太古元
太古元（英語：Archean）又稱太古代、始生代，是地球地質歷史中的第二個宙，上承冥古元，下啟元古元。太古元可細分為始太古代、古太古代、中太古代和新太古代四個代[1]，始於約40億年前（由對月岩的同位素年齡確定）內太陽系後期重轟炸期結束[2]，結束於25億年前的休倫冰河時期開始。地球的岩石圈在太古元時期開始逐漸穩定並可以保留至今，以超級海洋為主的水圈也徹底成形。由原核微生物菌落組成的早期生物圈也形成於太古元。
定義
[編輯]太古元以最古老的岩石為定義，大約距今40億年。更早的時期則定義為冥古元。因此，若更早的岩石被發現，太古元的定義即可往更古時代推，冥古元則會被縮短。
地質
[編輯]太古元開始時，地球的熱流是目前的三倍。太古元結束時，地球的熱流是目前的兩倍。這些熱量來自於行星吸積形成地核釋放出的引力勢能與當時豐度更高的放射性元素衰變熱。
現存的太古元岩石大部分是變質岩或火成岩。當時的火山活動極其猛烈、普遍，甚至噴出罕見的科馬提岩，因此殘留至今的太古元地殼以花崗岩結晶為主，例如大面積熔岩或深成岩如花崗岩、二長岩、閃長岩、斜長岩、讃岐岩等。
太古元早期的地球可能有不同於現今形態的板塊活動。一些學者認為當時地球的溫度過高，板塊運動活躍，因此地殼再循環更快，阻礙了克拉通的形成直至地幔降溫對流減緩。另外的學者認為大洋岩石圈的浮力大以至於不能俯衝消減，而太古元岩石的缺少是由於後來地質侵蝕作用。
一派地質學家認為在太古元末期以前大型大陸地殼並不存在，而當時劇烈的地質活動導致小型的原大陸（英語：protocontinent）不能聯合在一起。另一部分以理查阿姆斯壯為代表的地質學家認為在地球形成五億年時就有了現在規模的大陸，此後大陸地殼滑入地幔並維持着新地殼的誕生，使得板塊運動保持着平衡。懷疑大陸存在的學者認為，長英質大陸板塊形成於地幔熱點而不是俯衝帶。部分熔融的鐵鎂質通過底闢作用侵入地殼產生中性或長英質岩石。其他學者認為花崗岩質形成於俯衝帶或聚合板塊邊緣的地質活動，並在太古元之初就開始了。
天體物理學家計算得到年輕太陽黯淡佯謬，太古元時期太陽的輻射熱量輸出僅為70–75%，但當時地球表面溫度不低於目前水平。造成地球溫室效應的原因仍沒有公論。由於較少的陸地與雲層覆蓋，地球的球面反照率可能更低。太古元存在液態水，可以從沉積原岩深度變質而形成的片麻岩得以確證。
太古元末期，板塊構造活動可能已經類似於現今的地球，例如有完好保存的沉積盆地，以及火山弧、陸內裂谷、大陸碰撞、全球範圍的造山運動等證據暗示超大陸的形成與解體的循環。大洋盆地存在的證據可以從條帶狀鐵礦、燧石礦床、枕狀玄武岩得以證實。
目前於地球表面發現的最古老岩石也形成於太古元早期。在格陵蘭、加拿大地盾、懷俄明克拉通、波羅的地盾、蘇格蘭、印度、巴西、西澳大利亞、南非都有發現。太古元岩石僅覆蓋了現今全世界的克拉通大約7%面積。考慮此後的侵蝕與解體，現在約僅有5-40%的大陸地殼是在太古元形成的。
生命
[編輯]太古元是地球生命史的黎明時期。當時的地球主要是一個有極少陸地凸出水面的海洋行星，最早在深海的海底熱泉周圍開始形成由依賴化合作用的古菌和細菌組成的原核菌毯，其化石形成的疊層石可定年到35億年前。之後用視黃醛衍生物（紫膜質）和卟啉衍生物（菌綠素）進行不產氧光合作用的早期光合自營者出現，使得微生物菌落可以擴展到遠離海底熱泉的淺海帶和潮間帶。
在約34億年前，可利用紅藍光譜的光能分解水分子進行產氧光合作用的藍綠菌出現並不斷釋放氧氣做為副產品，在之後十億年間終於耗光了地表所有的還原劑物質（包括亞鐵、硫磺、甲烷和硫化氫）後使得游離態氧氣首次出現在海洋和空氣中。這場大氧化事件徹底改變了地球大氣層的化學成分，並且因為嚴重削弱了大氣溫室效應從而引發了歷時三億年的全球性大冰期——休倫冰河期。這次氧氣浩劫嚴重摧殘了當時主要以厭氧菌為主的生物圈，但也為能自產抗氧化劑的好氧菌和依賴內共生線粒體進行有氧呼吸的真核生物在日後元古元的演化奠定了基礎。
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ 萬天豐著. 中国大地构造学. 北京：地質出版社. 2011.07: 30. ISBN 978-7-116-07219-0.
- ^ International Chronostratigraphic Chart v.2013/01 (PDF). International Commission on Stratigraphy. January 2013 [April 6, 2013]. （原始內容存檔 (PDF)於2013-09-01）.
