Paleoclimate
วิวัฒนาการของบรรยากาศและมหาสมุทร
ในช่วงเวลาที่ยาวนานของ Precambrian สภาพภูมิอากาศของโลกเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก หลักฐานนี้สามารถเห็นได้ในบันทึกตะกอนซึ่งเอกสารการเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้อย่างน่าประทับใจในองค์ประกอบของบรรยากาศและมหาสมุทรในช่วงเวลา
ออกซิเจนในบรรยากาศ
โลกเกือบจะมีชั้นบรรยากาศลดน้อยลงก่อน 2.5 พันล้านปีก่อน รังสีของดวงอาทิตย์สร้างสารประกอบอินทรีย์จากการลดก๊าซมีเทน (CH 4) และแอมโมเนีย (NH 3) แร่ uraninite (UO 2) และ pyrite (FeS 2)) ถูกทำลายได้ง่ายในบรรยากาศออกซิไดซ์ การยืนยันของบรรยากาศที่ลดลงนั้นได้มาจากแร่ที่ไม่ผ่านการตกตะกอนของตะกอนเหล่านี้ในตะกอน 3.0 พันล้านปี อย่างไรก็ตามการปรากฏตัวของซากดึกดำบรรพ์ไมโครฟิวชั่นหลายประเภทเมื่อวันที่ 3.45 พันล้านปีก่อนในโบสถ์ของภูมิภาค Pilbara แสดงให้เห็นว่าการสังเคราะห์ด้วยแสงได้เริ่มปล่อยออกซิเจนออกสู่บรรยากาศในเวลานั้น การปรากฏตัวของโมเลกุลฟอสซิลในผนังเซลล์ของสาหร่ายสีน้ำเงินแกมเขียว 2.5 พันล้านปี (ไซยาโนแบคทีเรีย) สร้างการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตที่ผลิตออกซิเจนหายากในช่วงเวลานั้น
มหาสมุทรของ Archean Eon (4.0 ถึง 2.5 พันล้านปีก่อน) มีธาตุเหล็กที่ได้มาจากภูเขาไฟ (Fe 2+) ซึ่งถูกสะสมเป็น hematite (Fe 2 O 3) ใน BIFs ออกซิเจนที่รวมกับเหล็กเหล็กนั้นเป็นของเสียจากการเผาผลาญไซยาโนแบคทีเรีย การระเบิดครั้งใหญ่ในการทับถมของ BIF จาก 3.1 พันล้านถึง 2.5 พันล้านปีก่อนจุดสูงสุดเมื่อประมาณ 2.7 พันล้านปีที่ผ่านมาเป็นการกวาดล้างมหาสมุทรเหล็กเหล็ก สิ่งนี้ทำให้ระดับออกซิเจนในบรรยากาศเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เมื่อเวลาที่ยูคาริโอตปรากฎตัวขึ้นอย่างกว้างขวางเมื่อ 1.8 พันล้านปีก่อนความเข้มข้นของออกซิเจนเพิ่มขึ้นเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ของระดับบรรยากาศในปัจจุบัน (PAL) ความเข้มข้นที่ค่อนข้างสูงเหล่านี้เพียงพอสำหรับการผุกร่อนออกซิเดชั่นที่จะเกิดขึ้นดังที่เห็นได้จากฟอสซิลที่อุดมไปด้วยแร่ออกไซด์ (paleosols) และเตียงสีแดง (หินทรายที่มีเม็ดผลึกเคลือบออกไซด์ออกไซด์) จุดสูงสุดที่สำคัญอันดับสองซึ่งเพิ่มระดับออกซิเจนในบรรยากาศเป็น 50 เปอร์เซ็นต์ PAL นั้นสูงถึง 600 ล้านปีก่อน มันแสดงให้เห็นโดยการปรากฏตัวครั้งแรกของชีวิตสัตว์ (metazoans) ที่ต้องการออกซิเจนเพียงพอสำหรับการผลิตคอลลาเจนและการก่อตัวของโครงกระดูกที่ตามมา นอกจากนี้ในสตราโตสเฟียร์ระหว่าง Precambrian ออกซิเจนฟรีเริ่มก่อตัวเป็นชั้นของโอโซน (O 3) ซึ่งปัจจุบันทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตของดวงอาทิตย์
พัฒนาการของมหาสมุทร
ต้นกำเนิดของมหาสมุทรของโลกเกิดขึ้นเร็วกว่าหินตะกอนที่เก่าแก่ที่สุด ตะกอน 3.85 พันล้านปีที่ Isua ในกรีนแลนด์ตะวันตกมี BIFs ที่สะสมอยู่ในน้ำ ตะกอนเหล่านี้ซึ่งรวมถึงเมล็ดเพทาย detrital detrital ที่บ่งบอกถึงการขนส่งทางน้ำเป็น interbedded กับ lavas ทุรกันดารกับโครงสร้างหมอนที่รูปแบบเมื่อ lavas extruded ใต้น้ำ ความเสถียรของน้ำของเหลว (นั่นคือการปรากฏตัวต่อเนื่องบนโลก) หมายความว่าอุณหภูมิน้ำทะเลบนพื้นผิวมีความคล้ายคลึงกับในปัจจุบัน
ความแตกต่างในองค์ประกอบทางเคมีของหินตะกอน Archean และ Proterozoic ชี้ให้เห็นถึงกลไกที่แตกต่างกันสองวิธีในการควบคุมองค์ประกอบของน้ำทะเลระหว่างสอง Precambrian eons ในช่วง Archean องค์ประกอบของน้ำทะเลได้รับอิทธิพลหลักมาจากการสูบน้ำผ่านเปลือกโลกทุรกันดารมหาสมุทรเช่นเกิดขึ้นในวันนี้ที่ศูนย์กระจายมหาสมุทร ในทางตรงกันข้ามระหว่าง Proterozoic ปัจจัยควบคุมคือการปล่อยแม่น้ำออกจากขอบทวีปที่มั่นคงซึ่งพัฒนาขึ้นครั้งแรกหลังจาก 2.5 พันล้านปีก่อน มหาสมุทรในปัจจุบันรักษาระดับความเค็มของพวกเขาโดยความสมดุลระหว่างเกลือที่ส่งมอบโดยการไหลบ่าของน้ำจืดจากทวีปและการสะสมของแร่ธาตุจากน้ำทะเล
สภาพภูมิอากาศ
ปัจจัยสำคัญที่ควบคุมสภาพอากาศในช่วง Precambrian คือการจัดเรียงของเปลือกโลกของทวีป ในช่วงเวลาแห่งการก่อตัวของ supercontinent (ที่ 2.5 พันล้าน, 2.1 ถึง 1.8 พันล้าน, และ 1.0 พันล้านถึง 900 ล้านปีก่อน), จำนวนภูเขาไฟทั้งหมดมี จำกัด; มีโค้งเกาะน้อย (ยาว, โซ่เกาะโค้งที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมภูเขาไฟและแผ่นดินไหวอย่างรุนแรง), และความยาวโดยรวมของแนวสันเขาในมหาสมุทรค่อนข้างสั้น ปัญหาการขาดแคลนภูเขาไฟนี้ส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจกคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) ในระดับต่ำ เรื่องนี้ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวต่ำและ glaciations กว้างขวาง ในทางตรงกันข้ามในช่วงเวลาของการกระจัดกระจายในทวีปซึ่งนำไปสู่อัตราสูงสุดของการแพร่กระจายของพื้นทะเลและการมุดตัว (ที่ 2.3 ถึง 1.8 พันล้าน, 1.7 ถึง 1.2 พันล้านและ 800 ถึง 500 ล้านปีก่อน) มีการปล่อย CO 2จากภูเขาไฟจำนวนมาก ในแนวสันเขาในมหาสมุทรและโค้งเกาะ ปรากฏการณ์เรือนกระจกในชั้นบรรยากาศได้รับการปรับปรุงทำให้โลกร้อนขึ้นและขาดความเย็น เงื่อนไขหลังเหล่านี้ยังนำไปใช้กับ Archean Eon ก่อนการก่อตัวของทวีป
อุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน
การค้นพบตะกอนทะเลและหมอนลาเวนเดอร์อายุ 3.85 พันล้านปีในกรีนแลนด์บ่งชี้ว่ามีน้ำของเหลวและหมายถึงอุณหภูมิพื้นผิวสูงกว่า 0 ° C (32 ° F) ในช่วงต้นของยุค Precambrian การมีสโตรมาโตไลต์อายุ 3.5 พันล้านปีในออสเตรเลียแสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 7 ° C (45 ° F) ภาวะเรือนกระจกที่รุนแรงใน Archean เกิดจากการเพิ่มขึ้นของระดับบรรยากาศของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากภูเขาไฟที่รุนแรง (การไหลของลาวาจากรอยแยกใต้น้ำ) ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงพอสำหรับการวิวัฒนาการของชีวิต พวกเขาต่อต้านการลดความส่องสว่างจากแสงอาทิตย์ (อัตราการส่งออกพลังงานทั้งหมดจากดวงอาทิตย์) ซึ่งอยู่ระหว่าง 70 ถึง 80 เปอร์เซ็นต์ของมูลค่าปัจจุบัน หากไม่มีสภาวะเรือนกระจกที่รุนแรงเหล่านี้น้ำของเหลวจะไม่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก
ในทางตรงกันข้ามหลักฐานโดยตรงของปริมาณน้ำฝนในบันทึกทางธรณีวิทยาหายากมาก มีหลักฐานบางอย่างที่ จำกัด จากหลุมฝนที่ได้รับการอนุรักษ์เป็นอย่างดีในหินอายุ 1.8 พันล้านปีในกรีนแลนด์ตะวันตกเฉียงใต้
