæriske nivået (PAL). Disse relativt høye konsentrasjonene var tilstrekkelige til at oksidativ forvitring kunne finne sted, noe som fremgår av hematittrik fossil jord (paleosoler) og røde senger (sandsteiner med hematittbelagte kvartskorn). En andre største topp, som økte atmosfærens oksygennivå til 50 prosent PAL, ble nådd for 600 millioner år siden. Det ble betegnet ved det første utseendet av dyreliv (metazoans) som krever tilstrekkelig oksygen for produksjon av kollagen og den påfølgende dannelsen av skjelett. Videre i stratosfæren under det precambrian begynte fritt oksygen å danne et lag med ozon (O 3), som for tiden fungerer som et beskyttende skjold mot solens ultrafiolette stråler.
Utvikling av havet
Opprinnelsen til jordens hav skjedde tidligere enn for de eldste sedimentære bergartene. De 3,85 milliarder år gamle sedimentene ved Isua på Vest-Grønland inneholder BIF som ble avsatt i vann. Disse sedimentene, som inkluderer skrapede detritale zirkonkorn som indikerer vanntransport, er innblandet i basaltiske lavas med pute-strukturer som dannes når lavas ekstruderes under vann. Stabiliteten til flytende vann (det vil si kontinuerlig tilstedeværelse på Jorden) innebærer at sjøvannstemperaturene på overflaten var lik de nåværende.
Forskjeller i den kjemiske sammensetningen av arke- og proterozoiske sedimentære bergarter peker på to forskjellige mekanismer for å kontrollere sjøvannssammensetning mellom de to prekambriske eonene. Under det arkeiske ble sjøvannssammensetningen først og fremst påvirket av pumping av vann gjennom basaltisk havskorpe, slik som forekommer i dag ved oseaniske spredningssentre. Derimot, under Proterozoic, var den kontrollerende faktoren elveutslipp av stabile kontinentale marginer, som først utviklet seg etter 2,5 milliarder år siden. De nåværende havene opprettholder saltholdighetsnivået ved en balanse mellom salter levert av ferskvannavrenning fra kontinentene og avsetning av mineraler fra sjøvann.
Klimatiske forhold
En viktig faktor for å kontrollere klimaet under det precambrian var kontinentens tektoniske arrangement. I tider med dannelse av superkontinent (for 2,5 milliarder, 2,1 til 1,8 milliarder og 1,0 milliarder til 900 millioner år siden) var det totale antallet vulkaner begrenset; det var få øybuer (lange, buede øykjeder assosiert med intens vulkansk og seismisk aktivitet), og den samlede lengden på oseaniske spredningsrygger var relativt kort. Denne relative mangelen på vulkaner resulterte i lave utslipp av klimagass karbondioksid (CO 2). Dette bidro til lave overflatetemperaturer og omfattende isdannelser. I motsetning til i perioder med kontinental sammenbrudd, noe som førte til maksimale spredning og underkjøring av havbunnen (for 2,3 til 1,8 milliarder, 1,7 til 1,2 milliarder og 800 til 500 millioner år siden), var det høye utslipp av CO 2 fra mange vulkaner i havrygger og øybuer. Den atmosfæriske drivhuseffekten ble forbedret, varmer jordas overflate, og isdannelse var fraværende. Disse sistnevnte forhold gjaldt også den arkeiske Eon før dannelsen av kontinenter.
Temperatur og nedbør
Oppdagelsen av 3,85 milliarder år gamle marine sedimenter og pute-lavas på Grønland indikerer eksistensen av flytende vann og innebærer en overflatetemperatur over 0 ° C (32 ° F) i løpet av den tidlige delen av den prekambriske tiden. Tilstedeværelsen av 3,5 milliarder år gamle stromatolitter i Australia antyder en overflatetemperatur på omtrent 7 ° C (45 ° F). Ekstreme drivhusforhold i det arkeiske forårsaket av forhøyede atmosfæriske nivåer av karbondioksid fra intens vulkanisme (effusjon av lava fra undersjøiske sprekker) holdt overflatetemperaturer høye nok til å utvikle liv. De motvirket den reduserte sollysets styrke (hastigheten på den totale energiproduksjonen fra solen), som varierte fra 70 til 80 prosent av nåverdien. Uten disse ekstreme drivhusforholdene, ville ikke flytende vann ha oppstått på jordas overflate.
I motsetning til dette er direkte bevis på nedbør i den geologiske referansen svært vanskelig å finne. Noen begrensede bevis har blitt gitt av godt bevarte regngroper i 1,8 milliarder år gamle bergarter i det sørvestlige Grønland.
