Предкамбрийска геохронология

Палеоклиматичните

Еволюция на атмосферата и океана

По време на дългия ход на докембрийското време климатичните условия на Земята значително се променят. Доказателство за това може да се види в утаения запис, който документира значителни промени в състава на атмосферата и океаните във времето.

Окисление на атмосферата

Земята почти сигурно притежаваше редуцираща атмосфера преди преди 2,5 милиарда години. Слънчевата радиация произведени органични съединения от намаляване газове-метан (CH ₄) и амоняк (NH ₃). Минералите уранинит (UO ₂) и пирит (FeS ₂₎) лесно се унищожават в окислителна атмосфера; потвърждение за редуцираща атмосфера се осигурява от неокислени зърна на тези минерали в 3,0 милиарда години наносни седименти. Въпреки това, наличието на много видове нишковидни микрофосили, датирани преди 3.45 милиарда години в черешите на района на Пилбара, предполага, че фотосинтезата е започнала да отделя кислород в атмосферата по това време. Наличието на фосилни молекули в клетъчните стени на 2,5 милиарда годишно синьо-зелени водорасли (цианобактерии) установява съществуването на редки кислород-произвеждащи организми към този период.

Океаните на Архейския еон (преди 4,0 до 2,5 милиарда години) съдържаха много желязо, добито от вулкани (Fe ²⁺), което се депозира като хематит (Fe ₂ O ₃) във ВИФ-ове. Кислородът, който комбинираше желязото, беше осигурен като отпадъчен продукт на цианобактериалния метаболизъм. Голям взрив в отлагането на BIF от 3,1 милиарда до 2,5 милиарда години - връх преди 2,7 милиарда години - изчисти океаните от желязо. Това даде възможност нивото на кислород в атмосферата да се увеличи значително. Към момента на широко разпространената поява на еукариоти преди 1,8 милиарда години концентрацията на кислород е нараснала до 10 процента от настоящото атмосферно ниво (PAL). Тези сравнително високи концентрации бяха достатъчни за окислително изветряне, което се доказва от богати на хематити изкопаеми почви (палеозоли) и червени легла (пясъчници с кварцови зърна, покрити с хематит). Втори основен пик, който повиши нивата на атмосферния кислород до 50 процента PAL, беше достигнат преди 600 милиона години. Тя се обозначава с първата поява на животните (метазои), изискващи достатъчно кислород за производството на колаген и последващото образуване на скелети. Освен това, в стратосферата по време на Докембрия, свободният кислород започва да образува слой озон (O ₃), който в момента действа като защитен щит срещу ултравиолетовите лъчи на Слънцето.

Развитие на океана

Произходът на земните океани е възникнал по-рано от този на най-старите утаени скали. Седиментите на 3,85 милиарда години в Isua в западна Гренландия съдържат BIF, които се отлагат във вода. Тези седименти, които включват абразирани детритни цирконови зърна, които показват воден транспорт, са взаимосвързани с базалтови лави с конструкции на възглавници, които се образуват, когато лавите се екструдират под вода. Стабилността на течната вода (тоест непрекъснатото й присъствие на Земята) предполага, че температурите на повърхностната морска вода са били сходни с тези на настоящето.

Разликите в химичния състав на археологическите и протерозойските утаечни скали сочат два различни механизма за контрол на състава на морската вода между двата докембрийски еона. По време на Архея съставът на морската вода е повлиян предимно от изпомпването на водата през базалтовата океанска кора, каквато се среща днес в океанските центрове за разпространение. За разлика от това, по време на протерозоя, контролиращият фактор е речното изтичане от стабилните континентални граници, което за първи път се развива след 2,5 милиарда години. Днешните океани поддържат нивата си на соленост чрез баланс между солите, доставяни чрез сладководен отток от континентите, и отлагането на минерали от морската вода.

Климатични условия

Основен фактор, контролиращ климата по време на Докембрия, е тектонското разположение на континентите. Във времена на формиране на суперконтиненти (преди 2,5 милиарда, 2,1 до 1,8 милиарда и 1,0 милиарда до 900 милиона години) общият брой вулкани е бил ограничен; имаше няколко островни дъги (дълги извити островни вериги, свързани с интензивна вулканична и сеизмична активност), а общата дължина на океанските разпространяващи се хребети беше сравнително къса. Този относителен недостиг на вулкани доведе до ниски емисии на въглероден диоксид с парникови газове (CO ₂). Това допринесе за ниските повърхностни температури и обширните заледения. За разлика от това, във времена на разпадане на континенталния континент, което доведе до максимални темпове на разпространение и поглъщане на морското дъно (при 2,3 до 1,8 милиарда, 1,7 до 1,2 милиарда и преди 800 до 500 милиона години), имаше много емисии на CO ₂ от многобройни вулкани в океански хребети и островни дъги. Атмосферният парников ефект беше засилен, затопляйки земната повърхност и отледенения отсъства. Тези последни условия важат и за Архейския еон преди формирането на континентите.

Температура и валежи

Откриването на морски седименти и възглавнични лави на 3.85 милиарда години в Гренландия показва наличието на течна вода и предполага повърхностна температура над 0 ° C (32 ° F) по време на ранната част от времето на предкамбрийското време. Наличието на 3,5-милиардни годишни строматолити в Австралия предполага повърхностна температура от около 7 ° C (45 ° F). Изключителните парникови условия в Архей, причинени от повишени атмосферни нива на въглероден диоксид от интензивен вулканизъм (изливане на лава от подводни пукнатини) поддържат повърхностните температури достатъчно високи за развитието на живота. Те противодействаха на намалената слънчева светимост (темп на общия изход на енергия от Слънцето), който варираше от 70 до 80 процента от настоящата стойност. Без тези екстремни парникови условия течната вода нямаше да се появи на земната повърхност.

За разлика от тях, директни доказателства за валежи в геоложкия запис са много трудни за намиране. Някои ограничени доказателства са предоставени от добре запазени дъждовни ями в 1,8-милиардни години на възраст скали в югозападната част на Гренландия.