Proterozoikum, die jüngere der beiden Abteilungen der präkambrischen Zeit, die ältere ist das archäische Zeitalter. Das Proterozoikum erstreckte sich vor 2,5 Milliarden bis 541 Millionen Jahren und wird häufig in das Paläoproterozoikum (vor 2,5 bis 1,6 Milliarden Jahren), das Mesoproterozoikum (vor 1,6 bis 1 Milliarde Jahren) und das Neoproterozoikum (vor 1 Milliarde bis 541 Millionen Jahren) unterteilt vor Jahren) Epochen. Proterozoische Gesteine wurden auf allen Kontinenten identifiziert und stellen häufig wichtige Quellen für Metallerze dar, insbesondere für Eisen, Gold, Kupfer, Uran und Nickel. Während des Proterozoikums veränderten sich die Atmosphäre und die Ozeane erheblich. Proterozoische Gesteine enthalten viele eindeutige Spuren primitiver Lebensformen - die fossilen Überreste von Bakterien und Blaualgen sowie der ersten sauerstoffabhängigen Tiere, der Ediacara-Fauna.
Präkambrium: Proterozoische Gesteinsarten
Was zur Zeit der archäisch-proterozoischen Grenze vor 2,5 Milliarden Jahren geologisch geschah, ist ungewiss. Es scheint eine Zeit gewesen zu sein
Sauerstoff ist ein Nebenprodukt der Photosynthese. Der freie Sauerstoff in der Atmosphäre nahm aufgrund der biologischen Aktivität während des Proterozoikums signifikant zu. Die wichtigste Zeit des Wandels ereignete sich vor 2,3 bis 1,8 Milliarden Jahren, als sich freier Sauerstoff in der Atmosphäre ansammelte. Die Sauerstoffwerte schwankten während dieser Zeit und fielen mit der Spitzenablagerungsperiode von Eisenstreifenformationen zusammen, die überschüssigen Sauerstoff aus der Atmosphäre auf der ganzen Welt entfernten. Eisen (Fe 2+) in den Ozeanen, kombiniert mit Luftsauerstoff, fiel nach Oxidation zu Fe 2 O 3 als Mineral Hämatit auf dem Meeresboden aus. Durch fortgesetzte biologische Aktivität konnten die Luftsauerstoffkonzentrationen ansteigen.
Als sich Eukaryoten in der Umwelt etablierten, war der Luftsauerstoffdruck von niedrigen Werten auf etwa 10 Prozent des gegenwärtigen atmosphärischen Niveaus (PAL) gestiegen. Megaskopische Eukaryoten tauchten erstmals vor etwa 2,3 Milliarden Jahren auf und verbreiteten sich vor etwa 1,8 Milliarden Jahren. Eukaryoten verwendeten eine Form der Atmung und des oxidativen Stoffwechsels; Sie hatten einen zentralen Kern, der sich in getrennte Geschlechtszellen aufteilen konnte, und so konnte zum ersten Mal ein gemischter und variabler genetischer Code an jüngere Generationen weitergegeben werden.
Frühe Organismen auf der Erde blühten am leichtesten im flachen Wasser der Kontinentalränder. Solche stabilen Kontinentalschelfumgebungen, die im Archäismus selten waren, entwickelten sich nach 2,5 Milliarden Jahren und erleichterten das Wachstum von photosynthetischen Organismen und damit die Sauerstoffproduktion. Ein Beweis für den raschen Anstieg des Sauerstoffgehalts ist das erste Auftreten roter Sandsteine an den Kontinentalrändern. Ihre Farbe wird durch die Beschichtung von Quarzkörnern mit Hämatit verursacht. Ein weiterer Beweis ist das Vorkommen von hämatitreichen fossilen Bodenbetten, die vor etwa 2,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Die Bildung dieser Betten steht im Einklang mit einem drastischen Anstieg des Sauerstoffdrucks auf 0,1 Atmosphären (100 Millibar) zwischen 2,2 und 2,0 Milliarden Jahren.
Vor 600 bis 543 Millionen Jahren war die vielzellige Ediacara-Fauna aufgetaucht; Dies waren die ersten Metazoen (Tiere, die aus mehr als einem Zelltyp bestehen), die Sauerstoff für das Wachstum benötigten. Die Ediacara-Fauna mit weichem Körper war der Vorläufer von Organismen mit Skeletten, deren Auftreten das Ende des Proterozoikums und den Beginn des Phanerozoikums kennzeichnete.
Die Geschichte des Proterozoikums wird von der Bildung und Auflösung von Superkontinenten dominiert. Zur Zeit der archäisch-proterozoischen Grenze vor etwa 2,5 Milliarden Jahren hatten sich viele kleine Cratons (stabile innere Teile von Kontinenten), die von Inselbögen dominiert wurden, zu einer großen Landmasse oder einem Superkontinent zusammengeschlossen. Das Aufbrechen dieser Landmasse wird durch das Eindringen von reichlich vorhandenen transkontinentalen Schwärmen von Doleritschwärmen (eine Art feinkörniges magmatisches Gestein) im Zeitraum von 2,4 bis 2,2 Milliarden Jahren angezeigt. Diese Deiche resultierten aus dem Auftreffen von Mantelwolken auf den Boden der Kontinentalkruste. Dies war die Hauptursache für das Auseinanderbrechen des ursprünglichen Superkontinents. In der Zeit vor 2,1 bis 1,8 Milliarden Jahren verschmolzen diese Fragmente durch Kollisionstektonik erneut zu einem neuen Superkontinent namens Columbia. Moderne plattentektonische Prozesse waren vor mindestens 2,1 bis 2,0 Milliarden Jahren in Betrieb, wie zwei der ältesten gut erhaltenen Ophiolithen der Welt (Fragmente der ozeanischen Kruste) im Purtuniq-Komplex in Labrador und im Jourma-Komplex in Finnland. Die Zersplitterung Kolumbiens führte vor etwa 1,0 Milliarden Jahren zu vielen kleineren Kontinenten, die sich schließlich zu einem anderen Superkontinent zusammengeschlossen hatten, oder zu einer Gruppe mehrerer großer kontinentaler Teile in unmittelbarer Nähe zueinander. Diese Assemblage heißt Rodinia.
Rodinia wurde nach 1,0 Milliarden Jahren von vielen Basaltdeichen heimgesucht. Diese Deiche trugen zur Fragmentierung des Superkontinents bei und waren vor etwa 600 Millionen Jahren mit der Bildung des Iapetus-Ozeans verbunden. Andere Anzeichen für Federaktivität und Kontinentalzerfall sind riesige Basalthaufen und transkontinentale Risse. Ein Schlüsselbeispiel ist der 1,1 Milliarden Jahre alte Keweenawan Rift in Nordamerika, der sich von Michigan über den Lake Superior nach Kansas erstreckt. Dieser Riss, der 2.000 km lang und 160 km breit ist, enthält einen Haufen 25 km dicker Basaltlavas.
Viele Berggürtel bildeten sich während des Proterozoikums, insbesondere in den Intervallen zwischen 2,1 und 1,8 Milliarden, 1,3 und 1,0 Milliarden sowie vor 800 und 500 Millionen Jahren, die mit dem Aufbrechen von Superkontinenten und der anschließenden Kollision ihrer Fragmente verbunden waren. Durch das Auseinanderbrechen der Kontinente entstanden neue Ozeanbecken, die anschließend in Subduktionszonen ähnlich wie im heutigen Japan zerstört wurden. Die Schließung dieser Ozeane ermöglichte die Kollision von Kontinentalblöcken, wodurch große Berggürtel wie der Grenville-Gürtel im Osten Nordamerikas entstanden. Dieser Gürtel, der 1,3 bis 1,0 Milliarden Jahre alt und 4.000 km lang ist, war im Ursprung dem Himalaya-Gebirge sehr ähnlich, das sich in der jüngsten geologischen Zeit gebildet hat. Weitere wichtige proterozoische Berggürtel, die durch Kontinentalkollisionen entstanden sind, sind der Wopmay Orogen im Nordwesten Kanadas (2,1 Milliarden Jahre alt), der Trans-Hudson in Kanada (1,8 Milliarden Jahre alt), der Svecofennian in Finnland (1,9 bis 1,8 Milliarden Jahre alt) Ketilidian-Orogen (1,8 Milliarden Jahre alt) im Südwesten Grönlands sowie die Gürtel in Brasilien, Namibia und Mosambik, die alle etwa 900 bis 500 Millionen Jahre alt sind. Im Gegensatz dazu wurden Berggürtel wie der 2,1 Milliarden Jahre alte Birimian in Westafrika und der 1 Milliarde Jahre alte bis 500 Millionen Jahre alte Gürtel des Arabian-Nubian Shield durch Hinzufügen von neuem Material entwickelt weitgehend vom Erdmantel abgeleitet. So umfassen sie viele Inselbögen, die denen des heutigen Japan ähnlich sind, sowie viele Ophiolith-Sequenzen.
Viele phanerozoische Becken enthalten dicke Sedimenthaufen und liegen teilweise bis vollständig auf den Gebirgsgürteln des Proterozoikums, wodurch die zugrunde liegenden geologischen Beziehungen verdeckt werden. Einige phanerozoische Berggürtel wie der Himalaya enthalten Blöcke aus Proterozoikum mit einer Größe von mehreren zehn Kilometern, die durch spätere tektonische Aktivitäten stark überarbeitet wurden.
