Das Präkambrium ( / p r i ˈ k æ m b r i . ə n , - ˈ k eɪ m -/ pree- KAM -bree-ən, -⁠KAYM- ; [ 4 ] präkambrisch oder kryptozoisch , manchmal abgekürzt pꞒ oder PreꞒ ) ist der früheste Abschnitt der Erdgeschichte und liegt vor dem gegenwärtigen Phanerozoikum . Es ist nach dem Kambrium benannt , der ersten Periode des Phanerozoikums, das wiederum nach Kambrien , dem latinisierten Namen für Wales , benannt ist, wo Gesteine ​​aus dieser Zeit erstmals untersucht wurden. Das Präkambrium umfasst 88 % der geologischen Zeit der Erde.

Das Präkambrium ist eine informelle geologische Zeiteinheit [ 5 ] , die in drei Äonen ( Hadaium , Archaikum , Proterozoikum ) der geologischen Zeitskala unterteilt ist . Es umfasst die Zeit von der Entstehung der Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren ( Ga ) bis zum Beginn des Kambriums vor etwa 538,8 Millionen Jahren ( Ma ), als erstmals hartschalige Lebewesen in großer Zahl auftraten.

Überblick

Über das Präkambrium ist vergleichsweise wenig bekannt, obwohl es etwa acht Neuntel der Erdgeschichte ausmacht . Die vorhandenen Erkenntnisse stammen größtenteils aus den 1960er Jahren und später. Der Fossilienbestand des Präkambriums ist lückenhafter als der des nachfolgenden Phanerozoikums , und präkambrische Fossilien (z. B. Stromatolithen ) sind biostratigraphisch nur bedingt aussagekräftig. [ 6 ] Dies liegt daran, dass viele präkambrische Gesteine ​​stark metamorphosiert wurden , wodurch ihre Entstehung verschleiert wird, während andere durch Erosion zerstört wurden oder tief unter phanerozoischen Schichten begraben liegen. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

Man geht davon aus, dass die Erde vor etwa 4543 Millionen Jahren aus Material entstand, das die Sonne umkreiste, und dass sie kurz nach ihrer Entstehung von einem anderen Planeten namens Theia getroffen wurde , wodurch Material abgespalten wurde, aus dem der Mond entstand (siehe Riesenimpakt-Hypothese ). Eine stabile Kruste war offenbar bereits vor 4433 Millionen Jahren vorhanden, da Zirkonkristalle aus Westaustralien auf 4404 ± 8 Millionen Jahre datiert wurden . [ 9 ] [ 10 ]

Der Begriff „Präkambrium“ wird von Geologen und Paläontologen für allgemeine Diskussionen verwendet, die keine genauere Äonenbezeichnung erfordern. Sowohl der United States Geological Survey [ 11 ] als auch die Internationale Kommission für Stratigraphie (ICS) betrachten den Begriff jedoch als informell. [ 12 ] Da der Zeitraum des Präkambriums aus drei Äonen besteht ( Hadaium , Archaikum und Proterozoikum ), wird er mitunter als Superäon bezeichnet . [ 13 ] [ 14 ] Auch dies ist ein informeller Begriff, der von der ICS in ihrem chronostratigraphischen Leitfaden nicht definiert wird. [ 15 ]

Die ältesten Fossilien, die in dem zuvor als azoisches Gestein bezeichneten Gestein gefunden wurden, legten die geologische Grenze zwischen dem Präkambrium und dem Kambrium fest . [ 16 ] [ 17 ]

Eozoikum (voneo-„früheste“) war ein Synonym fürPräkambriumoderPräkambrium[18 ] [ 19 ] oder genauerArchaikum [ 20 ] .

Lebensformen

Ein genaues Datum für den Ursprung des Lebens konnte noch nicht bestimmt werden. Kohlenstoff in 3,8 Milliarden Jahre alten Gesteinen (Archaikum) von Inseln vor Westgrönland könnte organischen Ursprungs sein. Gut erhaltene mikroskopische Bakterienfossilien, die älter als 3,46 Milliarden Jahre sind, wurden in Westaustralien gefunden . [ 21 ] Wahrscheinlich 100 Millionen Jahre ältere Fossilien wurden im selben Gebiet entdeckt. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass sich Leben bereits vor über 4,28 Milliarden Jahren entwickelt haben könnte. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] Bakterienleben ist im restlichen Präkambrium (Proterozoikum) relativ gut dokumentiert.

Komplexe vielzellige Organismen könnten bereits vor 2100 Millionen Jahren aufgetreten sein. [ 26 ] Die Interpretation alter Fossilien ist jedoch problematisch, und „… manche Definitionen von Vielzelligkeit umfassen alles von einfachen Bakterienkolonien bis hin zu Dachsen.“ [ 27 ] Weitere mögliche frühe komplexe vielzellige Organismen sind eine mögliche 2450 Millionen Jahre alte Rotalge von der Kola-Halbinsel [ 28 ] , 1650 Millionen Jahre alte kohlenstoffhaltige Biosignaturen in Nordchina [ 29 ] , die 1600 Millionen Jahre alte Rafatazmia [ 30 ] und eine mögliche 1047 Millionen Jahre alte Bangiomorpha- Rotalge aus der kanadischen Arktis. [ 31 ] Die frühesten Fossilien, die allgemein als komplexe vielzellige Organismen anerkannt sind , stammen aus dem Ediacarium. [ 32 ] [ 33 ] Eine sehr vielfältige Sammlung von Weichkörperformen findet sich an verschiedenen Orten weltweit und datiert auf die Zeit zwischen 635 und 542 Millionen Jahren. Diese werden als Ediacarium- oder Vendium-Fauna bezeichnet . Hartschalige Lebewesen traten gegen Ende dieses Zeitraums auf und markierten den Beginn des Phanerozoikums. In der Mitte des darauffolgenden Kambriums ist im Burgess-Schiefer eine sehr vielfältige Fauna nachweisbar , darunter einige Arten, die Stammgruppen moderner Taxa darstellen könnten. Die Zunahme der Artenvielfalt im frühen Kambrium wird als kambrische Explosion des Lebens bezeichnet. [ 34 ] [ 35 ]

Während das Land anscheinend frei von Pflanzen und Tieren war, bildeten Cyanobakterien und andere Mikroben prokaryotische Matten , die die Landflächen bedeckten. [ 36 ]

In dem, was vor 551 Millionen Jahren Schlamm war, wurden Spuren eines Tieres mit beinartigen Gliedmaßen gefunden. [ 37 ] [ 38 ]

Entstehung des Lebens

Die RNA-Welt -Hypothese besagt, dass RNA vor codierten Proteinen und DNA-Genomen entstand. [ 39 ] Während des Hadaikums (4567–4031 Mio. Jahre) existierten zahlreiche geothermische Mikroumgebungen , die möglicherweise die Synthese und Replikation von RNA und somit die Evolution einer primitiven Lebensform ermöglichten. Es wurde gezeigt, dass poröse Gesteinssysteme mit erhitzten Luft-Wasser-Grenzflächen die Ribozym - katalysierte RNA-Replikation von Sense- und Antisense-Strängen ermöglichten, gefolgt von einer Strangdissoziation. Dies ermöglichte die kombinierte Synthese, Freisetzung und Faltung aktiver Ribozyme. [ 40 ] Dieses primitive RNA-Replikationssystem könnte während der Replikation auch einen Matrizenstrangwechsel ( genetische Rekombination ) durchlaufen haben, wie er bei der RNA-Replikation heutiger Coronaviren bekannt ist . [ 41 ]

Planetare Umwelt und die Sauerstoffkatastrophe

Verwitterte präkambrische Kissenlava im Temagami-Grünsteingürtel des Kanadischen Schildes

Die genauen Details der Plattenbewegungen und anderer tektonischer Aktivitäten im Präkambrium sind schwer zu interpretieren. Man geht allgemein davon aus, dass vor 4280 Millionen Jahren kleine Proto-Kontinente existierten und dass sich die meisten Landmassen der Erde um 1130 Millionen Jahre zu einem einzigen Superkontinent vereinigten . Dieser Superkontinent, bekannt als Rodinia , zerbrach um 750 Millionen Jahre. Mehrere Eiszeiten wurden identifiziert, die bis in die Huronische Epoche (ca. 2400–2100 Millionen Jahre) zurückreichen. Eine der am besten untersuchten ist die Sturtisch-Warägerische Vereisung (ca. 850–635 Millionen Jahre), die möglicherweise bis zum Äquator reichte und so zu einer „ Schneeball-Erde “ führte. [ 42 ] [ 43 ]

Man geht davon aus, dass molekularer Sauerstoff erst nach der Entwicklung photosynthetischer Lebensformen, die ihn in großen Mengen als Nebenprodukt ihres Stoffwechsels produzierten , einen nennenswerten Anteil der Erdatmosphäre ausmachte . Dieser radikale Wandel von einer chemisch inerten zu einer oxidierenden Atmosphäre führte zu einer ökologischen Krise , die auch als Sauerstoffkatastrophe bezeichnet wird . Zunächst verband sich der Sauerstoff rasch mit anderen Elementen in der Erdkruste, vor allem mit Eisen, und entzog sich so der Atmosphäre. Nachdem die oxidierbaren Oberflächen erschöpft waren, reicherte sich Sauerstoff in der Atmosphäre an, und die heutige sauerstoffreiche Atmosphäre entstand. Belege dafür finden sich in älteren Gesteinen mit massiven gebänderten Eisenformationen , die als Eisenoxide abgelagert wurden. [ 44 ] [ 45 ]

Unterteilungen

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Für die Frühzeit der Erdgeschichte hat sich eine eigene Terminologie entwickelt, da die radiometrische Datierung die Zuordnung absoluter Daten zu spezifischen Formationen und Merkmalen ermöglicht hat. [ 46 ] Das Präkambrium wird in drei Äonen unterteilt: das Hadaikum (4567,3–4031 Mio. Jahre), das Archaikum (4031–2500 Mio. Jahre) und das Proterozoikum (2500–538,8 Mio. Jahre). Siehe Zeittafel des Präkambriums .

  • Proterozoikum : Dieses Äon bezeichnet den Zeitraum von der Grenze zum Unterkambrium vor 538,8 Millionen Jahren bis vor 2500 Millionen Jahren. Ursprünglich war es ein Synonym für „Präkambrium“ und umfasste somit alles vor der Kambriumgrenze. [ 47 ] Das Proterozoikum wird in drei Ären unterteilt: das Neoproterozoikum , das Mesoproterozoikum und das Paläoproterozoikum .
    • Neoproterozoikum : Das jüngste geologische Zeitalter des Proterozoikums, von der unteren Grenze des Kambriums (538,8 Ma) bis 1000 Ma. Das Neoproterozoikum entspricht den präkambrischen Z-Gesteinen älterer nordamerikanischer Stratigraphien.
    • Mesoproterozoic: the middle era of the Proterozoic Eon, 1000-1600 Ma. Corresponds to "Precambrian Y" rocks of older North American stratigraphy.
    • Paleoproterozoic: oldest era of the Proterozoic Eon, 1600-2500 Ma. Corresponds to "Precambrian X" rocks of older North American stratigraphy.
  • Archean Eon: 2500-4031 Ma.
  • Hadean Eon: 4031–4567.3 Ma. This term was intended originally to cover the time before any preserved rocks were deposited, although some zircon crystals from about 4400 Ma demonstrate the existence of crust in the Hadean Eon. Other records from Hadean time come from the Moon and meteorites.[48][49]

It has been proposed that the Precambrian should be divided into eons and eras that reflect stages of planetary evolution, rather than the current scheme based upon numerical ages. Such a system could rely on events in the stratigraphic record and be demarcated by GSSPs. The Precambrian could be divided into five "natural" eons, characterized as follows:[50]

  1. Accretion and differentiation: a period of planetary formation until giant Moon-forming impact event.
  2. Hadean: dominated by heavy bombardment from about 4.51 Ga (possibly including a cool early Earth period) to the end of the Late Heavy Bombardment period.
  3. Archean: a period defined by the first crustal formations (the Isua greenstone belt) until the deposition of banded iron formations due to increasing atmospheric oxygen content.
  4. Transition: a period of continued banded iron formation until the first continental red beds.
  5. Proterozoic: a period of modern plate tectonics until the first animals.

Precambrian supercontinents

Die Bewegung der Erdplatten führte im Laufe der Zeit zur Entstehung und zum Zerfall von Kontinenten, darunter auch gelegentlich zur Bildung von Superkontinenten , die den größten Teil oder die gesamte Landmasse umfassten. Der früheste bekannte Superkontinent war Vaalbara . Er entstand aus Proto-Kontinenten und war vor 3,636 Milliarden Jahren ein Superkontinent. Vaalbara zerbrach vor etwa 2,845–2,803 Milliarden Jahren . Der Superkontinent Kenorland entstand vor etwa 2,72 Milliarden Jahren und zerbrach dann nach 2,45–2,1 Milliarden Jahren in die Proto-Kontinent -Kratone Laurentia , Baltica , Yilgarn-Kraton und Kalahari . Der Superkontinent Columbia (auch Nuna genannt ) entstand vor 2,1–1,8 Milliarden Jahren und zerbrach vor etwa 1,3–1,2 Milliarden Jahren. [ 51 ] [ 52 ] Man geht davon aus, dass der Superkontinent Rodinia vor etwa 1300–900 Millionen Jahren entstand, die meisten oder alle Kontinente der Erde umfasste und vor etwa 750–600 Millionen Jahren in acht Kontinente zerbrach. [ 53 ]

  • Karte des Superkontinents Kenorland vor 2,5 Milliarden Jahren [Quelle benötigt]
    Karte des Superkontinents Kenorland vor 2,5 Milliarden Jahren
  • Karte von Kenorland, das vor 2,3 Milliarden Jahren auseinanderbrach [Quelle benötigt]
    Karte des Auseinanderbrechens von Kenorland vor 2,3 Milliarden Jahren
  • Der Superkontinent Columbia vor etwa 1,6 Milliarden Jahren
    Der Superkontinent Columbia vor etwa 1,6 Milliarden Jahren
  • Landmassenpositionen gegen Ende des Präkambriums[citation needed]
    Landmassenpositionen gegen Ende des Präkambriums

Siehe auch

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