Lịch sử Trái Đất

Tài liệu thông tin đến quý độc giả các kiến thức về sự hình thành, lịch sử của Trái đất thông qua các giai đoạn niên đại địa chất, liên đại hiển sinh, liên đại Thái Viễn Cổ hay Hỏa Thành... Đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu về trái đất, các nhà nghiên cứu về trái đất. Mời các bạn cùng tham khảo tài liệu để nắm chi tiết nội dung.

LỊCH SỬ TRÁI ĐẤT

Trái Đất được hình thành cùng với Hệ Mặt Trời

Mặt Trời, các hành tinh và hành tinh lùn trong Hệ Mặt Trời

Hệ Mặt Trời ban đầu tồn tại như một đám mây bụi và khí lớn, quay tròn, gọi là tinh vân Mặt Trời Tinh vân này gồm hydro và heli và những nguyên tố hóa học nặng hơn khác được tạo ra từ vụ nổ của các ngôi sao rất nặng đã chết trước đó Vào khoảng 4,6 tỷ năm trước một ngôi sao ở gần tinh vân Mặt Trời bắt đầu trở thành một siêu tân tinh Vụ nổ supernova này đã gây sóng chấn động nén ép tinh vân Mặt Trời Lực hấp dẫn và quán tính làm đám mây của Hệ Mặt trời trở nên phẳng dẹt như hình dạng một cái đĩa Phần lớn khối lượng tập trung vào tâm và nóng lên Khi trọng lực làm cho vật chất cô đặc lại xung quanh các tâm bụi, phần còn lại của đĩa bắt đầu phân tán thành những vành đai bụi và thiên thạch Các mảnh nhỏ va chạm vào nhau, chồng chất nhau kết thành những mảnh lớn hơn Những mảnh nằm cách tâm khoảng 150 triệu km sẽ tạo thành Trái Đất Khi Mặt Trời ngày càng cô đặc lại sẽ nóng lên đến mức đủ lớn sẽ kích hoạt phản ứng tổng hợp nhiệt hạch và phát sáng như ngày nay

Minh họa đĩa bồi tiền hành tinh đang hình thành quanh một hệ sao đôi

Niên đại địa chất được sử dụng bởi các nhà địa chất để miêu tả thời gian

và quan hệ của các sự kiện đã diễn ra trong lịch sử Trái Đất Khái niệm này cũng có thể được dùng để miêu tả các sự kiện của vật thể khác trong vũ trụ ví

dụ như niên đại địa chất của Mặt Trăng; bài viết này chỉ tập trung vào niên đại địa chất trên Trái Đất

Các nhà địa chất cho rằng Trái Đất hình thành cách đây khoảng 4.570 triệu năm Khoảng thời gian địa chất trong quá khứ của Trái Đất tạo thành thang thời gian địa chất có các cấp tính từ cao xuống thấp là liên đại (eon), đại (era),

kỷ (period), thế (epoch), kỳ (age) và thời (chron) khác nhau, tương ứng với thang phân vị địa tầng: liên giới, giới, hệ, thống, bậc và đới Nhưng cần lưu ý đây hà hai hệ thống khác nhau Ví dụ một đại là khoảng thời gian liên tục nhất định trong lịch sử Trái Đất, trong khi địa tầng tương ứng của đại đó (nghĩa là giới) ở một khu vực nào đó thì là các lớp đá có niên đại thuộc đại này nhưng có thể không liên tục, bị đứt đoạn hay mất tích

Tóm tắt:

Niên đại địa chất:

Liên đại Hỏa

Thành

(Hadean Eon)

Đại các Nhóm Lòng chảo (Basin Groups Era) 4.50b - 3.95b

Liên đại Thái

Cổ

(Archean Eon)

Liên đại

Nguyên Sinh Đại Cổ Nguyên Sinh

Kỷ Thành Thiết (Siderian) 2.50b - 2.30b

(Proterozoic

Eon)

(Paleoproterozoic Era)

Đại Trung Nguyên Sinh

(Mesoproterozoic Era)

Kỷ Duyên Triển (Ectasian) 1.40b - 1.20b

Đại Tân Nguyên Sinh

(Neoproterozoic Era)

Thế Paleocen 65m - 56m

Thế Oligocen 34m - 23m

Kỷ Đệ Tam thượng (Neogen) Thế Miocen 23m - 5.33m

Thế Pliocen 5.33m - 1.80m

"Azoic" (tức vô sinh - nghĩa là không có hoặc trước sự sống) nói chung hay được sử dụng Cuộc oanh tạc lớn muộn đã diễn ra trong thời kỳ Hỏa Thành và ảnh hưởng tới cả Trái Đất lẫn Mặt Trăng

Những vụ phun trào núi lửa diễn ra thường xuyên trong buổi đầu lịch sử Trái đất

Một lượng nước đáng kể có lẽ đã có mặt trong vật chất tạo ra Trái Đất Các phân tử nước có lẽ đã thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất cho đến khi bán kính của Trái Đất đạt tới khoảng 40% kích thước ngày nay, và nước (cùng các nguyên tố dễ bay hơi khác) có lẽ đã được giữ lại sau thời điểm này Một phần

của hành tinh non trẻ này có lẽ đã bị phá vỡ bởi một va chạm để tạo nên Mặt Trăng, nó có lẽ được gây ra bởi sự nóng chảy của của một hoặc hai khu vực lớn Các thành phần hiện nay không phù hợp với sự nóng chảy hoàn toàn, và va chạm đó rất khó để có thể nung chảy hoàn toàn và trộn lẫn các khối đá khổng

lồ

Nghiên cứu về Ziricon đã phát hiện ra rằng nước ở trạng thái lỏng lỏng có thể đã tồn tại từ khoảng 4.400 Ma, rất sớm sau sự hình thành của Trái Đất Điều này chứng tỏ có sự hiện diện của khí quyển Hydro và Hêli có lẽ vẫn tiếp tục bị mất khỏi bầu khí quyển này, nhưng sự thiếu vắng các khí trơ nặng hơn trong khí quyển ngày nay đã gợi ý rằng có lẽ đã có một điều gì đó mang tính thảm họa đã xảy ra với bầu khí quyển ban đầu này Tuy nhiên, một phần đáng kể các vật chất

có lẽ đã bị hóa hơi bởi va chạm này, tạo thành một bầu khí quyển dày đặc hơi

đá xung quanh hành tinh non trẻ

Đá bốc hơi có lẽ đã ngưng tụ trong phạm vi khoảng 2.000 năm, để lại sau lưng nó các chất dễ bay hơi còn nóng bỏng, tạo ra một bầu khí quyển dày CO2 cùng hydro và hơi nước Các đại dương chứa nước lỏng có lẽ đã tồn tại mặc dù nhiệt độ bề mặt ở mức khoảng 230 °C, dưới áp suất khí quyển rất lớn của CO2 Khi quá trình nguội đi được tiếp diễn, các sự lún sụt của đất và sự hòa tan trong nước biển đã loại bỏ phần lớn CO2 ra khỏi khí quyển nhưng nồng độ của nó dao động một cách dữ dội do bề mặt mới và các chu trình tạo lớp vỏ Trái Đất đã xuất hiện

1.1 Đại Cryptic hay đại Bí ẩn: 4.100-4.500 triệu năm trước

Đây là đại cổ nhất của liên đại Hỏa Thành , và nói chung được chấp nhận

là bắt đầu vào khoảng 4.567,17 triệu năm trước khi Trái Đất và Mặt Trăng hình thành Không tồn tại các mẫu vật có niên đại vào khoảng thời gian chuyển tiếp

từ đại Cryptic sang đại kế tiếp theo là đại Nhóm Lòng chảo của Mặt Trăng, mặc

dù đôi khi người ta cho rằng nó kết thúc vào khoảng 4.150 triệu năm trước đối với một hoặc cả hai thiên thể này

Minh họa đĩa bồi tiền hành tinh Đại này là bí ẩn là do có rất ít chứng cứ địa chất còn tồn tại từ thời gian này Phần lớn các hình thái đất đá thời kỳ này có lẽ đã bị phá hủy trong thời kỳ bắn phá ban đầu, hay bị phá hủy bởi các hiệu ứng của các kiến tạo địa tầng sau này Trong thời kỳ này, Trái Đất được bồi đắp để lớn dần lên, các phần bên trong của nó phân hóa và bề mặt nóng chảy của nó bắt đầu đông đặc lại Sự va chạm (giả thuyết trong Thuyết va chạm khổng lồ) đã dẫn tới sự hình thành của Mặt Trăng cũng diễn ra vào thời kỳ này Các khoáng chất cổ nhất đã biết là của thời kỳ này

Về nguồn gốc của Mặt trăng, đa số bằng chứng tồn tại ủng hộ giả thuyết

"Sự va chạm dữ dội" Theo đó, Trái đất không phải là hành tinh duy nhất được tạo thành ở khoảng cách 150 triệu km từ Mặt trời Giả thuyết này cho rằng đã tồn tại "một tập vật chất" ở khoảng cách 150 triệu km so với cả Trái đất và Mặt trời Hành tinh này được gọi là Theia, nó nhỏ hơn so với Trái đất, có cùng kích thước và khối lượng như Sao Hoả

Quỹ đạo của nó ban đầu là ổn định nhưng về sau khi Trái đất ngày càng

có khối lượng lớn hơn sau khi thu thập thêm vật chất ở xung quanh, thì quỹ đạo của Theia trở nên bất ổn định Theia đu đưa theo Trái đất cho tới khi cách nay khoảng 4.533 tỷ năm, nó đã va chạm vào Trái đất

Do tốc độ tương đối chậm và góc va chạm nhỏ không đủ để nó tiêu diệt Trái đất, nhưng một phần đáng kể của lớp vỏ Trái đất đã bị bắn ra Những phần

tử nặng từ Theia chìm sâu vào vỏ Trái đất, trong khi những phần còn lại và vật chất phóng ra đã tập hợp lại thành một vật thể duy nhất trong không gian Dưới ảnh hưởng của trọng lực nó trở thành một vật thể có hình cầu: đó là Mặt trăng ngày nay Sự va chạm này đã làm thay đổi trục của Trái đất làm nó nghiêng đi

23,5°, trục quay nghiêng gây ra mùa trên Trái đất Có thể nó cũng đã làm tốc độ quay của Trái đất tăng thêm và khởi động những kiến tạo địa tầng

Hình ảnh giả định về hành tinh Theia hình thành tại điểm L5 của Trái đất, sau đó bị mất ổn

định bởi trọng lực, lao vào Trái đất hình thành nên Mặt trăng

1.2 Đại các nhóm Lòng chảo (Basin Groups): 3.920-4.100 triệu năm trước Việc tạo ra các đơn vị phân chia nhỏ của đại Nhóm Lòng chảo là việc xếp đặt

30 thung lũng va chạm Tiền Nectar thành 9 nhóm niên đại tương đối Niên đại tương đối của lòng chảo đầu tiên trong mỗi nhóm dựa trên mật độ của hố và các quan hệ chồng chập, trong khi các lòng chảo khác được đưa vào dựa trên các lớp đất đá yếu hơn Nhóm lòng chảo 1 không có niên đại chính thức cho lớp đáy của nó, và ranh giới giữa nhóm lòng chảo 9 và kỷ Nectaris được xác định bằng

sự hình thành của lòng chảo va chạm Nectaris

Mặt sáng của Mặt trăng - các Basin

1.3 Đại kỷ Nectaris (Nectarian): Niên đại của lòng chảo Nectaris ở một mức

độ nào đó là gây bất đồng, với con số thường xuyên được trích dẫn đưa ra giá trị 3,92 tỷ năm (Ga), hay không thường xuyên được trích dẫn là 3,85 Ga Tuy nhiên, gần đây người ta cho rằng lòng chảo Nectaris trên thực tế có thể cổ hơn nhiều và có lẽ đã được hình thành vào khoảng 4,1 Ga Các nhóm lòng chảo không được sử dụng như là các thời kỳ địa chất tại bất kỳ bản đồ địa chất Mặt Trăng nào

1.4 Đại kỷ Imbrium Sớm (Lower Imbrian): khoảng 3.800-3.850 triệu năm trước, cùng niên đại với sự xuất hiện của biển Imbrium (biển Mưa) trên Mặt Trăng Nó gối lên khoảng thời gian kết thúc của sự kiện bắn phá mạnh muộn của khu vực bên trong của hệ Mặt Trời Các va chạm đã tạo ra lòng chảo biển Imbrium diễn ra vào đầu kỷ Các lòng chảo lớn khác thống lĩnh phía bên trái của Mặt Trăng (chẳng hạn Crisium, Tranquilitatis, Serenitatis, Fecunditatis và Procellarum) cũng đã được hình thành trong thời kỳ này Các lòng chảo này được nhồi đầy các loại đá bazan chủ yếu trong kỷ Imbrium Muộn tiếp theo Trước khi diễn ra kỷ Imbrium Sớm là giai đoạn thuộc kỷ Nectaris

2 Liên đại Thái Cổ (Archean/Archaean/Archeozoic) hay Vô Sinh (Azoic): Vào đầu thời kỳ Thái Cổ, nhiệt của Trái Đất gần như đã cao gấp 3 lần so với ngày nay, và vào khoảng cỡ 2 lần cao hơn so với mức bức xạ nhiệt ở đầu liên đại Nguyên Sinh Lượng nhiệt dư thừa này có thể là tàn dư từ sự lớn dần lên của hành tinh, một phần là nhiệt của sự hình thành của phần lõi sắt, và rất có thể một phần là do nhiệt sinh ra từ các hạt nhân có chu kỳ bán rã ngắn như urani-235

Phần lớn các loại đá thời Thái Cổ nếu tồn tại đều là các loại đá lửa biến chất, phần lớn trong đó là đá xâm nhập Hoạt động núi lửa là tương đối tích cực hơn ngày nay, với hàng loạt các điểm nóng và thung lũng do rạn nứt, với sự phun trào của các dung nham bất thường như komatiit Các loại đá lửa xâm nhập như các vỉa nóng chảy lớn và các khối đá sâu đồ sộ chứa granit, diorit, các xâm nhập thành lớp dạng siêu mafic tới mafic, anorthosit và monzonit được biết đến như là sanukitoid thống lĩnh trong suốt các tàn dư vùng im lìm kết tinh của lớp vỏ Trái Đất thời Thái Cổ mà còn tồn tại tới ngày nay

Trái Đất thời kỳ đầu Thái Cổ có thể có kiểu kiến tạo khác biệt Một số nhà khoa học cho rằng do Trái Đất là nóng hơn, và hoạt động kiến tạo địa tầng

là mãnh liệt hơn so với ngày nay, nên kết quả là có một tốc độ tái sinh các vật liệu lớp vỏ lớn hơn Điều này có thể ngăn cản quá trình tạo vùng im lìm và sự hình thành của các châu lục cho tới khi lớp phủ nguội đi và sự đối lưu bị chậm lại Các nhà khoa học khác lại cho rằng lớp phủ thạch quyển tiểu lục địa là quá nổi để có thể ẩn chìm và sự thiếu vắng của các loại đá thời Thái Cổ là do tác động xói mòn của các sự kiện kiến tạo tiếp theo sau đó Câu hỏi về có hay không có hoạt động kiến tạo địa tầng nào đã tồn tại trong thời Thái Cổ là lĩnh vực hoạt động tích cực của các nghiên cứu địa chất học hiện đại

Không tồn tại các châu lục lớn cho tới tận cuối thời kỳ Thái Cổ; các châu lục nhỏ là quy phạm chung, chúng bị ngăn chặn không cho kết hợp thành các khối lớn hơn do tốc độ cao của hoạt động địa chất Các tiền lục địa giàu fenzit này có lẽ đã được tạo ra tại các điểm nóng hơn là tại các khu vực ẩn chìm,

tiền-từ các nguồn đa dạng như: sự phân hóa do lửa của các loại đá mafic để tạo thành các loại đá trung gian và đá fenzit, macma mafic dễ nóng chảy hơn đá fenzit và thúc đẩy quá trình granit hóa các loại đá trung gian, nóng chảy một phần của đá mafic, cũng như từ sự thay đổi biến chất của đá fenzit trầm tích Các mảng lục địa như thế có thể không được bảo tồn nếu chúng không đủ nổi hay đủ may mắn để tránh các đới ẩn chìm mạnh mẽ

Một diễn giải khác cho sự thiếu vắng chung các loại đá thời kỳ đầu Thái

Cổ (trên 3.800 Ma) là khối lượng các mảnh vụn ngoài hệ Mặt Trời đã hiện diện bên trong hệ Mặt Trời khi đó Thậm chí ngay sau khi hình thành hành tinh thì một lượng lớn các tiểu hành tinh và thiên thạch vẫn còn tồn tại, và chúng bắn phá Trái Đất thời kỳ đầu cho tới khoảng 3.800 Ma Sự bắn chặn cụ thể của các

vật thể va chạm lớn được biết đến như là sự bắn phá mạnh muộn cố thể đã ngăn chặn bất kỳ mảng vỏ lớn nào không cho chúng hình thành bằng cách làm tan vỡ các tiền lục địa ban đầu theo đúng nghĩa đen của cụm từ này

Khí quyển thời Thái Cổ dường như không có ôxy tự do Nhiệt độ dường như đã ở gần mức như ngày nay trong khoảng 500 Ma của sự hình thành Trái Đất, với nước ở dạng lỏng đã tồn tại, do sự tồn tại của các loại đá trầm tích trong các loại đá gơnai bị biến dạng cao Các nhà thiên văn học cho rằng Mặt Trời khi đó đã tối hơn khoảng 33%, và điều này có thể đã góp phần hạ thấp nhiệt độ tổng thể của Trái Đất hơn so với dự kiến Đây là suy nghĩ để phản ánh các lượng lớn hơn của các khí nhà kính so với các giai đoạn muộn hơn trong lịch sử Trái Đất Vào cuối thời kỳ Thái Cổ, khoảng 2.600 Ma, hoạt động kiến tạo địa tầng có thể đã gần giống như ngày nay Các lòng chảo trầm tích được bảo tồn khá tốt và chứng cứ của các vòng cung núi lửa, các vết nứt nội châu lục, các va chạm lục địa-lục địa và các sự kiến kiến tạo sơn trải rộng toàn cầu đã cho thấy sự gắn kết và phá hủy của một và có lẽ là của vài siêu lục địa Nước dạng lỏng là phổ biến, và các lòng chảo đại dương sâu được biết là đã tồn tại do sự hiện diện của các lớp thành hệ sắt dải, đá phiến silic, các trầm tích hóa học và các lớp đệm bazan

Sự sống có lẽ đã hiện diện trong suốt liên đại Thái Cổ, nhưng có lẽ chỉ hạn chế trong các dạng sinh vật đơn bào không nhân, gọi là sinh vật nhân sơ (Prokaryota hay trước đây làMonera); do không thấy có bất kỳ hóa thạch nào của sinh vật nhân chuẩn (Eukaryota), mặc dù chúng có thể đã tiến hóa trong liên đại này và đơn giản là không để lại hóa thạch Tuy nhiên, không có chứng cứ hóa thạch cũng tồn tại cho các sinh vật siêu nhỏ nội bào như các virus

2.1 Đại Tiền Thái Cổ (Eo-archean): khoảng 3.600-3.800 triệu năm trước Siêu lục địa đầu tiên Vaalbara có lẽ đã xuất hiện trong thời kỳ này

Cảnh quan của Đại tiền Thái cổ - núi lửa ở khắp nơi, bầu trời màu da cam (nhiều metan),

biển màu lục (nhiều sắt) 2.2 Đại Cổ Thái Cổ (Paleo-archean): khoảng 3.200-3.600 triệu năm trước Dạng sự sống cổ nhất đã biết, các hóa thạch vi khuẩn được bảo tồn khá tốt có niên đại trên 3.460 Ma tại miền tây Australia là thuộc về đại này

2.3 Đại Trung Thái Cổ (Meso-archean): khoảng 2.800-3.200 triệu năm trước Các hóa thạch từ Australia chỉ ra rằng các tấm đệm vi khuẩn lam dưới dạng stromatolit đã sống trên Trái Đất kể từ thời kỳ thuộc đại Trung Thái Cổ này Siêu lục địa Ur có lẽ đã hình thành trong giai đoạn này

Thành tạo dải sắt, Australia

2.4 Đại Tân Thái Cổ (Neo-archean): khoảng 2.500-2.800 triệu năm trước Sự quang hợp giải phóng ôxy lần đầu tiên đã xuất hiện trong giai đoạn này (khoảng 2.700 Ma) và nó là nguyên nhân của thảm họa ôxy xảy ra sau này trong đại Cổ Nguyên Sinh (khoảng 2.400 Ma) do sự tích tụ gây ngộ độc của ôxy trong khí quyển Trái Đất, được các sinh vật quang tự dưỡng, đã tiến hóa trong đại này, giải phóng ra

3 Liên đại Nguyên Sinh hay Nguyên Cổ (Proterozoic): khoảng 540-2.500 triệu năm trước

Đây là một thời kỳ có các thay đổi lớn về địa chất của Trái Đất Mảng kiến tạo cuối cùng đã hình thành trong thời kỳ này Các bằng chứng đầu tiên của sự sống đa bào và sinh sản hữu tính từ khoảng 1,2 tỷ năm trước, ở giữa liên đại Nguyên Sinh Trái đất nguội đi nhanh chóng, và trong thời gian cuối liên đại

đã hoàn toàn đóng băng Sự sống đa bào phức tạp lần đầu tiên xuất hiện

Liên đại Nguyên Sinh bao gồm ba đại địa chất, từ cổ nhất tới trẻ nhất là:

- Đại Cổ Nguyên Sinh (Paleoproterozoic)

- Đại Trung Nguyên Sinh (Mesoproterozoic)

- Đại Tân Nguyên Sinh (Neoproterozoic)

Các sự kiện chính đã được xác định khá tốt là:

- Sự quá độ sang khí quyển giàu ôxy trong đại Trung Nguyên Sinh

- Một vài thời kỳ băng hà hóa, bao gồm cả quả cầu tuyết Trái Đất trong

kỷ Cryogen ở cuối đại Tân Nguyên Sinh

- Kỷ Ediacara (635 tới 542 Ma) được đặc trưng bằng sự tiến hóa của các sinh vật đa bào thân mềm khá phổ biến

Đá trầm tích liên đại Nguyên Sinh hạ từ Bolivia, Nam Mỹ Một trong những sự kiện quan trọng nhất của liên đại Nguyên Sinh là sự tích lũy ôxy trong khí quyển Trái Đất Mặc dù sự giải phóng ôxy do quang hợp

từ thời kỳ Thái Cổ là điều không còn nghi ngờ gì nữa, nhưng trong thời kỳ đó

sự tích tụ ôxy chưa đủ lớn cho đến khi quá trình chìm lắng hóa học của các chất như lưu huỳnh và sắt không bị ôxi hóa đã được thực hiện xong Vào khoảng 2,3

tỷ năm trước, ôxy trong khí quyển có lẽ chỉ đạt được mức khoảng 1-2% của mức như ngày nay Các tạo thành sắt theo dải, cung cấp phần lớn các quặng sắt trên thế giới, cũng là lắng đọng hóa học đáng chú ý Phần lớn các tích tụ đã giảm mạnh sau 1.900 Ma, hoặc là do sự gia tăng của ôxy hoặc là thông qua sự phối trộn của các cột nước đại dương

Các địa tầng màu đỏ do hematit, một chỉ báo cho thấy sự gia tăng của ôxy trong khí quyển 2 tỷ năm trước; chúng không được tìm thấy trong các tầng đá

cổ hơn Sự tích tụ ôxy có lẽ là do 2 yếu tố: sự nhồi đầy của các chất chìm lắng hóa học và sự gia tăng của sự chôn vùi cacbon, nó cô lập các hợp chất hữu cơ

mà nếu không thì chúng rất dễ dàng bị ôxi hóa bởi ôxy trong khí quyển

Các lớp vỏ đá rắn của Trái Đất (thạch quyển) nằm trên một vùng đá nóng bán chảy có độ nhớt cao (quyển mềm), trong đó các dòng phát sinh nhiệt được mô tả như hình trên

Tại điểm nơi hai dòng đối lưu gặp nhau, thạch quyển bị tách ra, tạo thành các đại

dương Dung nham phun trào ở khu vực này sẽ tạo ra đáy đại dương mới (thể hiện bằng màu nâu sẫm) Sự tác động lên thạch quyển theo cách này gây ra áp lực lớn bên trên làm một

số khu vực chìm xuống Nơi chìm xuống là những khu vực có lớp vỏ mỏng hơn của các đại dương nằm bên dưới lớp vỏ lục địa dày hơn rất nhiều Vì nó bắt buộc ở sâu hơn nên sẽ nóng hơn và có độ nhớt cao và lần lần sáp nhập vào quyển mềm

3.1 Đại Cổ Nguyên Sinh (Paleo-proterozoic): khoảng 1.600-2.500 triệu năm trước

Trước khi có sự gia tăng đáng kể của ôxy trong khí quyển thì gần như tất

cả mọi dạng sự sống đều tồn tại dưới dạng kị khí, nghĩa là quá trình trao đổi chất của sự sống phụ thuộc vào dạng hô hấp tế bào không đòi hỏi cần có ôxy Ôxy dạng tự do với lượng lớn là chất độc cho phần lớn vi khuẩn kỵ khí, và tới thời điểm đó (khoảng giữa kỷ Sideros) thì phần lớn các dạng sự sống kị khí trên Trái Đất bị tiêu diệt Sự sống duy nhất có khả năng tồn tại là những dạng có khả năng chống lại quá trình ôxi hóa cũng như các hiệu ứng độc hại của ôxy hoặc những dạng có thể trải qua toàn bộ cuộc đời của chúng trong môi trường giàu ôxy tự do Sự kiện chính này được gọi là thảm họa ôxy

Mặt cắt ngang của stromatolite hiển thị các cấu trúc đa lớp

Trong thời kỳ của đại này thì các siêu lục địa như Nena và Atlantica (khoảng 2.000 Ma) đã hình thành, để sau đó (~ 1.800 Ma) nhập lại thành siêu lục địa Columbia Siêu lục địa Columbia bắt đầu tách ra vào cuối đại này

3.1.1 Kỷ Sideros (Siderian) hay kỷ Thành Thiết: khoảng 2.300-2.500 triệu năm

Sự phổ biến của các sự kiện tạo thành sắt (BIF) đạt tới đỉnh cao vào đầu

kỷ này BIF được hình thành khi các loài tảo kỵ khí sinh ra ôxy dưới dạng chất thải để nó kết hợp với sắt, tạo thành magnetit (Fe3O4, một loại ôxít sắt) Quá trình này làm hết sắt của đại dương, có lẽ đã làm cho nước biển có màu xanh lục trở thành trong

Cuối cùng, khi không còn ôxy chìm lắng trong các đại dương thì quá trình này tạo ra khí quyển giàu ôxy của ngày nay

Băng hà Huronia đã bắt đầu trong kỷ Sideros, vào khoảng 2.400 Ma và kết thúc vào cuối kỷ Rhyax (khoảng 2.100 Ma)

3.1.2 Kỷ Rhyax (Rhyacian) hay kỷ Tằng Xâm: khoảng 2.050-2.300 triệu năm Phức hợp Bushveld và các xâm nhập tương tự khác đã hình thành trong thời kỳ này Thời kỳ băng hà Huronia kết thúc vào cuối kỷ Rhyax, khoảng 2.100 Ma

3.1.3 Kỷ Orosira (Orosirian) hay kỷ Tạo Sơn: khoảng 1.800-2.050 triệu năm Nửa sau của kỷ này là khoảng thời gian của các hoạt động kiến tạo sơn gần như trên tất cả các lục địa Có lẽ trong kỷ này thì khí quyển Trái Đất đã thay

đổi sang dạng giàu ôxy do quang hợp của vi khuẩn lam

Hai sự kiện va chạm lớn nhất đã biết trên Trái Đất diễn ra trong kỷ

Orosira Ở rất gần thời kỳ đầu của kỷ, khoảng 2.023 Ma, va chạm với một tiểu hành tinh đã tạo ra cấu trúc va chạm Vredefort Sự kiện va chạm đã tạo ra cấu trúc của lòng chảo Sudbury diễn ra vào gần thời kỳ kết thúc của kỷ này, khoảng 1.850 Ma

Miệng núi lửa Vredefort ở Nam Phi Lưu ý các cạnh gợn sóng, chúng rất hiếm trên trái đất nhưng thường thấy trên miệng núi lửa trên các hành tinh khác và mặt trăng (ảnh NASA)

3.1.4 Kỷ Statheros (Statherian) hay kỷ Cố Kết: khoảng 1.600-1.800 triệu năm Trong kỷ này sự sống đơn bào phức tạp đầu tiên đã xuất hiện Siêu lục địa Columbia đã hình thành vào đầu kỷ này

3.2 Đại Trung Nguyên Sinh (Meso-proterozoic): khoảng 1.000-1.600 triệu năm trước

Gồm các kỷ:

- Kỷ Cái Tằng (Calymmian): 1.60b - 1.40b

- Kỷ Duyên Triển (Ectasian): 1.40b - 1.20b

- Kỷ Hiệp Đái (Stenian): 1.20b - 1.00b

Các sự kiện chính trong đại này là sự hình thành của siêu lục địa Rodinia

và sự tiến hóa của sinh sản hữu tính Trong kỷ này sự sống đơn bào phức tạp đầu tiên đã xuất hiện Siêu lục địa Columbia đã hình thành vào đầu kỷ này 3.2.1 Kỷ Calymma (Calymmian) hay kỷ Cái Tằng: khoảng 1.400-1.600 triệu năm

Cái Tằng là có nghĩa là che phủ, tằng là tầng Đây là kỷ địa chất thứ nhất trong đại Trung Nguyên Sinh Nó kéo dài từ khoảng 1.600 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 1.400 Ma Thay vì dựa trên địa tầng, các niên đại này được xác định bằng địa thời học Kỷ này được đặc trưng bằng sự mở rộng của các tầng che phủ đang tồn tại hay bằng các thềm lục địa mới trên các nền móng mới im lìm hóa Siêu lục địa Columbia đã tách rời ra trong kỷ Calymma vào khoảng 1.500

3.2.3 Kỷ Stenos (Stenian) hay kỷ Hiệp Đái: khoảng 1.000-1.200 triệu năm trước

Cụm từ Hiệp Đái có nghĩa là dải hẹp nhằm mô tả dải đá biến chất hẹp Nó kéo dài từ khoảng 1.200 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 1.000 Ma Thay vì dựa trên địa tầng, các niên đại này được xác định bằng địa thời học Tên gọi này

có nguồn gốc từ các dải đá biến chất hẹp được hình thành trong kỷ này Siêu lục địa Rodinia đã gắn kết lại trong kỷ Stenos

3.3 Đại Tân Nguyên Sinh (Neo-proterozoic): khoảng 542-1.000 triệu năm trước

3.3.1 Kỷ Tonas (Tonian) hay kỷ Lạp Thân: khoảng 850-1.000 triệu năm trước

Đây là kỷ địa chất đầu tiên trong đại Tân Nguyên Sinh (Neoproterozoic)

và kéo dài từ khoảng 1.000 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 850 Ma Thay vì

xác định bằng địa tầng, các niên đại này được xác định bằng phương pháp đo phóng xạ trong địa thời học Các sự kiện dẫn tới sự phá vỡ siêu lục địa Rodinia

đã bắt đầu trong kỷ này Sự lan tỏa của các loài acritarch diễn ra trong kỷ Tonas

3.3.2 Kỷ Cryogen (Cryogenian) hay kỷ Thành Băng: khoảng 630-850 triệu năm

Tên gọi này có nguồn gốc từ các trầm tích băng hà đặc trưng của thời kỳ này, chỉ ra rằng vào thời kỳ đó, Trái Đất đã phải hứng chịu các thời kỳ đóng băng mãnh liệt nhất trong lịch sử của mình, với các sông băng trải dài tới tận xích đạo, với một loạt các dao động nhịp nhàng Các thời kỳ đóng băng này được đặc trưng bằng các trầm tích sét tảng lăn tại Congo,Sahara, Oman,

Australia, Trung Quốc, Bắc Mỹ, Ireland, Scotland, Na Uy và nhiều nơi khác khắp trên thế giới Nói chung nó được coi là có thể chia ra làm ít nhất là 2 thời

kỳ đóng băng chính Thời kỳ băng hà Sturtia kéo dài từ khoảng 750 tới 700 Ma

và thời kỳ băng hà Marinoa/Varanger kết thúc vào khoảng 635 Ma Các trầm tích sét tảng lăn cũng có mặt tại các khu vực mà trong kỷ Cryogen nằm ở các khu vực có vĩ độ thấp, một hiện tượng dẫn đến giả thuyết về việc các đại dương của hành tinh bị đóng băng rất sâu, gọi là "quả cầu tuyết Trái Đất"

Quần thể acritarch bị tàn phá tan tành trong thời kỳ đóng băng này

Người ta cho rằng nồng độ ôxy trong khí quyển Trái Đất đã tăng lên sau thời kỳ đóng băng này Có hàng loạt các đặc trưng khó hiểu về thời kỳ băng hà này, bao gồm các chỉ thị về sự đóng băng tại các vĩ độ rất thấp và sự hiện diện của các miếng nêm đá vôi — mà thông thường chúng chỉ là các trầm tích của nước ấm

— phía trên, phía dưới và lẫn lộn với các trầm tích băng hà Sự tái xuất hiện của các thành hệ sắt dải gắn liền với thời kỳ băng hà mà người ta đã không còn tìm thấy kể từ đại Cổ Nguyên Sinh, cũng nhất thời quay trở lại, cho thấy các mức nồng độ ôxy thấp và không ổn định

Các nghiên cứu cổ từ học dường như chỉ ra tốc độ trôi dạt lục địa rất cao, điều này làm cho một số nhà địa chất đặt câu hỏi về việc liệu có hay không việc một số trong các hiện tượng này là do sự lệch hướng của cực từ chứ không phải

là do chuyển động của các mảng đất đá và sự đóng băng tại các vĩ độ thấp Về

cơ bản, sự phân bổ rất không cân xứng của lớp vỏ làm cho chuyển động tự quay của Trái Đất gây ra lực ly tâm có thể làm cho Trái Đất phải quay (trong khi trục

tự quay của nó vẫn nghiêng theo cùng một hướng) cho đến khi sự kết hợp của các châu lục là nằm trên xích đạo; điều này làm cho sự trôi dạt lục địa dường như nhanh hơn so với tốc độ trung bình

3.3.3 Kỷ Ediacara (Ediacaran): khoảng 542-630 triệu năm trước

Kỷ này là không bình thường do sự khởi đầu của nó không được xác định bằng sự thay đổi trong các mẫu vật hóa thạch Các hóa thạch thân mềm bất thường cũng diễn ra trong kỷ Ediacara, nhưng chúng bị hạn chế ở phần cuối của

kỷ, vào khoảng sau 580 Ma Thay vì thế, sự bắt đầu của kỷ được xác định bằng

sự xuất hiện của các lớp cacbonat khác biệt về mặt cấu trúc và thành phần hóa học, chỉ ra các thay đổi về mặt khí hậu (kết thúc của thời kỳ băng hà toàn cầu)

Sự suy giảm bất thường của C13 đánh dấu sự kết thúc thời kỳ băng hà toàn cầu trong kỷ Cryogen trước đó Niên đại của ranh giới được áp đặt khá có

lý tại điểm 635 Ma, dựa trên niên đại U-Pb tại Namibia và Trung Quốc

Ba liên đại trên đây trước đây được gọi chung là Tiền Cambri hoặc Ẩn Sinh (Cryptozoic)

4 Liên đại Hiển Sinh (Phanerozoic):

Đây là liên đại gần đây nhất, đang tiếp diễn cho đến ngày nay Trong thời gian này, sự sống đa bào đã lan từ các đại dương lên đất liền, các nhà máy bào chế oxy đầu tiên, cây cối và rừng đã xuất hiện Tất cả các sinh vật tồn tại vào đầu liên đại Hiển Sinh, tiếp tục phát triển thành các dạng sống chúng ta đã thấy ngày nay Nó bao gồm cả thời đại của khủng long (kỷ Jura và kỷ Phấn trắng), thời đại của động vật có vú (đại Tân Sinh), sự xuất hiện của các loài chim, bò sát hiện đại, v.v Đây cũng là giai đoạn hình thành và tan vỡ của siêu lục địa gần đây nhất, siêu lục địa Pangaea, và sự tuyệt chủng hàng loạt nghiêm trọng nhất (sự kiện tuyệt chủng cuối kỷ Permi) Liên đại Hiển Sinh được chia thành

ba đại: đại Cổ Sinh, đại Trung Sinh và đại Tân Sinh

Khoảng thời gian của liên đại Hiển Sinh bao gồm sự nổi lên nhanh chóng của một loạt các ngành động vật; sự tiến hóa của các ngành này thành các hình thái rất đa dạng và khác nhau; sự nổi lên của thực vật sống trên đất liền; sự phát triển của các thực vật phức tạp; sự tiến hóa của cá; sự nổi lên của động vật sống trên đất liền và sự phát triển của các quần động vật hiện đại

Trong thời kỳ này, các lục địa trôi dạt lại gần nhau, sau đó tập hợp lại thành một khối đất duy nhất có tên gọi là Pangaea để rồi sau đó lại chia cắt ra thành các vùng đất của các châu lục như ngày nay

Mức Oxygen của khí quyển, có 2 bản ghi khác nhau dựa trên (1) Berner, R, et al., 2003, Phanerozoic atmospheric oxygen, Ann Rev Earth Planet Sci., V, 31, p 105-134, và (2) Falkowski, P, et al., 2005, The rise of oxygen over the past 205 million years and the evolution of large placental mammals, Science, V 309, p 2202-2204 (Sept 2005)

Vào đầu đại này thì sự sống chỉ hạn chế bao gồm vi khuẩn, tảo, hải miên (bọt biển) và các dạng khác nhau của dạng sống có phần bí ẩn, gọi chung là hệ động vật Ediacara Một lượng lớn động, thực vật đa bào đã xuất hiện gần như đồng thời vào đầu đại: một hiện tượng được biết đến như là sự bùng nổ Cambri

Có một số chứng cứ cho thấy sự sống đơn giản có thể đã xâm chiếm mặt đất vào đầu đại Cổ sinh, nhưng các loài động, thực vật đáng kể đã không chiếm mặt đất cho đến tận kỷ Silur và đã không phát triển tốt cho đến tận kỷ Devon Mặc

dù các động vật có xương sống nguyên thủy cũng đã được biết đến ở giai đoạn gần đầu đại này, nhưng các dạng động vật vẫn chủ yếu là động vật không xương sống cho đến tận giữa đại Cổ sinh Quần thể cá đã bùng nổ trong kỷ Devon

Vào giai đoạn cuối đại Cổ sinh, một loạt các cánh rừng lớn của các loài thực vật nguyên thủy đã phát triển mạnh trên đất liền, tạo thành một tầng than lớn ở châu Âu và miền đông Bắc Mỹ ngày nay Vào cuối đại này thì những loài

bò sát lớn và phức tạp đầu tiên cũng như các loài thực vật hiện đại đầu tiên (thông, tùng, bách) đã phát triển

Đại Cổ sinh bao gồm khoảng thời gian từ lúc bắt đầu xuất hiện các hóa thạch vỏ cứng và phổ biến đầu tiên tới thời gian khi các lục địa bắt đầu được chiếm lĩnh bởi các loài bò sát lớn, tương đối phức tạp và các loài thực vật tương đối hiện đại Ranh giới dưới (cổ nhất) được quy định một cách kinh điển là khi

có sự xuất hiện đầu tiên của các sinh vật gọi là trùng ba lá (lớp Trilobita) và Archeocyatha Ranh giới trên (trẻ nhất) được quy định là khi diễn ra sự kiện tuyệt chủng lớn khoảng 300 triệu năm sau, được biết đến như là tuyệt chủng Permi Ngày nay ranh giới dưới được thiết lập là khi có sự xuất hiện lần đầu tiên của dấu vết hóa thạch đặc biệt, gọi làTrichophycus pedum

4.1.1 Kỷ Cambri (Cambrian): khoảng 490-542 triệu năm trước

Kỷ Cambri là kỷ sớm nhất mà trong các lớp đá của thời kỳ đó người ta

tìm thấy một lượng lớn các sinh vật đa bào đã hóa thạch một cách rõ ràng,

chúng phức tạp hơn so với hải miên (bọt biển) (ngành Porifera) hay sứa (phân ngành Medusozoa) Trong thời gian này, khoảng 50 nhóm sinh vật chính tách biệt hay "ngành" đã xuất hiện một cách đột ngột, trong phần lớn các trường hợp

là không có tổ tiên một cách rõ ràng (đối với kiến thức khoa học hiện nay) Sự bùng nổ các ngành này được nói đến như là sự bùng nổ kỷ Cambri

Các lục địa trong kỷ Cambri được cho là kết quả từ sự vỡ ra của siêu lục địa trong đại Tân Nguyên Sinh là Pannotia Nước trong thời kỳ thuộc kỷ Cambri dường như là trải rộng và nông Gondwana vẫn là siêu lục địa lớn nhất sau khi Pannotia vỡ ra Người ta cũng cho rằng khí hậu thời kỳ này là nóng hơn một cách đáng kể so với thời gian trước đó, thời gian mà Trái Đất hứng chịu các thời

kỳ băng hà mạnh đã được coi như kỷ Thành băng Bên cạnh đó đã không có sự đóng băng tại hai địa cực Tỷ lệ trôi dạt lục địa trong kỷ Cambri có thể là cao bất thường Laurentia, Baltica và Siberi vẫn là các lục địa độc lập kể từ khi Pannotia vỡ ra Gondwana bắt đầu trôi dạt về phía cực Nam Panthalassa che phủ phần lớn Nam bán cầu, các đại dương nhỏ có đại dương Proto-Tethys, đại dương Iapetus và đại dương Khanty, tất cả chúng đều mở rộng trong thời gian này

Bên cạnh một số dạng sự sống bí ẩn mà có thể coi là động vật hoặc không

là động vật, tất cả các ngành động vật hiện đại trong bất kỳ mẫu hóa thạch nào

có thể đề cập tới, ngoại trừ ngành Bryozoa, dường như đều có các đại diện trong

kỷ Cambri Sự xuất hiện dường như là "bất ngờ" của hệ động vật đa dạng trong một khoảng thời gian không quá vài chục triệu năm này được coi là "Sự bùng

nổ kỷ Cambri"

Trilobites rất phổ biến ở kỷ Cambri

Khu vực được nghiên cứu kỹ nhất mà tại đó các phần mềm của các sinh vật hóa thạch nằm trong đá phiến sét Burgess ở British Columbia Chúng đại diện cho các địa tầng thời Cambri giữa và cung cấp nhiều thông tin cho con người về sự đa dạng động vật thời kỳ đó Các hệ động vật tương tự lần lượt sau

đó cũng được tìm thấy tại nhiều khu vực khác - quan trọng nhất là trong các lớp

đá phiến sét giai đoạn Cambri sớm tại tỉnh Vân Nam Trung Quốc

Hóa thạch trùng ba lá Redlichia chinensis kỷ Cambri

Sự kết thúc của kỷ này cuối cùng được thiết lập theo sự thay đổi tương đối rõ ràng trong hệ động vật mà hiện nay đã xác định như là sự kiện tuyệt chủng Các khám phá hóa thạch và xác định niên đại bằng phóng xạ trong

khoảng 25 năm cuối thế kỷ 20 đã đưa các số liệu thời đại này vào trong câu hỏi

Sự chênh lệch về thời gian lên tới 20 triệu năm là phổ biến giữa các học giả Khoảng thời gian khoảng 545 đến 490 Ma đã được tiểu ủy ban quốc tế về địa tầng học toàn cầu đưa ra gần đây vào năm 2002

Ở ranh giới của kỷ Cambri, một cách chính xác là đã có sự suy giảm rõ nét trong mức độ phổ biến của đồng vị C13, một 'đường đảo ngược' mà các nhà

cổ sinh vật học gọi là sự lệch hướng Một điều cũng khá phổ biến là nó lại là chỉ

số tốt nhất về vị trí của ranh giới tiền Cambri-Cambri trong các lớp địa tầng với niên đại xấp xỉ như vậy Một trong những khu vực mà sự lệch hướng của

cacbon-13 đã được biết rất rõ này diễn ra tại Oman

Sự biến mất các hóa thạch rõ ràng từ thời tiền Cambri trùng khớp một cách chính xác với các bất thường của cacbon-13 Một điều may mắn là tại các lớp đá Oman , cũng như từ các lớp tro núi lửa mà từ đó dựa trên đồng vị của ziricon người ta đã đưa ra niên đại khá chính xác là 542 ± 0,3 Ma (tính toán trên

tỷ lệ phân rã urani thành chì) Niên đại mới và chính xác này phù hợp với niên đại ít chính xác hơn đối với các dị thường của cacbon-13, thu được từ các lớp đá tại Siberi và Namibia Các dữ liệu này có lẽ sẽ được chấp nhận như là niên đại chính xác cuối cùng cho giai đoạn bắt đầu của thời Hiển sinh (Phanerozoic), và

vì thế là sự bắt đầu của đại Cổ sinh và kỷ Cambri

4.1.2 Kỷ Ordovic (Ordovician): khoảng 440-490 triệu năm trước

Kỷ Ordovic bắt đầu với một sự kiện tuyệt chủng nhỏ vào khoảng 488,3 triệu năm trước (Ma) và kéo dài trong khoảng 44,6 triệu năm Các tầng đá thuộc

kỷ Ordovic chứa một lượng lớn hóa thạch và chứa các bể dầu mỏ cùng khíđốt chính ở một số khu vực Trong kỷ Ordovic thì mực nước biển là khá cao; trên thực tế trong thế Tremadoc thì biển lấn đất liền là mạnh nhất với các chứng cứ còn lưu lại dấu tích trong các lớp đá

Thời kỳ này thì các lục địa phía nam đã hợp lại thành một lục địa duy nhất, gọi là Gondwana Vào đầu kỷ Ordovic thì lục địa này nằm ở các vĩ độ gần xích đạo và dần dần trôi dạt xuống Nam cực Thời kỳ Tiền Ordovic được cho là rất ấm, ít nhất là tại các vĩ độ thuộc miền nhiệt đới Giống như Bắc Mỹ và châu

Âu, Gondwana chủ yếu được các biển nông bao bọc trong suốt kỷ Ordovic

Các vùng nước nông và trong suốt trên các thềm lục địa đã tạo điều kiện cho sự phát triển của các nhóm sinh vật có khả năng tích tụ cacbonat canxi

trong lớp mai (vỏ) hay các phần cứng của chúng Đại dương Panthalassa bao phủ phần lớn Bắc bán cầu, các đại dương/biển nhỏ khác như Proto-Tethys,

Paleo-Tethys, Khanty (chúng đã bị khép lại vào cuối kỷ Ordovic), đại dương Iapetus và một đại dương mới là Rheic

Các loại đá thuộc kỷ Ordovic chủ yếu là đá trầm tích Do diện tích và cao

độ của khu vực đất liền là hạn chế nên nó đã hạn chế hiện tượng xói mòn và vì thế các trầm tích biển chủ yếu là chứa đá vôi Các trầm tích đá phiến sét và đá cát thì ít hơn Hiện tượng kiến tạo núi chính trong kỷ này là kiến tạo núi

Taconic đã diễn ra từ thời gian thuộc kỷ Cambri Vào cuối kỷ Ordovic thì

Gondwana đã trôi dạt tới gần Nam cực và bề mặt của nó phần lớn bị đóng băng Những loài thực vật đầu tiên trên đất liền đã xuất hiện trong dạng của các cây nhỏ trông giống như rêu tản (ngành Marchantiophyta) Người ta cũng đã tìm thấy các hóa thạch của phấn (hoa) vào cuối kỷ Ordovic Các loài thực vật này có lẽ đã tiến hóa từ tảo lục Kể từ cuối kỷ Cambri (và có lẽ còn sớm hơn) thì tảo lục cũng rất phổ biến

Minh họa về sự sống kỷ Ordovic

Kỷ Ordovic đến hồi kết thúc bằng một loạt các sự kiện tuyệt chủng, mà cùng với nhau chúng hợp thành sự kiện tuyệt chủng lớn thứ hai trong số 5 sự kiện tuyệt chủng chính trong Lịch sử Trái Đất theo tỷ lệ phần trăm các chi bị tuyệt chủng Sự kiện tuyệt chủng lớn hơn cả là Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias

Các sự kiện tuyệt chủng đã diễn ra vào khoảng 444-447 triệu năm trước

và chúng đánh dấu ranh giới giữa kỷ Ordovic với kỷ tiếp theo là kỷ Silur Vào thời gian đó tất cả các sinh vật đa bào phức tạp đều sinh sống trong lòng đại dương và khoảng 49% các chi động vật đã biến mất hoàn toàn

Giả thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất là các sự kiện này đã do sự bắt đầu của một thời kỳ băng hà gây ra, trong tầng động vật Hirnantian, để kết thúc các điều kiện nhà kính ổn định và kéo dài của kỷ Ordovic Thời kỳ băng hà này

có lẽ đã không kéo dài như người ta đã từng nghĩ, nó có lẽ đã không kéo dài quá 0,5 đến 1,5 triệu năm Sự kiện này diễn ra ngay sau khi có sự sụt giảm lượng điôxít cacbon trong khí quyển và nó có ảnh hưởng mang tính chọn lọc tới các biển nông là khu vực mà đa số các sinh vật sinh sống Do siêu lục địa phía nam

là Gondwana đã trôi dạt tới Nam cực nên các chỏm băng đã hình thành trên bề mặt nó, điều này đã được phát hiện trong các tầng đá thuộc thời kỳ Thượng Ordovic ở Bắc Phi và đông bắc Nam Mỹ, khi đó là cận kề nhau và có vị trí tại

khu vực quanh cực nam vào thời gian này

Băng hà đã giam giữ nước khỏi các đại dương, còn giai đoạn giữa các kỷ băng hà lại giải phóng nó Điều này làm cho mực nước biển xuống và lên lặp lại theo thời gian và mang tính chu kỳ Các biển nông, rộng lớn và cận lục địa trong kỷ Ordovic đã bị rút xuống và nó loại trừ nhiều hốc sinh thái, sau đó nó lại trở lại và mang theo các quần thể sinh vật đã bị thu nhỏ sự đa dạng, sau đó lại rút xuống một lần nữa với nhịp mới của sự hóa băng cùng việc loại trừ sự đa dạng sinh học với mỗi lần thay đổi Các loài có môi trường sống bị hạn chế trong các vùng biển duy nhất trên thềm lục địa rộng lớn đã chịu ảnh hưởng nặng nhất Các dạng sự sống vùng nhiệt đới đã chịu ảnh hưởng mạnh nhất trong đợt tuyệt chủng đầu tiên, trong khi các loài sống ở vùng nước lạnh lại bị ảnh hưởng nặng nhất trong đợt tuyệt chủng thứ hai

Các loài sống sót là những loài có thể đương đầu với các điều kiện thay đổi và chúng nhanh chóng trám vào các hốc sinh thái bị bỏ ngỏ do các sự kiện tuyệt chủng gây ra Vào thời gian kết thúc của sự kiện tuyệt chủng thứ hai, sông băng tan chảy đã làm cho mực nước biển dâng lên và ổn định một lần nữa Sự hồi phục của sự đa dạng sự sống với sự tái ngập lụt vĩnh cửu các thềm lục địa khi bắt đầu kỷ Silur đã làm gia tăng sự đa dạng sinh học trong các bộ, họ còn sống sót

4.1.3 Kỷ Silur (Silurian): khoảng 409-439 triệu năm trước

Trong kỷ Silur, Gondwana vẫn tiếp tục trôi dạt chậm về phía nam tới các

vĩ độ lớn, nhưng có các chứng cứ cho thấy các chỏm băng thuộc kỷ Silur là ít lớn hơn so với các chỏm băng thuộc thời kỳ băng hà hậu Ordovic Sự tan chảy

ra của các chỏm băng và các sông băng đã làm cho mực nước biển lên cao, được ghi nhận từ thực tế là các trầm tích kỷ Silur che phủ lên trên các trầm tích

kỷ Ordovic bị xói mòn, tạo thành một sự phân vỉa không chỉnh hợp Các craton khác và các mảng lục địa đã trôi dạt cùng nhau gần đường xích đạo, bắt đầu sự hình thành của siêu lục địa thứ hai, được biết đến dưới tên gọi Euramerica (Âu-Mỹ)

Khi Proto-Europe (tiền-châu Âu) va chạm với Bắc Mỹ thì va chạm này đã gấp nếp các trầm tích ven bờ biển đã được tích lũy từ kỷ Cambri ngoài khơi phía đông của Bắc Mỹ và phía tây của châu Âu Sự kiện này được gọi là kiến tạo sơn Caledonia, sự dồn lên của các dãy núi kéo dài từ tiểu bang New York (ngày nay) tới chỗ nối lại của châu Âu với Greenland và Norway Vào cuối kỷ Silur, mực nước biển lại hạ thấp xuống một lần nữa, để lại các lòng chảo lộ rõ chứa muối (evaporit) trong lưu vực kéo dài từ Michigan tới West Virginia, và các dãy núi mới hình thành nhanh chóng bị xói mòn Sông Teays, chảy vào các biển nông trên giữa lục địa, đã xói mòn các tầng thuộc kỷ Ordovic, để lại dấu vết trong các tầng thuộc kỷ Silur ở miền bắc Ohio và Indiana

Đại dương rộng lớn Panthalassa đã bao phủ phần lớn Bắc bán cầu Các đại dương nhỏ khác như Proto-Tethys, Paleo-Tethys, Rheic, đường thông ra biển của đại dương Iapetus (nằm giữa Avalonia và Laurentia), và Ural mới hình

thành

Trong kỷ này, Trái Đất đang nằm trong giai đoạn nhà kính ấm và kéo dài

và các biển nông và ấm đã che phủ phần lớn các vùng đất tại khu vực xích đạo

Kỷ này có một sự ổn định tương đối của khí hậu Trái Đất, kết thúc kiểu khí hậu thất thường của giai đoạn trước đó Các lớp mai (vỏ) vỡ (gọi là coquina) cung cấp các chứng cứ mạnh mẽ cho kiểu khí hậu mà các cơn bão mạnh ngự trị được phát sinh khi đó bởi các mặt biển ấm

Mực nước biển cao và các biển nông trên thềm lục địa cung cấp một môi trường thích hợp cho sự sống đại dương của tất cả các loài Các tầng đá kỷ Silur

là nơi chứa nhiều mỏ dầu và khí đốt ở nhiều khu vực Các tầng đá kỷ Silur chứa hematit một loại quặng sắt Các dải đá san hô ngầm đã lần đầu tiên xuất hiện trong kỷ này, được các nhóm san hô đã tuyệt chủng như các bộ Tabulata và Rugosa tạo ra

Những loài cá xương đầu tiên (nhóm Osteichthyes) đã xuất hiện, các loài

cá đã đạt được sự đa dạng đáng kể và phát triển các quai hàm chuyển động được, được thích ứng từ sự hỗ trợ của 2 hoặc 3 cung mang ở phía trước Hệ động vật đa dạng của nhóm Eurypterida (bò cạp biển) một số trong chúng có

độ dài vài mét sinh sống ở các biển nông thời kỳ Silur ở Bắc Mỹ; nhiều hóa thạch của chúng đã được tìm thấy ở bang New York

Những hóa thạch đầu tiên của thực vật có mạch đã xuất hiện trong kỷ Silur Các loài thực vật nguyên thủy trên đất liền thuộc kỷ Silur với xylem và libe nhưng không phân hóa thành rễ, thân và lá, là nhóm Psylophyton, với cơ chế sinh sản bằng bào tử và thở thông qua các khí khổng trên mỗi mặt, và có lẽ quang hợp ở mọi mô được chiếu sáng