Precambrian

Precambrian

Date esentiale
Evaluare FGR pk
Nivel Superion

Stratigrafie

Domeniul de aplicare
start Sfârșit
4.540  Mea Punctul stratotipic mondial 541,0 ± 1,0  Ma

Fanerozoic (aeon)

Subdiviziuni

Model: Infobox Geologic / Precambrian timescale Aflorimente
Superion precambrian Date esentiale
Aeon fanerozoic
P
r
e
c
a
m
b
r
i
e
n 		Aeon
proterozoic
Archean aeon
aeon
hadean
(nicio eră recunoscută)

Precambrianului se referă la setul de trei eoni care preced Fanerozoic eon . Acesta acoperă cea mai mare parte a timpului geologic , care se întinde de la formarea Pământului cu aproximativ 4.560 miliarde de ani în urmă, până la apariția unei faune abundente de animale la coajă rigidă care marchează, 541 Ma (acum milioane de ani), intrarea în prima era fanerozoicului , paleozoicului și a primei sale perioade , cambrianul . Precambrianul desemnează, prin urmare, primii trei eoni din istoria Pământului.

Etimologie

Termenul „precambrian” este destul de vechi , deoarece a fost folosit Pentru a desemna mai mult sau mai puțin vag perioada puțin cunoscută care precede era primară . Cuvântul este modelat pe termenul cambrian , care în sine vine de la numele latin pentru Țara Galilor , Cambria .

Astăzi, este încă folosit de geologi și paleontologi pentru a se referi la primii trei eoni sub o singură expresie. Noi ceva timp Am vorbit despre eonul criptozoic , apoi Tripticul „  Proterozoic  ”, „  Arhean  ” și „  Hadean  ” au pus acest termen în uz.

Mediul planetar în Precambrian

Deși Precambrianul acoperă 88% din istoria Pământului , rămâne mult mai puțin cunoscut decât cele douăsprezece perioade geologice care îl urmează în timpul fanerozoicului .

Formarea pământului

Sistemul solar a fost format acum 4.567  Ma . Proto-Pământul s-ar fi format prin acumulare de materie reziduală într-o nebuloasă primitivă, există aproximativ 4.560  Ma .

După toate probabilitățile, la scurt timp după ce a luat forma aproximativ sferică, ar fi fost lovit de o Marte , de dimensiuni planeta numita Theia . Acest impact uriaș  ”s-ar fi produs în jurul valorii de −4 533  Ma . Resturile evacuate ar fi format apoi un inel de materie în jurul Pământului. Acest inel de materie ar fi dat naștere, prin același proces de acumulare, singurului satelit natural al Pământului, Luna .

Unii specialiști întâlnesc începutul lui Hadean în momentul acestui eveniment.

O crustă de pământ stabilă pare a fi în loc în jur de 4.400  Ma , după cum indică cristalele de zircon găsite în vestul Australiei (datate în jurul valorii de 4.404  ± 8  Ma ).

Atmosfera reducătoare

Atmosfera primitivă se datorează degazării Pământului. La aceasta contribuie o activitate vulcanică semnificativă. Cele Gazele vulcanice constau din vapori de apă la peste 80%, dioxid de carbon cuprins între 6 și 12% H 2 S sau SO 2 până la 3% ... După răcire, o mare parte din aceasta apa se va condensa pentru a forma oceanelor. Atmosfera rezultată, bogată în azot , dioxid de carbon , apă, dioxid de sulf și , eventual , clorură de hidrogen , amoniac și metan , ar fi ostilă vieții de astăzi.

Între −3,4 și −2,2  Ga , paleosolii prezintă epuizare a fierului. Acesta, dizolvat în fierul feros (Fe 2+ ) de atmosfera moderat reducătoare , se acumulează în oceane și precipită sub formă de pirită sau oxizi în depozite de fier în bandă ( -3,8 până la -1, 8  Ga ). Având în vedere elementele prezente în aer, sol și apă, culorile dominante ar trebui să fie roșu pal pentru sol și verde măslin pentru oceane.

Constanța δ 13 C org , a carbonului 13 , de la −3,5 sau chiar −3,8  Ga , indică fixarea carbonului de către enzima Rubisco . Viața este de fapt rodul evoluției materiei organice, situată la niveluri foarte complexe de organizații și structuri. Materia organică se caracterizează prin schimburi chimice efectuate între diferitele molecule compuse din carboni, azot, oxigen, hidrogen, fosfor etc. Aceste schimburi sunt apoi efectuate din diferite reacții redox sau transferuri de electroni . Este de fapt un fenomen pur chimic, bazat pe schimbul de electroni sau atomi de hidrogen. Viața pe pământ este construită pe baza chimiei carbonului, datorită potențialului său electrochimic foarte mare (electronegativitate), care se dovedește a fi capabil să mențină patru legături chimice diferite în același timp. Aceste proprietăți cresc diferitele posibilități de combinații atomice și moleculare, axate pe diversificarea moleculelor organice. Multiplicitatea acestor combinații constituie un fenomen necesar diferitelor procese de evoluție și dezvoltare a vieții. Acest tip de reacție chimică aplicată diferitelor molecule centrate pe chimia carbonului, este reprezentat și grupat împreună în cadrul diverselor reacții biochimice ale materiei vii.

Energia atomilor provine în esență din diferitele configurații electronice ale acestora, adică din numărul total de orbite umplute cu electroni și formând diferite straturi suprapuse pe care le au atomii și din numărul de electroni de valență localizați pe ultima orbită a atomului și determinată de distanța ultimului său la nucleu. Această configurație electronică este determinată de numărul de protoni limitați în nucleul atomic și care este întotdeauna același cu numărul total de electroni, cu excepția stărilor de ionizare a materiei; atomul are deci o sarcină și un potențial electric neutru. Aceste atribute diferite ale atomului vor determina diferitele potențiale de reacție electromagnetică și electrochimică ale materiei, adică electronegativitatea sau electropozitivitatea unui atom sau a unui element chimic. Umplerea sau scăderea în electroni a ultimului înveliș electronic de valență, care are loc într-un mod foarte specific de la o învelișă electronică la alta, conferă atomilor sau elementelor chimice anumite proprietăți ionice și electricitate suplimentară.

Reacțiile redox implică atomi care donează electroni sau molecule care donează atomi de oxigen; acestea vor fi apoi oxidate după reacție, ca și în cazul dioxidului de carbon (CO 2 ) care este starea maximă de oxidare a carbonului. Aici carbonul a dat doi dintre electronii de valență fiecăruia dintre atomii de oxigen, astfel încât să se stabilească cele două legături covalente. Oxigenul are o afinitate chimică sau electronegativitate mai mare decât carbonul, făcându-l mult mai reactiv decât cel din urmă, față de diferitele reacții electrochimice ale materiei. Starea de oxidare conferă atomilor și moleculelor o anumită formă de stabilitate a reacției, comparativ cu starea lor mai mică, fiind apoi într-un mediu cu un conținut ridicat de oxigen. Astfel, hidrogenul, care este cel mai electropozitiv și mai simplu element de pe tabelul periodic, având un singur proton și un singur electron, va tinde să se unească și să-și dea electronul celor mai electronegative elemente chimice, cum ar fi oxigenul pentru a forma, printre altele, molecule de apă (H 2 O). În acest caz, hidrogenul, ca și carbonul din exemplul anterior, este într-o stare oxidată și oxigenul este într-o stare redusă, după ce a capturat doi electroni noi, făcând astfel molecula de apă mai stabilă față de reacții. Oxigenul are obiceiul enervant de a fura electroni de la partenerii săi, oxidându-i în același timp.

Există, de asemenea, molecule sau atomi care acceptă electroni sau atomi de hidrogen; vor fi apoi reduse după reacție, ca și pentru metan (CH 4 ) care este starea de reducere maximă pentru carbon. Aici cei patru atomi de hidrogen au dat carbonului singurul lor electron de valență, formând astfel cele patru legături covalente ale acestei molecule. Aici hidrogenul se află într-o stare oxidată, având rolul unui agent reducător pentru metan, la fel ca și carbonul din molecula de CO 2 ., iar carbonul este într-o stare redusă, având rolul unui agent oxidant pentru această moleculă, la fel ca oxigenul din molecula de CO 2. Moleculele de metan (CH 4 ) sau gazul de mlaștină vor fi, prin urmare, foarte reactive și inflamabile în prezența oxigenului molecular (O 2) conținute în atmosferă sau către alți atomi sau molecule care prezintă o electronegativitate, o afinitate sau o atracție chimică mai mari, cum ar fi azotul, fluorul și clorul, de exemplu, putând astfel provoca diverse reacții chimice foarte rapide și pot fi chiar foarte explozive ocazional. . Astfel, în funcție de proporția atomilor de oxigen și hidrogen care intră în compoziția diferiților compuși chimici sau organici, aceștia vor fi fie într-o stare oxidată, fie redusă. În ceea ce privește hidrocarburile, acizii grași, grăsimile reprezentate de lipide și toți carbohidrații care grupează zaharuri. Acești diferiți compuși organici sunt foarte reactivi, în prezența oxigenului sau a atomilor cu afinități și proprietăți echivalente, se caracterizează prin diferitele lor stări reduse, putând servi astfel drept rezerve de energie pentru tot felul de reacții biochimice desfășurate în interiorul celulelor.

Diferitele procese care pot duce la originea și evoluția vieții sunt, prin urmare, o parte integrantă a legilor naturii. Fiind pur și simplu o formă de organizare superioară pe care o poate lua materia, care astfel „caută” prin toate mijloacele posibile și în funcție de diferitele sale proprietăți, să stabilească afinități electrochimice din ce în ce mai complexe între diferitele componente ale oricărui mediu. Acest lucru pentru a dobândi o anumită formă de echilibru către diferitele lor potențiale energetice și să nu fie singurul rod al întâmplării. Astfel, după formarea unui sistem planetar și în funcție de condițiile mediului, confruntate cu diferitele condiții necesare apariției și menținerii vieții, acesta se va dezvolta puțin câte puțin pe suprafața planetei în formare și va lua ulterior tot felul a direcțiilor evolutive, care se pot manifesta apoi în diferite forme de viață biologică. Și de ce nu, pentru a atinge în cele din urmă nivelul de evoluție și dezvoltare care duce la conștientizare, așa cum a avut loc deja pe propria noastră planetă.

Unele dintre moleculele organice, care sunt esențiale pentru dezvoltarea inițială a vieții, sunt deja prezente în diferite medii interstelare, în timpul formării sistemelor protoplanetare și localizate, printre altele, în nori gigantici moleculari galactici. Materie organică din care găsim tot mai multe urme în interiorul propriei noastre galaxii. Câteva sute de molecule interstelare au fost deja listate până în prezent, dintre care aproximativ șaizeci sunt de origine organică care intră în fabricare sau constituie pur și simplu materie vie curentă. Condițiile gravitaționale sunt apoi favorabile concentrării tuturor acestor elemente chimice și organice pe suprafața obiectelor planetare în formare, cum ar fi boabele de praf, pietricele, planetesimale, comete, asteroizi și planete. Prin urmare, este posibil să urmărim și să înțelegem mai bine succesiunea evenimentelor, care sunt apoi axate pe originea și evoluția vieții.

De îndată ce găsim abundent carbon și oxigen în mediul interstelar, chimia carbonului poate începe. Moleculele prezente în acest nor sunt mai complexe decât s-ar putea crede. Cu siguranță, în funcție de impact, carbonul se combină cu ceilalți atomi prezenți (în special hidrogen), dar mai presus de toate prezența prafului oferă un substrat pe care au loc reacții chimice care utilizează energia radiației stelare. Aceste prafuri (0,1 mm sau mai puțin), aducând atomi și molecule împreună înainte de interacțiunea lor, joacă același rol ca și catalizatorii minerali (spumă de platină de exemplu) utilizați în chimie sau ionul H 3 +. Moleculele formate rezultă în principal din combinație cu hidrogen. Aceste prafuri formează structuri fulgi care cuprind gheață amorfă de înaltă densitate, comportându-se ca un fluid vâscos, silicați și molecule pe bază de carbon (în principal hidrocarburi simple). Aceste particule se vor agrega pentru a forma două tipuri de corpuri solide: planetele telurice din apropierea soarelui și, mai departe, nucleele viitoarelor comete.

Atmosfera oxidantă

Producția de oxigen atmosferic a început odată cu apariția fotosintezei în cianobacterii , încă de la -3,5  Ga . Acest lucru va avea ca rezultat, la -2,4  Ga , o criză ecologică numită „  Marea oxidare  ” sau „Catastrofă de oxigen”. Oxigenul era într-adevăr toxic pentru organismele anaerobe ale vremii. Oxigenul a reacționat cu suprafețele mari oxidabile prezente pe suprafața Pământului (în principal fier ).

La -2,2  Ga , creșterea δ 13 C org în carbonați se explică printr-o mai mare fosilizare a materiei organice, în special în stromatoliți , structuri de carbonat de calciu construite de cianobacterii. Acest lucru are ca efect îmbogățirea atmosferei cu oxigen. În această dată apar formațiunile de fier bandate sau straturile roșii, dovadă a unei atmosfere oxidante. De la -1,8  Ga , paleosolii sunt îmbogățiți în fier. Presiunea parțială a oxigenului este de ordinul a 15% din cel actual. După un episod glaciar la -700  Ma și noile sale depozite de fier în bandă, oceanele încetează să mai fie anoxice și devin bogate în sulfați . Metazoare Develop.

Vreme

La începutul Archeanului, activitatea solară mai scăzută a fost compensată de o atmosferă puternic încărcată cu gaze cu efect de seră . Temperatura a fost ridicată. Analiza izotopică a siliciului arată că temperatura oceanelor a scăzut de la 70  ° C acum 3.500  Ma , la 20  ° C acum 800  Ma . Dacă această atmosferă ar fi fost menținută, Pământul nu ar mai fi locuit azi.

Din fericire, o cantitate semnificativă de carbon atmosferic a fost captată treptat sub formă de carbonat de calciu , care precipită la fundul oceanelor. Carbonul este astfel prins în rocile sedimentare . Tectonica plăcilor eliberează o parte din ea în atmosferă prin activitate vulcanică ( ciclul lent al carbonului ). Epuizarea lentă a atmosferei în dioxid de carbon duce la glaciația huroniană în jurul valorii de -2,2  Ga .

Patru perioade de glaciație vor marca era neoproterozoică , între −1000 și −541  Ma . Cea mai cunoscută este glaciația Varanger . Pământul, complet înghețat de câteva milioane de ani, evocă apoi un „bulgăre de zăpadă” .

Plăci tectonice

Placi tectonice Precambrianului este foarte puțin cunoscută. În general, este acceptat faptul că majoritatea masei terestre au format un singur supercontinent , Rodinia , în urmă cu un miliard de ani. Se împarte în mai multe bucăți în jurul valorii de -600  Ma . Activitatea vulcanică corespunzătoare va crește concentrațiile de CO 2 atmosferică și pune capăt ciclului de glaciații.

Viața în fața cambrianului

Nu se știe cu siguranță când a apărut prima dată viața pe Pământ. Prezența microfosilelor în cele mai vechi sedimente cunoscute de pe Pământ sau analizele izotopice ale carbonului considerat a fi de origine biologică găsite în aceste roci fac obiectul a numeroase lucrări sau publicații.

Cele mai vechi fosile

Cele mai vechi fosile confirmate sunt stromatoliții australieni care datează în jur de 3,5  Ga .

În 2017, fosile de „microorganisme putative“, datat cel puțin 3,77  Ga sau chiar 4,28  Ga , au fost identificate în sedimente feruginoase considerate a fi depozite de sub apă izvoarele hidrotermale , descopertarea în centura de rocă. Verdeață de la Nuvvuagittuq în Quebec . Acestea sunt tuburi și filamente micrometrice epigenizate în hematit cu o morfologie similară cu cea a microorganismelor filamentoase actuale care trăiesc în orificiile hidrotermale sau fumătorii subacvatici. Acest anunț vine la 6 luni de la descoperirea stromatoliților fosili datând de 3,7  Ga în Groenlanda, dar această concluzie a fost invalidată în 2018.

Cei mai vechi biomarkeri geochimici

Incluziunile de carbon sub formă de grafit , în detritusul zirconii hadenei din zona Jack Hills din Australia de Vest au fost măsuri izotopice în 2015. Aceste raporturi măsoară 12 C / 13 C, cunoscute și ca δ 13 C indică o origine organică a carbonului și o vârsta de 4,1 Ga. Confirmarea acestei descoperiri ar situa originea vieții pe Pământ încă din Hadean , primul eon din istoria Pământului.

Apariția organismelor mai evoluate

Dezvoltarea către 1,4  Ga a eucariotelor , organisme aerobe precum algele unicelulare, va fi decisivă pentru oxigenarea atmosferei terestre .

Primul organism multicelular este o algă roșie datată la 1200 Ma, în epoca mezoproterozoică . Diferite forme de viață cu corp moale datate între 600 și 541  Ma constituie ceea ce se numește fauna Vendienne , adică fauna Ediacaran .

Apariția unei mari diversități a faunei mici de la 541  Ma a marcat ceea ce se numește explozia cambriană .

Subdiviziuni

Datare radiometrica permite delimiteze diferitele formațiuni ale Precambrian.

S-a propus divizarea Precambrianului în cinci eoni, caracterizați după cum urmează:

  1. Acreția și diferențierea, înainte de Marea Coliziune .
  2. Hadean, corespunzător Marelui Bombardament Târziu (presupus între -4,1 și -3,8  Ga ).
  3. Arhean, corespunzând primelor formațiuni ale scoarței terestre (centura de piatră verde a lui Isua) până la depozitele de fier bandate .
  4. Tranziție, până la primele straturi roșii continentale.
  5. Proterozoic, caracterizat prin tectonică de plăci și se extinde până la Cambrian.

Note și referințe

  1. (în) „  Diagramă cronostratigrafică înnăscută  ” pe http://www.stratigraphy.org/index.php/ics-chart-timescale ,2018(accesat la 22 ianuarie 2019 )
  2. Wilde SA, Valley JW, Peck WH și Graham CM (2001) Dovezi de la zirconii detritici pentru existența crustei continentale și a oceanelor pe Pământ cu 4.4 Gyr în urmă. Natura, v. 409, pp. 175-178. (ro) http://www.geology.wisc.edu/%7Evalley/zircons/Wilde2001Nature.pdf
  3. Principalele cicluri biogeochimice: perspectivă istorică
  4. O atmosferă cu o presiune parțială de oxigen de ordinul a 1% din cea actuală.
  5. François Robert și Marc Chaussidon, O curbă de paleotemperatură pentru oceanele precambriene bazată pe izotopi de siliciu din șiruri , Nature 443, 969-972 (26 octombrie 2006).
  6. (ro) Elizabeth A. Bella, Patrick Boehnkea, T. Mark Harrisona și Wendy L. Maob, „  Carbon potențial biogen conservat într-un zircon vechi de 4,1 miliarde de ani  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences ,4 septembrie 2015( DOI  10.1073 / pnas.1517557112 )
  7. Abderrazak El Albani și Alain Meunier, La originile vieții , Dunod, 2016
  8. (în) Van Kranendonk, MJ, Philippot, P., Lepot, K., Bodorkos, S. & Pirajno, F. (2008) Setarea geologică a celor mai vechi fosile ale Pământului în sec. 3.5 Ga Dresser Formation, Pilbara craton, Western Australia . Precambr. Rez. 167, 93–124
  9. (en) Matthew S. Dodd, Dominic Papineau, Tor Grenne, John F. Slack, Martin Rittner, Franco Pirajno, Jonathan O'Neil & Crispin TS (2017) Puține dovezi ale vieții timpurii în cel mai vechi orificiu hidrotermal al Pământului precipită , Nature, 543, p.  60–64 (02 martie 2017) doi: 10.1038 / nature21377 [1]
  10. Microfosile vechi de 3,77 miliarde de ani descoperite în Canada, [2]
  11. (ro) Allen P. Nutman, Vickie C. Bennett, Clark RL Friend, Martin J. Van Kranendonk & Allan R. Chivas (2016), Apariția rapidă a vieții arătată prin descoperirea structurilor microbiene vechi de 3.700 la 1.000.000 de ani , 22 septembrie 2016, Natura, vol. 537, Scrisoare, doi: 10.1038 / nature19355, [3]
  12. .
  13. (în) W. Bleeker , Felix M. Gradstein (editor), James G. Ogg (editor) și Alan G. Smith (editor), A Geologic Time Scale , Cambridge University Press ,2004( ISBN  0-521-78673-8 ) , „Către o scală de timp precambriană„ naturală ”

Vezi și tu

Articole similare

Bibliografie