Proterozoi Eon địa hóa

Proterozoic Eon, người trẻ hơn trong hai bộ phận của thời kỳ tiền văn hóa, người già hơn là Archean Eon. Protonzoic Eon đã mở rộng từ 2,5 tỷ lên 541 triệu năm trước và thường được chia thành Paleoproterozoi (2,5 tỷ đến 1,6 tỷ năm trước), Mesoproterozoi (1,6 tỷ đến 1 tỷ năm trước) và Neoproterozoi (1 tỷ đến 541 triệu năm trước) thời đại. Đá Proterozoi đã được xác định trên tất cả các lục địa và thường tạo thành nguồn quặng kim loại quan trọng, đáng chú ý là sắt, vàng, đồng, urani và niken. Trong thời kỳ Proterozoi, bầu khí quyển và đại dương đã thay đổi đáng kể. Các đá proterozoi chứa nhiều dấu vết xác định của các dạng sống nguyên thủy, các dấu tích hóa thạch của vi khuẩn và tảo xanh lam, cũng như các động vật phụ thuộc oxy đầu tiên, hệ động vật Ediacara.

Precambrian: Các loại đá Proterozoi

Những gì đã xảy ra về mặt địa chất tại thời điểm ranh giới Archean-Proterozoi 2,5 tỷ năm trước là không chắc chắn. Dường như đã có một khoảng thời gian

Oxy là sản phẩm phụ của quá trình quang hợp. Oxy tự do trong khí quyển tăng đáng kể do kết quả của hoạt động sinh học trong Proterozoi. Thời kỳ thay đổi quan trọng nhất xảy ra giữa 2,3 tỷ và 1,8 tỷ năm trước khi oxy tự do bắt đầu tích tụ trong khí quyển. Mức oxy dao động trong thời gian này, trùng với thời kỳ lắng đọng cực đại của các thành tạo sắt dải, loại bỏ oxy dư thừa từ khí quyển trên toàn thế giới. Sắt sắt (Fe ²⁺) trong các đại dương kết hợp với oxy trong khí quyển và sau khi oxy hóa thành Fe ₂ O ₃, kết tủa dưới dạng hematit khoáng dưới đáy đại dương. Hoạt động sinh học tiếp tục cho phép nồng độ oxy trong khí quyển tăng lên.

Vào thời điểm sinh vật nhân chuẩn được thiết lập trong môi trường, áp suất oxy trong khí quyển đã tăng từ giá trị thấp lên khoảng 10% mức khí quyển hiện tại (PAL). Sinh vật nhân chuẩn Megascopic xuất hiện lần đầu tiên khoảng 2,3 tỷ năm trước và trở nên phổ biến vào khoảng 1,8 tỷ năm trước. Sinh vật nhân chuẩn sử dụng một hình thức hô hấp và chuyển hóa oxy hóa; chúng có một nhân trung tâm có thể phân tách thành các tế bào giới tính riêng biệt, và vì vậy lần đầu tiên một mã di truyền hỗn hợp và biến đổi có thể được truyền cho các thế hệ trẻ.

Các sinh vật sơ khai trên Trái đất phát triển dễ dàng nhất ở vùng nước nông ở rìa lục địa. Môi trường thềm lục địa ổn định như vậy, rất hiếm ở Archean, được phát triển sau 2,5 tỷ năm trước, tạo điều kiện cho sự phát triển của các sinh vật quang hợp và do đó sản xuất oxy. Bằng chứng về sự gia tăng nhanh chóng của hàm lượng oxy bao gồm sự xuất hiện đầu tiên trên rìa lục địa của đá sa thạch đỏ. Màu sắc của chúng là do lớp phủ của các hạt thạch anh với hematit. Bằng chứng khác được cung cấp bởi sự xuất hiện của các lớp đất hóa thạch giàu hematit có niên đại khoảng 2,5 tỷ năm trước. Sự hình thành của những chiếc giường này phù hợp với sự gia tăng mạnh mẽ của áp suất oxy lên 0,1 bầu khí quyển (100 millibar) trong khoảng từ 2,2 tỷ đến 2,0 tỷ năm trước.

Khoảng 600 triệu đến 543 triệu năm trước, hệ động vật Ediacara đa bào đã xuất hiện; đây là những metazoans đầu tiên (động vật được tạo thành từ nhiều loại tế bào) cần oxy để phát triển. Hệ động vật Ediacara thân mềm là tiền thân của các sinh vật có bộ xương, sự xuất hiện của nó đánh dấu sự kết thúc của Proterozoi và sự khởi đầu của Eero Phanerozoic.

Lịch sử của Proterozoi Eon bị chi phối bởi sự hình thành và tan vỡ của siêu lục địa. Vào thời của ranh giới Archean-Proterozoi cách đây khoảng 2,5 tỷ năm, nhiều miệng núi lửa nhỏ (phần bên trong ổn định của các lục địa) do các vòng cung đảo thống trị đã kết lại thành một vùng đất rộng lớn, hoặc siêu lục địa. Sự tan vỡ của vùng đất này được chỉ ra bởi sự xâm nhập của các khối đá dolerit xuyên lục địa (một loại đá lửa hạt mịn) trong giai đoạn 2,4 tỷ đến 2,2 tỷ năm trước. Những con đê này là kết quả của việc đặt các lớp phủ lên trên lớp vỏ lục địa. Đây là nguyên nhân cơ bản của sự tan vỡ của siêu lục địa ban đầu. Trong khoảng thời gian từ 2,1 tỷ đến 1,8 tỷ năm trước, những mảnh vỡ này lại kết hợp lại, bằng kiến ​​tạo va chạm, thành một siêu lục địa mới có tên Columbia. Các quá trình kiến ​​tạo mảng hiện đại đã hoạt động ít nhất 2,1 tỷ đến 2,0 tỷ năm trước, như được thể hiện bởi hai trong số các ophiolit được bảo tồn tốt nhất trên thế giới (mảnh vỡ của vỏ đại dương), nằm trong khu phức hợp Purtuniq ở Labrador và khu phức hợp Jourma ở Phần Lan. Sự phân mảnh của Columbia đã tạo ra nhiều lục địa nhỏ hơn mà cuối cùng đã tập hợp thành một siêu lục địa khác, hoặc một nhóm gồm nhiều mảnh lục địa lớn gần nhau, khoảng 1 tỷ năm trước. Tập hợp này được gọi là Rodinia.

Rodinia bị xâm nhập bởi nhiều đê bazan sau 1,0 tỷ năm trước. Những con đê này đã góp phần vào sự phân mảnh của siêu lục địa và có liên quan đến sự hình thành của Đại dương Iapetus khoảng 600 triệu năm trước. Các dấu hiệu khác của hoạt động chùm và sự phá vỡ lục địa là những đống bazan và súng trường xuyên lục địa rộng lớn. Một ví dụ điển hình là Keweenawan Rift 1,1 tỷ năm tuổi ở Bắc Mỹ kéo dài từ Michigan qua Hồ Superior đến Kansas. rạn nứt này, đó là 2.000 km (khoảng 1.200 dặm) dài 160 km (100 dặm) rộng, chứa một đống bazan dung nham 25 km (khoảng 16 dặm) dày.

Nhiều vành đai núi được hình thành trong Proterozoi, đặc biệt là trong khoảng thời gian từ 2,1 đến 1,8 tỷ, 1,3 và 1,0 tỷ, và 800 và 500 triệu năm trước, liên quan đến sự vỡ của siêu lục địa và sự va chạm sau đó của các mảnh vỡ của chúng. Các lưu vực đại dương mới được tạo ra bởi sự rạn nứt của các lục địa và sau đó đã bị phá hủy trong các khu vực hút chìm tương tự như ở Nhật Bản thời hiện đại. Việc đóng cửa các đại dương này đã cho phép các khối lục địa va chạm, tạo ra các vành đai núi lớn như vành đai Grenville ở phía đông Bắc Mỹ. vành đai này, đó là 1,3-1,0 tỷ năm tuổi và 4.000 km (khoảng 2.500 dặm) dài, rất giống trong xứ dãy núi Himalaya được hình thành trong thời gian địa chất gần đây. Các vành đai núi Proterozoi lớn khác được tạo ra bởi các vụ va chạm lục địa bao gồm Wopmay Orogen ở tây bắc Canada (2,1 tỷ năm tuổi), Trans-Hudson ở Canada (1,8 tỷ năm tuổi), Svecofennian ở Phần Lan (1,9 đến 1,8 tỷ năm tuổi), Nguồn gốc Ketilidian (1,8 tỷ năm tuổi) ở phía tây nam Greenland, và các vành đai Braziliano, Namibian và Mozambique, tất cả đều khoảng 900 đến 500 triệu năm tuổi. Ngược lại, các vành đai núi như Birimian 2,1 tỷ năm tuổi ở Tây Phi và vành đai 1 tỷ năm đến 500 triệu năm của Khiên Ả Rập-Nubian được phát triển bằng việc bổ sung vật liệu mới phần lớn có nguồn gốc từ lớp phủ của Trái đất. Do đó, chúng bao gồm nhiều vòng cung đảo tương tự như ở Nhật Bản hiện đại cũng như nhiều chuỗi ophiolite.

Nhiều lưu vực Phanerozoic chứa các đống trầm tích dày và nằm một phần hoàn toàn trên đỉnh đai núi Proterozoi, che khuất các mối quan hệ địa chất tiềm ẩn. Một số vành đai núi Phanerozoic như dãy Hy Mã Lạp Sơn chứa các khối đá Proterozoi có kích thước hàng chục km đã được làm lại rất nhiều bởi hoạt động kiến ​​tạo sau này.