元古宙时的地球是什么样的?

元古宙元古代)是地球四个地质时代的第三个,也是时间跨度最长的一个纪元,从25亿年前到5.388亿年前,元古宙又分为三个阶段,从最古老到最年轻分别是:古元古代中元古代新元古代。元古宙涵盖了从地球大气中出现氧气到地球上复杂生命的出现这段时间。

元古宙是地球一个重要的地质年代,发生了很多大事件,从雪球地球到大氧化事件到超大陆的出现到复杂生命的诞生等等
元古宙是地球一个重要的地质年代,发生了很多大事件,从雪球地球到大氧化事件超大陆的出现到复杂生命的诞生等等

元古宙氧气的积累

元古宙最重要的事件之一就是氧气在地球大气层中积累。太古宙中的蓝藻已经能够通过光合作用来产生氧气,但是那个时候地球上到处都分布这未氧化的硫和铁,而这些矿物质能够和氧气发生反应形成后来的铁矿,所以在这些矿物质没有被消耗之前,大气层中就无法单独存在氧气。

这种情况一直持续到大约23亿年前,地球上大部分的硫和铁都被氧化了,大气层中开始产生氧气,大约相当于现在大气中氧气含量的1%~2%。但是那个时候海水中依然有大量的铁离子存在,一直到19亿年前,海水中的铁离子也都被氧化了,接着海水中也开始出现氧气了,游离态的氧气还导致古菌的大量灭绝,这就是大氧化事件。

大气层和海水中氧气的积累为后来复杂生命的存在创造了生存条件。

元古宙时代不管是大气还是海水中的氧气开始出现了,这些氧气的出现使得厌氧的古菌大量灭绝,但是也为我们的祖先留下了生存空间
元古宙时代不管是大气还是海水中的氧气开始出现了,这些氧气的出现使得厌氧的古菌大量灭绝,但是也为我们的祖先留下了生存空间

元古宙地球地质构造

在太古宙的时候,地球就已经形成了一些类似于今天的板块运动造山运动。而元古宙则是地球构造运动最活跃的时期,这个时候不同板块发生了很多次俯冲运动,这些俯冲运动的证据就是产生了大量的花岗岩,这些花岗岩主要起源于26亿年前。

由于俯冲运动导致玄武质洋壳重新融化,最终开始形成第一块大陆核心,这就是克拉通,这些克拉通能够承受住地壳循环过程。

克拉通大家可以看做是一个稳定的地壳板块,它们足够稳定,基本上不再受到造山运动的巨大影响。比如我国的华北克拉通起源于3亿年前的盘古大陆,在这么多年都比较稳定,只有在周围地区才发生一系列的造山运动。

根据科学家的计算,现代地球的大陆地壳大约有43%形成于元古宙,39%形成于太古宙,仅有18%形成于显生宙,可见随着时间的推移,地壳是越来越稳定了,这也就为大陆漂移提供了物质基础。

关于超大陆,我们最熟悉的就是盘古超大陆,我们现在的主要大陆就是由盘古超大陆分裂重组的。但是在盘古大陆之前,地球上还形成了几次超大陆,在元古宙晚期(大约10亿年前~7.5亿年前),地球上的超大陆是罗迪尼亚超大陆,这个是科学家了解最早的一个超大陆,之前的超大陆科学家还知之甚少。

元古宙时代地质活动很活跃,其中元古宙晚期的罗迪尼亚超大陆是我们所了解的第一个超大陆
元古宙时代地质活动很活跃,其中元古宙晚期的罗迪尼亚超大陆是我们所了解的第一个超大陆

元古宙的生命

太古宙地球上还只有一些单细胞原核生物,而进入元古宙以后,高级单细胞生物——真核生物出现了,接着多细胞生物也出现了,这些最早的多细胞生物最终形成了法兰西维尔生物群(Francevillian biota),形成时间在21亿年前。

这个时间点和大气中积累的游离氧是同时发生的,这可能是由于真核生物使用的氧化硝酸盐的增加。

也就是在元古宙,线粒体叶绿体及其宿主之间的第一个共生关系也发生进化了,这位后来复杂生命以及植物的产生提供了基础。

叠层石在元古宙达到了最大的丰度和多样性,最终在12亿年前达到了顶峰。

元古宙的最后一个时期是埃迪卡拉纪(6.35亿年前~5.388亿年前),这个时代标志着元古宙的结束和显生宙的开始,后面就是我们最熟悉的寒武纪生物大爆发了。

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