Liên Đại Nguyên sinh
Liên đại Nguyên Sinh (Proterozoic) là một liên đại địa chất bao gồm một thời kỳ trước
khi có sự phổ biến đầu tiên của sự sống phức tạp trên Trái Đất. Liên đại Nguyên Sinh kéo
dài từ khoảng 2.500 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 542,0 ± 1,0 Ma. Liên đại Nguyên
Sinh là phần gần đây nhất của thời kỳ Tiền Cambri không chính thức và đã cũ.
Liên đại Nguyên Sinh bao gồm ba đại địa chất, từ cổ nhất tới trẻ nhất là:
• Đại Cổ Nguyên Sinh (Paleoproterozoic)
• Đại Trung Nguyên Sinh (Mesoproterozoic)
• Đại Tân Nguyên Sinh (Neoproterozoic)
Các sự kiện chính đã được xác định khá tốt là:
• Sự quá độ sang khí quyển giàu ôxy trong đại Trung Nguyên Sinh.
• Một vài thời kỳ băng hà hóa, bao gồm cả quả cầu tuyết Trái Đất trong kỷ Cryogen
ở cuối đại Tân Nguyên Sinh.
• Kỷ Ediacara (635 tới 542 Ma) được đặc trưng bằng sự tiến hóa của các sinh vật đa
bào thân mềm khá phổ biến.
Hồ sơ địa chất
Lower Proterozoic Stromatolites from Bolivia, South America
Hồ sơ địa chất liên đại Nguyên Sinh là tốt hơn nhiều so với liên đại trước đó là liên đại
Thái Cổ (Archean). Ngược lại với các trầm tích biển sâu của liên đại Thái Cổ, liên đại
Nguyên Sinh được đặc trưng bằng nhiều địa tầng được sắp đặt trên các biển thềm lục địa
nông trải rộng; ngoài ra, phần nhiều trong số các loại đá này ít bị biến chất hơn so với các
loại đá thời kỳ Thái Cổ. Nghiên cứu các loại đá này chỉ ra rằng đặc trưng nổi bật của liên
đại này là sự lớn dần lên của lục địa khá nhanh và có quy mô lớn (là duy nhất trong liên
đại Nguyên Sinh), các chu kỳ siêu lục địa và các hoạt động kiến tạo sơn hiện đại hoàn
toàn.
Các sự kiện băng hà hóa đã biết đầu tiên diễn ra trong liên đại Nguyên Sinh; một trong số
đó bắt đầu chỉ ngay sau khi liên đại này bắt đầu, trong khi có ít nhất 4 sự kiện như thế
diễn ra trong đại Tân Nguyên Sinh, đạt tới đỉnh cao với "quả cầu tuyết Trái Đất" của
băng hà Varangia.
Liên giới trong địa tầng học của liên đại này được gọi là liên giới Nguyên sinh.
Tích tụ ôxy
Một trong những sự kiện quan trọng nhất của liên đại Nguyên Sinh là sự tích lũy ôxy
trong khí quyển Trái Đất. Mặc dù sự giải phóng ôxy do quang hợp từ thời kỳ Thái Cổ là
điều không còn nghi ngờ gì nữa, nhưng trong thời kỳ đó sự tích tụ ôxy chưa đủ lớn cho
đến khi quá trình chìm lắng hóa học của các chất như lưu huỳnh và sắt không bị ôxi hóa
đã được thực hiện xong. Vào khoảng 2,3 tỷ năm trước, ôxy trong khí quyển có lẽ chỉ đạt
được mức khoảng 1-2% của mức như ngày nay. Các tạo thành sắt theo dải, cung cấp
phần lớn các quặng sắt trên thế giới, cũng là lắng đọng hóa học đáng chú ý. Phần lớn các
tích tụ đã giảm mạnh sau 1.900 Ma, hoặc là do sự gia tăng của ôxy hoặc là thông qua sự
phối trộn của các cột nước đại dương.
Các địa tầng đỏ, có màu như vậy là do hematit, một chỉ thị cho sự gia tăng của ôxy trong
khí quyển sau 2 tỷ năm trước; chúng không được tìm thấy trong các tầng đá cổ hơn[5]. Sự
tích tụ ôxy có lẽ là do 2 yếu tố: sự nhồi đầy của các chất chìm lắng hóa học và sự gia tăng
của sự chôn vùi cacbon, nó cô lập các hợp chất hữu cơ mà nếu không thì chúng rất dễ
dàng bị ôxi hóa bởi ôxy trong khí quyển
Sự sống
Sự sống đơn bào và đa bào tiên tiến đầu tiên đã xảy ra gần như đồng thời với sự tích lũy
ôxy. Điều này có thể là do sự gia tăng trong các nitrat đã ôxi hóa mà các động vật nhân
chuẩn sử dụng, ngược lại với vi khuẩn lam. Cũng trong liên đại Nguyên Sinh thì quan hệ
cộng sinh đầu tiên giữa các ti thể (đối với động vật và sinh vật nguyên sinh) và các lạp
lục (đối với thực vật) và các vật chủ của chúng cũng đã tiến triển.
Sự phát triển thịnh vượng của các sinh vật nhân chuẩn như acritarch không ngăn cản sự
bành trướng của vi khuẩn lam; trên thực tế, các stromatolit đạt tới đỉnh cao nhất của sự
phổ biến và đa dạng trong liên đại Nguyên Sinh, vào khoảng 1,2 tỷ năm trước.
Theo truyền thống, ranh giới giữa liên đại Nguyên Sinh và đại Cổ Sinh (Paleozoic) của
liên đại Hiển Sinh được thiết lập tại phần bắt đầu của kỷ Cambri khi các hóa thạch đầu
tiên của các động vật được biết đến dưới tên gọi trùng ba thùy và archeocyatha xuất hiện.
Trong nửa sau của thế kỷ 20, một loạt các dạng hóa thạch đã được tìm thấy trong các lớp
đá của liên đại Nguyên Sinh, nhưng ranh giới trên của liên đại Nguyên Sinh vẫn được
chốt tại phần đáy (sự khởi đầu) của kỷ Cambri, mà hiện nay coi là khoảng 542 Ma.
Đại Cổ Nguyên Sinh
Đại Cổ Nguyên Sinh (Paleoproterozoic, Palaeoproterozoic) là đại đầu tiên trong số ba
đại của liên đại Cổ Sinh (Proterozoic), đã diễn ra từ khoảng 2.500 triệu năm trước (Ma)
tới khoảng 1.600 Ma. Nó khởi đầu khi đại Tân Thái Cổ (Neoarchean) kết thúc. Trong đại
này, lần đầu tiên các châu lục được ổn định. Đây cũng là giai đoạn mà các loài vi khuẩn
lam tiến hóa. Chúng là loại vi khuẩn có thể sử dụng các phản ứng sinh hóa của quang hợp
để sản sinh ra năng lượng và ôxy.
Trước khi có sự gia tăng đáng kể của ôxy trong khí quyển thì gần như tất cả mọi dạng sự
sống đều tồn tại dưới dạng kị khí, nghĩa là quá trình trao đổi chất của sự sống phụ thuộc
vào dạng hô hấp tế bào không đòi hỏi cần có ôxy. Ôxy dạng tự do với lượng lớn là chất
độc cho phần lớn vi khuẩn kị khí, và tới thời điểm đó (khoảng giữa kỷ Sideros) thì phần
lớn các dạng sự sống kị khí trên Trái Đất bị tiêu diệt. Sự sống duy nhất có khả năng tồn
tại là những dạng có khả năng chống lại quá trình ôxi hóa cũng như các hiệu ứng độc hại
của ôxy hoặc những dạng có thể trải qua toàn bộ cuộc đời của chúng trong môi trường
giàu ôxy tự do. Sự kiện chính này được gọi là thảm họa ôxy.
Đại Cổ Nguyên Sinh có thể chia thành 4 kỷ địa chất như sau:
• Kỷ Sideros (Siderian) hay kỷ Thành Thiết: khoảng 2.300-2.500 triệu năm trước
• Kỷ Rhyax (Rhyacian) hay kỷ Tằng Xâm: khoảng 2.050-2.300 triệu năm trước
• Kỷ Orosira (Orosirian) hay kỷ Tạo Sơn: khoảng 1.800-2.050 triệu năm trước
• Kỷ Statheros (Statherian) hay kỷ Cố Kết: khoảng 1.600-1.800 triệu năm trước
Trong thời kỳ của đại này thì các siêu lục địa như Nena và Atlantica (khoảng 2.000 Ma)
đã hình thành, để sau đó (~ 1.800 Ma) nhập lại thành siêu lục địa Columbia. Siêu lục địa
Columbia bắt đầu tách ra vào cuối đại này.
Đại Cổ Nguyên Sinh kết thúc khi đại Trung Nguyên Sinh (Mesoproterozoic) bắt đầu.
Đại Trung Nguyên Sinh
terozoic) là một đại địa chất bắt đầu từ khoảng 1.600 triệu năm trước (Ma) và kết thúc
vào khoảng 1.000 Ma.
Các sự kiện chính trong đại này là sự hình thành của siêu lục địa Rodinia và sự tiến hóa
của sinh sản hữu tính.
Đại này được chia thành ba kỷ như sau:
• Kỷ Calymma (Calymmian) hay kỷ Cái Tằng: khoảng 1.400-1.600 Ma
• Kỷ Ectasis (Ectasian) hay kỷ Duyên Triển: khoảng 1.200-1.400 Ma
• Kỷ Stenos (Stenian) hay kỷ Hiệp Đái: khoảng 1.000-1.200 Ma
Đại Tân Nguyên Sinh
Đại Tân Nguyên Sinh hay đại Tân Nguyên Cổ (Neoproterozoic) là đại thứ ba và là
cuối cùng của liên đại Nguyên Sinh. Nó kéo dài từ khoảng 1.000 triệu năm trước (Ma) tới
542 Ma. Đại Tân Nguyên Sinh có lẽ bao gồm thời kỳ thú vị nhất về mặt địa chất, do
trong thời kỳ này Trái Đất đã bị nhiều thời kỳ băng hà mãnh liệt bao trùm, trong đó các
vùng bị đóng băng kéo xuống tới tận xích đạo, và trong giai đoạn cuối cùng của đại này
(kỷ Ediacara) thì các hóa thạch cổ nhất của sự sống đa bào đã được tìm thấy, bao gồm cả
các động vật cổ nhất. Đại Tân Nguyên Sinh cũng là giai đoạn cuối cùng của thời kỳ Tiền
Cambri.
Ý tưởng về đại Tân Nguyên Sinh mới chỉ có tương đối gần đây — khoảng sau năm 1960.
Các nhà cổ sinh vật học thế kỷ 19 thiết lập sự khởi đầu của sự sống đa bào vào lúc xuất
hiện lần đầu tiên của các động vật vỏ cứng gọi là trùng ba thùy và archaeocyatha. Nó
cũng là điểm đánh dấu sự khởi đầu của kỷ Cambri. Đầu thế kỷ 20, các nhà cổ sinh vật
học đã bắt đầu tìm kiếm thấy các hóa thạch của động vật đa bào có trước kỷ Cambri.
Quần động vật phức tạp đã được tìm thấy ở khu vực tây nam châu Phi vào thập niên 1920
nhưng đã bị xác định sai niên đại. Một phát hiện khác ở miền nam Australia trong thập
niên 1940 nhưng đã không được kiểm tra kỹ lưỡng cho đến tận cuối thập niên 1950. Các