stringtranslate.com

Протерозой

Протерозой ( IPA : / ˌ p r oʊ t ər ə ˈ z oʊ ɪ k , ˌ p r ɒ t -, - ər oʊ - , - t r ə -, - t r oʊ -/ PROH -tər-ə- ZOH -ik, PROT-, -⁠ər-oh-, -⁠trə-, -⁠troh- ) [2] [3] [4] — третий из четырёх геологических эонов истории Земли , охватывающий временной интервал от 2500 до 538,8 млн лет назад [5] , самый длинный эон геологической шкалы времени Земли . Ему предшествует архей , за ним следует фанерозой , и он является самой поздней частью докембрийского « суперэона».  

Протерозой подразделяется на три геологические эры (от древнейшей к самой молодой): палеопротерозой , мезопротерозой и неопротерозой . [6] Он охватывает время от появления свободного кислорода в атмосфере Земли до непосредственного распространения сложной жизни на Земле во время кембрийского взрыва . Название протерозой объединяет два слова греческого происхождения: protero-, что означает «прежний, более ранний», и -zoic , что означает «жизни». [7]

Хорошо идентифицированными событиями этого эона были переход к насыщенной кислородом атмосфере в палеопротерозое; эволюция эукариот посредством симбиогенеза ; несколько глобальных оледенений , которые привели к 300-миллионному гуронскому оледенению (во время сидерийского и риакийского периодов палеопротерозоя) и гипотетической Земле-снежке (во время криогения в конце неопротерозоя); и эдиакарский период (635–538,8  млн лет назад ), который характеризуется эволюцией многочисленных мягкотелых многоклеточных организмов, таких как губки , водоросли , книдарии , билатерии и сидячая эдиакарская биота (некоторые из которых развили половое размножение ) и предоставляет первые очевидные ископаемые свидетельства жизни на Земле .

Протерозойская летопись

Геологическая летопись протерозоя более полна, чем для предшествующего архейского эона. В отличие от глубоководных отложений архея, протерозой характеризуется множеством слоев , которые были заложены в обширных мелководных эпиконтинентальных морях ; кроме того, многие из этих пород менее метаморфизованы , чем архейские породы, и многие не изменены. [8] : 315  Исследования этих пород показали, что эон продолжал массивную континентальную аккрецию, которая началась в конце архейского эона. Протерозойский эон также характеризовался первыми окончательными циклами суперконтинентов и полностью современной [ уточнить ] горообразовательной деятельностью ( орогенез ). [8] : 315–318, 329–332 

Есть доказательства того, что первые известные оледенения произошли в протерозое. Первое началось вскоре после начала протерозоя, и есть доказательства по крайней мере четырех в неопротерозойскую эру в конце протерозоя, возможно, достигших кульминации с гипотетической снежной Землей стертовского и мариноанского оледенений. [8] : 320–321, 325 

Накопление кислорода

Одним из важнейших событий протерозоя было накопление кислорода в атмосфере Земли. Хотя считается, что кислород выделялся фотосинтезом еще в архейском эоне, он не мог накопиться в какой-либо значительной степени, пока не были исчерпаны минеральные стоки неокисленной серы и железа . Примерно до 2,3 миллиарда лет назад уровень кислорода, вероятно, составлял всего 1–2% от его нынешнего уровня. [8] : 323  Полосчатые железные формации , которые обеспечивают большую часть железной руды в мире , являются одним из признаков этого процесса минерального стока. Их накопление прекратилось после 1,9 миллиарда лет назад, после того как все железо в океанах было окислено . [8] : 324 

Красные пласты , окрашенные гематитом , указывают на увеличение содержания кислорода в атмосфере 2 миллиарда лет назад. Такие массивные образования оксида железа не встречаются в более старых породах. [8] : 324  Накопление кислорода, вероятно, было вызвано двумя факторами: истощением химических стоков и увеличением секвестрации углерода , которая секвестировала органические соединения , которые в противном случае были бы окислены атмосферой. [8] : 325 

Первый всплеск концентрации кислорода в атмосфере в начале протерозоя называется Великим событием оксигенации или, по-другому, Кислородной катастрофой — чтобы отразить массовое вымирание почти всей жизни на Земле, которая в то время была практически полностью анаэробной . Второй, более поздний всплеск концентрации кислорода называется Неопротерозойским событием оксигенации [9] , произошедшим в среднем и позднем неопротерозое [10] и приведшим к быстрой эволюции многоклеточной жизни к концу эры. [11] [12]

Процессы субдукции

Протерозойский эон был очень тектонически активным периодом в истории Земли.

Поздний архейский эон — ранний протерозойский эон соответствует периоду увеличения рециклинга земной коры, что предполагает субдукцию . Доказательством этой возросшей активности субдукции является обилие старых гранитов, возникших в основном после 2,6  млрд лет назад . [13]

Возникновение эклогита (тип метаморфической породы , созданной высоким давлением, > 1 ГПа) объясняется с помощью модели, которая включает субдукцию. Отсутствие эклогитов, которые датируются архейским эоном, предполагает, что условия в то время не благоприятствовали образованию метаморфизма высокой степени и, следовательно, не достигли тех же уровней субдукции, которые происходили в протерозойском эоне. [14]

В результате переплавления базальтовой океанической коры вследствие субдукции ядра первых континентов стали достаточно большими, чтобы выдержать процессы переработки земной коры.

Долгосрочная тектоническая стабильность этих кратонов является причиной того, что мы находим континентальную кору возрастом до нескольких миллиардов лет. [15] Считается, что 43% современной континентальной коры образовалось в протерозое, 39% — в архее и только 18% — в фанерозое . [ 13] Исследования Конди (2000) [16] и Рино и др. (2004) [17] предполагают, что образование коры происходило эпизодически. С помощью изотопного расчета возраста протерозойских гранитоидов было установлено, что было несколько эпизодов быстрого увеличения производства континентальной коры. Причина этих импульсов неизвестна, но они, по-видимому, уменьшались по величине после каждого периода. [13]

История тектоники суперконтинента

Свидетельства столкновения и рифтинга между континентами поднимают вопрос о том, какими именно были движения архейских кратонов, составляющих протерозойские континенты. Палеомагнитные и геохронологические механизмы датирования позволили расшифровать тектонику докембрийского суперэона. Известно, что тектонические процессы протерозойского эона во многом напоминают свидетельства тектонической активности, такие как орогенные пояса или офиолитовые комплексы, которые мы видим сегодня. Следовательно, большинство геологов пришли бы к выводу, что Земля была активна в то время. Также общепринято, что в докембрии Земля прошла через несколько циклов распада и восстановления суперконтинентов ( цикл Вильсона ). [13]

В позднем протерозое (самом последнем) доминирующим суперконтинентом была Родиния (~1000–750 млн лет назад). Она состояла из ряда континентов, прикрепленных к центральному кратону, который образует ядро ​​Североамериканского континента, называемого Лаврентия . Примером орогенеза (процессов горообразования), связанного с образованием Родинии, является Гренвильская орогенеза , расположенная в восточной части Северной Америки. Родиния образовалась после распада суперконтинента Колумбия и до образования суперконтинента Гондвана (~500 млн лет назад). [18] Определяющим орогенезом, связанным с образованием Гондваны, было столкновение Африки, Южной Америки, Антарктиды и Австралии, образовавшее панафриканскую орогенез . [19]

Колумбия доминировала в раннем-среднем протерозое, и мало что известно о континентальных сообществах до этого. Существует несколько правдоподобных моделей, объясняющих тектонику ранней Земли до образования Колумбии, но в настоящее время наиболее правдоподобной гипотезой является то, что до Колумбии по всей Земле было разбросано всего несколько независимых кратонов (не обязательно суперконтинент, как Родиния или Колумбия). [13]

Жизнь

Протерозой можно грубо разделить на семь биостратиграфических зон, которые соответствуют неформальным периодам времени. Первой была лабрадорская, длившаяся от 2,0 до 1,65 млрд  лет . За ней последовала анабарская, длившаяся от 1,65 до 1,2 млрд лет, а за ней последовала туруханская от 1,2 до 1,03 млрд лет. За туруханской последовала учуроманская от 1,03 до 0,85 млрд лет, за которой в свою очередь последовала южноуральская от 0,85 до 0,63 млрд лет. Последние две зоны были амадеусская, охватывающая первую половину эдиакария от 0,63 до 0,55 млрд лет, и беломорская от 0,55 до 0,542 млрд лет. [20]

Появление продвинутых одноклеточных эукариот началось после Кислородной катастрофы . [21] Это могло быть связано с увеличением количества окисленных нитратов , которые используют эукариоты, в отличие от цианобактерий . [8] : 325  Также в протерозое появились первые симбиотические отношения между митохондриями (обнаруженными почти у всех эукариот) и хлоропластами (обнаруженными только у растений и некоторых простейших ) и их хозяевами. [8] : 321–322 

К концу палеопротерозоя эукариотические организмы стали умеренно биоразнообразными. [22] Расцвет эукариот, таких как акритархи, не помешал распространению цианобактерий — фактически, строматолиты достигли наибольшего распространения и разнообразия в протерозое, достигнув пика примерно 1,2 миллиарда лет назад. [8] : 321–323 

Самые ранние окаменелости , обладающие типичными для грибов признаками, датируются палеопротерозойской эрой, около 2,4 миллиарда лет назад; эти многоклеточные бентосные организмы имели нитевидные структуры, способные к анастомозу . [23]

Согласно молекулярным данным, Viridiplantae появились где-то в палеопротерозое или мезопротерозое. [ 24 ]

Классически граница между протерозоем и фанерозоем была установлена ​​в основании кембрийского периода , когда появились первые ископаемые останки животных, включая трилобитов и археоциатид , а также похожих на животных Caveasphaera . Во второй половине 20-го века в протерозойских породах, особенно в эдиакарских, было обнаружено несколько ископаемых форм, доказывающих, что многоклеточная жизнь уже получила широкое распространение за десятки миллионов лет до кембрийского взрыва в том, что известно как взрыв Авалона . [25] Тем не менее, верхняя граница протерозоя осталась фиксированной в основании кембрия , который в настоящее время устанавливается на уровне 538,8 млн лет.

Смотрите также

Ссылки

  1. ↑ Plumb, KA (1 июня 1991 г.). «Новая докембрийская шкала времени». Эпизоды . 14 (2): 139–140. doi : 10.18814/epiiugs/1991/v14i2/005 .
  2. ^ "Протерозой – определение протерозоя на английском языке". Oxford English Dictionary . Архивировано из оригинала 24 июля 2012 года . Получено 20 января 2016 года – через OxfordDictionaries.com .
  3. ^ "Протерозой". Словарь Merriam-Webster.com . Merriam-Webster.
  4. ^ "Протерозой". Dictionary.com Unabridged (Online). nd
  5. ^ Стратиграфическая карта 2022 (PDF) (Отчет). Международная стратиграфическая комиссия . Февраль 2022 г. Получено 22 апреля 2022 г.
  6. ^ Спир, Брайан. «Протерозойский эон». Музей палеонтологии Калифорнийского университета (ucmp.berkeley.edu) . Беркли, Калифорния.
  7. ^ "Proterozoic, adj. and n.". OED Online . Oxford University Press. Июнь 2021. Архивировано из оригинала 25 июня 2021. Получено 25 июня 2021 .
  8. ^ abcdefghij Стэнли, Стивен М. (1999). История системы Земли . Нью-Йорк, Нью-Йорк: WH Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-2882-5.
  9. ^ Shields-Zhou, Graham; Och, Lawrence (март 2011 г.). «Дело в пользу неопротерозойского события оксигенации: геохимические свидетельства и биологические последствия» (PDF) . GSA Today . 21 (3): 4–11. Bibcode : 2011GSAT...21c...4S. doi : 10.1130/GSATG102A.1.
  10. ^ Och, Lawrence M.; Shields-Zhou, Graham A. (январь 2012 г.). «Неопротерозойское событие оксигенации: возмущения окружающей среды и биогеохимический цикл». Earth-Science Reviews . 110 (1–4): 26–57. Bibcode : 2012ESRv..110...26O. doi : 10.1016/j.earscirev.2011.09.004.
  11. ^ Кэнфилд, Дональд Юджин; Пултон, Саймон В.; Нарбонн, Гай М. (5 января 2007 г.). «Поздненеопротерозойская глубоководная оксигенация океана и рост животной жизни». Science . 315 (5808): 92–95. Bibcode :2007Sci...315...92C. doi : 10.1126/science.1135013 . PMID  17158290. S2CID  24761414.
  12. ^ Фань, Хайфэн; Чжу, Сянкунь; Вэнь, Ханцзе; Ян, Бин; Ли, Джин; Фэн, Ляньцзюнь (сентябрь 2014 г.). «Оксигенация Эдиакарского океана, зафиксированная изотопами железа». Geochimica et Cosmochimica Acta . 140 : 80–94. Бибкод : 2014GeCoA.140...80F. дои : 10.1016/j.gca.2014.05.029.
  13. ^ abcde Кири, П.; Клепеис, К.; Вайн, Ф. (2008). Докембрийская тектоника и суперконтинентальный цикл . Глобальная тектоника (третье изд.). С. 361–377.
  14. ^ Bird, P. (2003). "Обновленная цифровая модель границ плит". Геохимия, геофизика, геосистемы . 4 (3): 1027. Bibcode :2003GGG.....4.1027B. doi : 10.1029/2001GC000252 .
  15. ^ Менгель, Ф. (1998). История протерозоя . Земная система: история и изменчивость. Т. 2.
  16. ^ Конди, К. (2000). «Модели эпизодического континентального роста: последующие мысли и расширения». Тектонофизика . 322 (1): 153–162. Bibcode : 2000Tectp.322..153C. doi : 10.1016/S0040-1951(00)00061-5.
  17. ^ Рино, Сюдзи; Комия, Цуёси; Уиндли, Брайан Ф.; Катаяма, Икуо; Мотоки, Акихиса; Хирата, Такафуми (август 2004 г.). «Крупные эпизодические увеличения роста континентальной коры, определенные по возрасту циркона в речных песках; последствия для переворотов мантии в раннем докембрии». Физика Земли и недр планет . 146 (1–2): 369–394. Bibcode :2004PEPI..146..369R. doi :10.1016/j.pepi.2003.09.024. S2CID  140166194.
  18. ^ Condie, KC; O'Neill, C. (2011). «Граница архея и протерозоя: 500 млн лет тектонического перехода в истории Земли». American Journal of Science . 310 (9): 775–790. Bibcode : 2010AmJS..310..775C. doi : 10.2475/09.2010.01 . S2CID  128469935.
  19. ^ Хантли, К. (2002). Мозамбикский пояс, Восточная Африка: тектоническая эволюция Мозамбикского океана и слияние Гондваны . Геологическое общество Америки .
  20. ^ Сергеев, В. Н. (сентябрь 2009 г.). «Распределение комплексов микрофоссилий в протерозойских породах». Precambrian Research . 173 (1–4): 212–222. Bibcode :2009PreR..173..212S. doi :10.1016/j.precamres.2009.04.002.
  21. ^ Fakhraee, Mojtaba; Tarhan, Lidya G.; Reinhard, Christopher T.; Crowe, Sean A.; Lyons, Timothy W.; Planavsky, Noah J. (май 2023 г.). «Оксигенация поверхности Земли и рост эукариотической жизни: пересмотр связей с положительным изотопом углерода Ломагунди». Earth-Science Reviews . 240 : 104398. Bibcode : 2023ESRv..24004398F. doi : 10.1016/j.earscirev.2023.104398 . S2CID  257761993.
  22. ^ Мяо, Ланьюнь; Мочидловска, Малгожата; Чжу, Шисин; Чжу, Маоянь (февраль 2019 г.). «Новая запись об органически-стенных, морфологически отличных микрофоссилиях из позднепалеопротерозойской группы Чанчэн в хребте Яньшань, Северный Китай». Precambrian Research . 321 : 172–198. Bibcode : 2019PreR..321..172M. doi : 10.1016/j.precamres.2018.11.019.
  23. ^ Бенгтсон, Стефан; Расмуссен, Биргер; Иварссон, Магнус; Мюлинг, Джанет; Броман, Курт; Мароне, Федерика; и др. (24 апреля 2017 г.). «Грибоподобные мицелиальные окаменелости в везикулярном базальте возрастом 2,4 миллиарда лет». Экология и эволюция природы . 1 (6): 141. Бибкод : 2017NatEE...1..141B. дои : 10.1038/s41559-017-0141. hdl : 20.500.11937/67718 . PMID  28812648. S2CID  25586788.
  24. ^ Ян, Чжипин; Ма, Сяоя; Ван, Цюпин; Тянь, Сяолинь; Сунь, Цзинянь; Чжан, Чжэньхуа; и др. (11 сентября 2023 г.). «Филотранскриптомика раскрывает палеопротерозойское-мезопротерозойское происхождение и глубокие связи Viridiplantae». Nature Communications . 14 (1): 5542. Bibcode :2023NatCo..14.5542Y. doi :10.1038/s41467-023-41137-5. ISSN  2041-1723. PMC 10495350 . PMID  37696791. 
  25. ^ Сяо, Шухай; Лафламм, Марк (январь 2009 г.). «Накануне радиации животных: филогения, экология и эволюция биоты Эдиакара». Тенденции в экологии и эволюции . 24 (1): 31–40. Bibcode : 2009TEcoE..24...31X. doi : 10.1016/j.tree.2008.07.015. PMID  18952316.

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Протерозой» .