地球纪元-地球纪元中的浪花(二)

元古宙是地球生命的曙光时期，众多古老的我们不知道外形的生物曾经生活在这个时代。

元古宙也是大变革的时代，版块移动，大陆崛起，冰川时代，物种灭绝，在这个时期内相继发生，是地球的一个动荡变革阶段。

元古宙（Proterozoic），开始于25亿年前，结束于5.4亿年前。

元古宙的外文名称Proterozoic由希腊语词根组合，意思是史前动物。生命是这个时期的特点，元古宙是一个非常时代，大量的多细胞生物在此时产生，除了植物外，最亮眼的就是动物的出现。动物的大小和复杂程度在这个阶段日新月异。

在元古宙之前的太古宙末期，发生了大氧化事件，也叫做氧化危机。26亿年前大气中的氧气含量突然增加，此事改变了地球的矿物成分，这让以后出现动物成为可能。

这次大氧化事件发生的原因不得而知，很可能是蓝绿菌的光合作用，但是为什么突然增加，年代过于久远，不得而知。

大氧化事件把甲烷为主的还原性的太古宙原始大气转变为氧气丰富的氧化性的元古宙大气，二氧化碳的降低，也导致了冰室效应，导致了持续3亿年的冰封的冬天，地球第一个冰河时期—休伦冰河时期。

元古宙可以划分为五个纪，分别是：长城纪、蓟县纪、青白口纪、南华纪、震旦纪。

01. 山崩地裂，沧海桑田-长城纪(25亿-15亿年前)

在长城纪这个时期，由于大氧化事件，甲烷、二氧化碳的减少导致了冰室效应，导致了地球冰封3亿年的休伦冰期。简单解释下，全球气候有两种类型：冰室(Icehouse)和温室(Greenhouse)，冰室以频繁的大陆冰期和严酷的沙漠环境为特征。温室则以温暖的气候为标志。

冰室气候，大陆版块聚合，海平面下降，气候变干冷，二氧化碳含量降低。

温室气候，大陆版块分离，海平面升高，气候变暖湿，二氧化碳含量上升。

地球历史上出现过大概5次大规模冰期，长城纪发生的休伦冰河期是地球纪元中封冻最久的一段，冰冻3亿年，是一个难以想象的时间跨度。

这个时候的地球可能看起来类似于木卫二，木星的第二颗卫星。

伽利略号拍摄的木卫二素材

地球纪元中出现过的冰河时期如下：休伦冰河时期 24-21亿年前前寒武纪冰河时期 8.5-6.3亿年前安第斯-撒哈拉大冰河时期 4.6-4.3亿年前卡鲁冰河时期 3.6-2.6亿年前第四纪冰河时期 258万年前-今

我们现在正处于第四纪冰河时期的间冰期，根据历史数据看，最快在8000-1万年，最晚在数万年后，地球又会迎来冰封时刻。

除了冰冻，还有山崩。

这个时期有比较多的地质构造活动。例如吕梁构造期，简称吕梁期，是25-18亿年前的一段构造期，在此期间，在今中国及周边地区发生了吕梁运动或称吕梁事件。在吕梁期，地壳的运动构成后世中国大陆的五个地块，即原始中朝地块、扬子地块、华夏地块、哈尔滨地块和准噶尔地块。

超大陆旋回运动。整个太古宙发生了较多的超大陆旋回运动。超大陆旋回描述的是地球的大陆地壳周期性的聚合和分离。大陆碰撞造成了数量更少但面积更大的大陆，而大陆漂移造成了数量更多但面积较小的大陆。距今最近的超大陆—盘古大陆—形成于3亿年前，地球纪元中的古大陆大概有：

超大陆瓦巴拉大陆，存在于约38亿至36亿年前

超大陆乌尔大陆，存在于约30亿年前

超大陆凯诺兰大陆，存在于约27亿至21亿年前

超大陆哥伦比亚大陆，存在于约18亿年至15亿年前

超大陆罗迪尼亚大陆，存在于约11亿年至7.5亿年前

超大陆冈瓦纳大陆，存在于于6亿年前

超大陆盘古大陆，存在于3亿年前

一般一次完整的超大陆旋回将历时3亿至5亿年。

长城纪出现过凯诺兰古大陆，后来崩解，直到3亿年后重新聚合成了哥伦比亚大陆。

凯诺兰大陆大致外形

02. 喘息的窗口-蓟县纪(15-10亿年前)

蓟县纪从15亿年开始，气候炎热湿润，地壳仍然缓慢下降，有利于碳酸盐岩的大量沉积和菌藻类生物的生长

这段时间也存在大量的地质构造，但是藻类植物大量的繁殖，与后续的青白口纪像是生命的时间窗口。

03. 生命盾牌的诞生-青白口纪(10-8.5亿年前)

发生在青白口纪的最重要的事件就是在新的超大陆罗迪尼亚大陆在地壳运动下聚合完成。这段时间也出现了大型具刺疑源类，这是一种构造复杂的藻类植物。这段时间还有个重要的事件就是形成了臭氧层，臭氧层对于紫外线的防护作用，像是设计好的为生命进化走出的一步，成为了生命进化的盾牌。臭氧层的形成为后续动物的出现和陆生生命的出现奠定了基础。

臭氧层的形成主要是因为在蓟县纪藻类产生了大量的氧气，氧气在早期地球紫外线暴露的环境中，受紫外线作用形成了臭氧，这个神奇的变化就跟其他众多地球纪元中神奇的事件之一，仿佛是设计好的生命铺垫。

04. 全球冰封，雪球世界-南华纪(8.5-6.5亿年前)

当时可能的冰冻地球的样子

前寒武纪冰期大约在8.5亿年前~6.3亿年前，基本覆盖了整个南华纪。如今在每个大陆上都可以找到这段时间留下的冰川作用证据的岩石，例如澳大利亚、加拿大、中国、纳米比亚、西伯利亚和斯瓦尔巴。整个南华纪的冰冻和解封，只是地球不断的冰冻解封循环的一个典型案例。实际上从元古宙开始，地球一直处于冰冻、解封的循环中。

冰冻

从1960年代以来，人们就发现曾经遭受过至少一次严重的冰冻，以至于地球上的海洋全部被冻结，仅仅在厚达两公里的冰层下存有少量因地热而融化的液态水。这种时期地史上称为冰河期。该时期的冰渍沉积物遍布全球，那个时候全球冰封。时冰封大地的条件下，几乎所有的光合作用参与者都被严寒冻死了

全球冰冻的这个过程主要由于日积月累，当风化过程慢慢消耗完温室气体后，冰川开始肆无忌惮地蔓延开来，直到全球冻结。彼时，整个地球表面全部被冰川覆盖。日照辐射被白雪皑皑的地球反射回太空，地球一片冰冷。由于水气蒸腾作用被大幅减少，大气变得无比干燥。当时大气中唯一的温室气体就是水气本身，高高在上的则是令人炫目的阳光。

解封

雪球地球终究还是融化了，而融化的原因则成了现在的一个研究课题。

根据计算，后期解封时期，当时大气层二氧化碳浓度需要达到比现在高350倍，也就是占比需要达到大气含量的13%。

很可能由于火山作用的缘故，大气层二氧化碳浓度逐渐增加，最后在赤道附近出现了一条无冰的水域。这条水域通过吸收太阳辐射，融化了更多的冰川，更多的水域又吸收了更多了太阳辐射，如此反复。在短短1000年的时间里，雪球地球得以解冻。

在大陆上，融化后的冰川会暴露出大量冰川沉积物对海洋生物而言营养丰富，及大气中充足的二氧化碳促成了后续蓝藻的爆发。蓝藻帮助地球大气重新氧化，而氧含量的升高可能是后续埃迪卡拉生物群大爆发的推动力之一。这个时期大气层二氧化碳浓度比正常值已经高出100倍。

循环

雨水的洗刷作用转移了大量的大气层二氧化碳。二氧化碳被溶解转化为碳酸，碳酸进一步腐蚀硅酸盐岩石，形成的碳酸盐沉淀被冲入大海，变为海底的沉积岩。最后，二氧化碳浓度降至最低，地球温度下降，海水开始结冰，一切又重新开始循环。

还有一个小的知识点，就是铁矿。在南华纪的地球富氧大气里，自然界的铁与氧气反应形成铁盐，易溶于水的亚铁盐遇到空气里的氧气会被氧化成易水解的铁盐，进而形成难溶的氧化铁从水里沉淀出来。这个过程使多达20倍于现存大气层氧气的氧被带状铁沉积封锁在岩石里。地球上的铁矿都是在元古宙形成的，在后面的日子里鲜有铁矿存在。

05. 冰川融化，生命曙光-震旦纪(6.5-5.4亿年前)

大家如果去过上海，大概率去过晚上的上海黄浦江边，黄浦江边一个非常醒目的楼上可能会看到“震旦”二字。震旦这个词还是非常有历史的，历史久远到几亿年前。

这个时期除了在超大陆罗迪尼亚大陆破碎之后，诞生了著名的冈瓦纳大陆，还发生了非常重要的大事件，那就是阿瓦隆大爆发，产生了埃迪卡拉生物群。

1946年在澳大利亚南部埃迪卡拉山的石英岩中首次发现其类化石，因而得名。这类化石已在世界30多个地点被发现。

埃迪卡拉生物群在南华纪的冰川融化、地球回暖时出现，在震旦纪末期灭绝事件中迅速消失。

这段时期软体多细胞生物大量涌现，开始出现了腔肠动物、环节动物和节肢动物，但这些动物都没有坚硬的骨骼，所以化石上只是留下印痕等遗迹。埃迪卡拉生物群，是一群神秘的盘状、管状、叶状或袋状生物，生活在5亿8000万年前－5亿4200万年前。埃迪卡拉生物群是迄今已知最早的复杂多细胞生物。如金伯拉虫、狄更逊水母等。

狄更逊水母

金伯拉虫

金伯拉虫

这类柔软底栖的生物形态特殊，一般体型较大，个别长达1米以上，无口、肛门及消化系统。基本都已经灭绝湮灭在历史中，仿佛不曾存在过。它们一般各自栖息在海床上，沐浴阳光、吸收水中氧气和养分，彼此间互不侵犯的祥和场景，使得埃迪卡拉时期的海洋生态环境被称作“埃迪卡拉花园”。

由于埃迪卡拉生物群的形态和生长方式等和任何之后出现的生命形式截然不同，大多数种类都难以和现代生物建立确切的联系，一些古生物学家认为它们代表著动物演化史中早早就灭绝的一个分支，没有留下任何后代。科学界为这类神秘生物提出了独立的文德生物总门，甚至有学者认为它们属于已灭绝的一界，完全不同的进化路线上的生物。

这是一群不是动物也不是植物的另外一群生物。