Историческое землеведение. Палеогеография

Развитие атмосферы Земли в Архей-протерозойское время

Архей-протерозойское время характеризуется для атмосферы двумя важными событиями — увеличением ее массы и толщины и изменением ее химического состава . Судя по развитию биосферы Земли, атмосферное давление, а, следовательно, и мощность атмосферы достигли своего современного состояния уже в архее. Одновременно начался переход углекислой атмосферы Земли в азотно-кислородную. Как известно, изначально кислород поступал в атмосферу при дегазации мантии, однако при этом, в подавляющем своем большинстве связывался в двуокись железа, сульфаты.

Первичный свободный кислород расходовался, также, на окисление аммиака, в результате чего в атмосфере стал накапливаться свободный азот. Окислялись сера и сероводород, метан, другие соединения; тем не менее, кислорода мантийного происхождения было мало даже для окисления, из-за чего многие элементы и соединения в осадочных породах того времени окислению так и не подверглись.

Но уже на рубеже архея и протерозоя, около 2,5 миллиарда лет назад возрастанию количества кислорода в атмосфере стал резко способствовать процесс фотосинтеза, который стал активно протекать в развивающейся биосфере после появления первых автотрофных организмов — одноклеточных сине-зеленых водорослей.

В начале протерозоя главнейшими газами воздуха были по-прежнему углекислый газ, аммиак, но также уже и азот, а сопутствующими — кислород, серный ангидрит, сероводород, пары соляной и фтористой кислот, метан. Большое количество углекислого газа создавало парниковый эффект, благодаря которому на всей планете сохранялись относительно высокие температуры. На протяжении всей протерозойской эры сохранялась тенденция к снижению в атмосфере паров кислот, метана, серы при равномерном накапливании в ней азота и кислорода.

Кислород в раннем протерозое по-прежнему связывался в толще земной коре — например, при образовании мощных толщ джеспилитов, состоящих из кварца и окисного железа. Но росло и поступление его в атмосферу в свободном виде. Около 2 млрд. л. н. в атмосфере накопилось 0,1 % кислорода от современного. По достижении этого количества, которое называют точкой Юри, кислород смог участвовать в окислении железа непосредственно на поверхности континентов, что привело к началу образования на Земли мощных красноцветных толщ кор выветривания. Но более действенную роль прохождение точки Юри сыграло в эволюции биосферы. Содержание в атмосфере углекислого газа, несмотря на то, что он продолжал поступать в атмосферу при вулканических извержениях, постепенно уменьшалось из-за фотосинтеза, а также захоронения в виде известняков и пр.

В интервале времени между 1 и 1,5 млрд. лет количество кислорода в атмосфере достигает 1 % от современного, что означает переход ее состава через точку Пасте- ра. Эта точка знаменует собой важнейшее событие в развитии жизни на Земле — на ней стало можно дышать. Однако для формирования в атмосфере озонового экрана, который в дальнейшем позволил существовать жизни на суше, кислорода было еще недостаточно.