ヒューロニアン氷河期

ヒューロニアン氷河期（またはマッガニエン氷河期）[ 1 ]は、ヒューロニアン累層群の堆積期間中に少なくとも3回の氷河期が発生した期間である。この主に堆積性の連続体の堆積は、古原生代シデリアン期とリアキアン期のおよそ25億年から22億年前（Gya）まで続いた。氷河期の証拠は主に、氷河起源と解釈されるダイアミクタイトの存在に基づいている。ヒューロニアン累層の堆積は、主に海洋性の受動的境界環境に進化したリフト盆地内で発生したと解釈されている。 [ 2 ]ヒューロニアン累層内の氷河ダイアミクタイト堆積物は、第四紀の類似物と厚さが同等である。

説明

ヒューロニアン期の3つの氷河性ダイアミクタイト含有ユニットは、古いものから新しいものの順に、ラムゼー湖層、ブルース層、ゴウガンダ層である。現在、世界中で他の氷河堆積物が認識されているが、ヒューロニアン期はヒューロン湖の北、オンタリオ州スーセントマリーとケベック州ルーアン＝ノランダの間の地域に限定されている。同様の堆積物は、北米の他の地域、オーストラリア、南アフリカでも知られている。[ 3 ]

ヒューロニアン氷河期は、大気中の酸素が増加しメタンが減少した大酸化イベントとほぼ同時期である。酸素はメタンと反応して二酸化炭素と水を形成したが、どちらもメタンよりもはるかに弱い温室効果ガスであり、特に気温の低下とともに水蒸気が空気中から容易に沈殿するため、温室効果の効力は大幅に減少した。[ 4 ]これにより氷室効果が発生し、当時の太陽光照射量の低下と地熱活動の低下も相まって、遊離酸素（有機化合物に酸化ダメージを与える）の増加と気候ストレスの組み合わせにより、地球史上初めてかつ最長の絶滅イベントが発生し、地表と浅海の嫌気性菌が優勢な微生物マットのほとんどが消滅した。[ 5 ] [ 6 ]

発見と名前

1907年、アーサー・フィレモン・コールマンは、オンタリオ州ヒューロン湖付近の地質構造の分析から初めて「ヒューロン期下期氷河期」[ 7 ] [ 8 ]を推定しました。彼に敬意を表して、ゴウガンダ層の下部（氷河期）層はコールマン層と呼ばれています。これらの岩石は多くの地質学者によって詳細に研究されており、古原生代氷河期の典型例と考えられています。[ 9 ] [ 10 ]

氷河期と氷河期という用語の混同から、最近では全期間が単一の氷河期イベントを表しているという印象が広まっている。[ 11 ]ヒューロニアンという用語は岩相層序スーパーグループを説明するために使用され、地質学的物理的単位と年代単位の適切な命名を定義している北米地層規則によると、氷河サイクルを説明するために使用すべきではない。[ 12 ]通時的または地質年代測定の単位を使用する必要がある。

地質と気候

ゴウガンダ層（23億年前）は、アイルズとヤングによれば、「この時代で最も広範囲かつ最も確実な氷河起源の堆積物」を含んでいる。北米では、ミシガン州、メディシンボウ山脈、ワイオミング州、チブガマウ、ケベック州、ヌナブト準州中央部で同様の年代の堆積物が露出している。世界的には、南アフリカのグリクアタウン盆地、インド、オーストラリアで見られる。 [ 13 ]

地殻変動の地殻構造は大陸縁辺部の隆起によるものでした。新たな大陸地殻の形成は化学的風化をもたらし、大気中の二酸化炭素を吸収することで温室効果の減少をもたらし、地球を冷却したと考えられます。

一般的な認識では、1つまたは複数の氷河期は、地球の表面のすべてまたはほとんどが氷で覆われたスノーボールアースイベントであった可能性があるということです。 [ 11 ] [ 14 ] [ 15 ]しかし、低緯度に氷床が存在したことを示唆する古地磁気の証拠は異論があり、 [ 16 ] [ 17 ]氷河堆積物（ダイアミクタイト）は不連続で、炭酸塩やその他の堆積岩と交互に存在し、温帯気候を示しており、地球規模の氷河期の証拠としては乏しいです。

意味合い

ヒューロニアン氷河期以前は、ほとんどの生物は嫌気性で、化学合成と網膜をベースとした無酸素光合成によって生物エネルギーと生体化合物を生産していました。しかし、この頃、シアノバクテリアはポルフィリンをベースとした酸素発生型光合成を進化させ、廃棄物として二酸素を生成しました。当初、この酸素の大部分は海に溶解し、その後、地表の鉄化合物、大気中のメタン、硫化水素による還元によって吸収されました。しかし、シアノバクテリアの光合成が続くと、蓄積された酸素が地球表面の還元性貯蔵庫を過飽和状態にし[ 11 ]、自由酸素として流出して大気を「汚染」し、大酸化イベントとして知られる大気化学の永久的な変化をもたらしました。

かつて還元性であった大気は、今や酸化性となり、嫌気性生物圏にとって非常に反応性が高く、毒性も強かった。さらに、大気中のメタンは酸素の減少により微量レベルまで減少し、二酸化炭素や水蒸気といった、はるかに温室効果の低いガスに置き換えられた。水蒸気もまた、低温で容易に大気中から沈殿する。地球の地表温度は、温室効果の低下に加え、当時の太陽の光度や地熱活動の低下もあって大幅に低下し、 [ 6 ]氷河期の地球へとつながった。

酸化と気​​候変動の複合的な影響によって嫌気性生物圏（当時は古細菌の微生物マットが優勢であったと考えられる）が壊滅した後、酸素呼吸が可能な好気性生物が急速に増殖し、ほとんどの環境で嫌気性菌が退けた生態学的地位を獲得しました。生き残った嫌気性菌のコロニーは、好気性菌との共生関係に適応せざるを得ませんでした。嫌気性菌は好気性菌が必要とする有機物を提供し、好気性菌は嫌気性菌にとって致死的な酸素分子を消費して周囲の「解毒」を行うというものでした。これにより、一部の嫌気性古細菌が細胞質核酸を保護するために細胞膜を内膜に陥入し始め、好気性真正細菌（最終的にATPを生成するミトコンドリアになる）との共生が可能になり、この共生が原生代における真核生物の進化に貢献したとも考えられる。

参照

参考文献

  1. ^ Tang, Haoshu; Chen, Yanjing (2013年9月1日). 「約23億年前の地球規模の氷河期と大気変動」 . Geoscience Frontiers . 4 (5): 583– 596. Bibcode : 2013GeoFr...4..583T . doi : 10.1016/j.gsf.2013.02.003 .
  2. ^ Young, Grant M; Long, Darrel GF; Fedo, Christopher M; Nesbitt, H.Wayne (2001年6月). 「古原生代ヒューロニアン盆地：氷河期と隕石衝突によって中断されたウィルソンサイクルの産物」 .堆積地質学. 141– 142: 233– 254. Bibcode : 2001SedG..141..233Y . doi : 10.1016/S0037-0738(01)00076-8 .
  3. ^ Bekker, Andrey (2020)、「ヒューロニアン氷河期」、Gargaud, Muriel; Irvine, William M.; Amils, Ricardo; Claeys, Philippe (eds.), Encyclopedia of Astrobiology、ベルリン、ハイデルベルク：Springer、pp.  1– 9、doi：10.1007/978-3-642-27833-4_742-5、ISBN 978-3-642-27833-4、S2CID  245528915
  4. ^ EPA.govページ「地球温暖化係数の理解」
  5. ^ 「地質学者が20億年前の古代の大量絶滅を発見」 2019年9月5日。
  6. ^ a bフィル・プレイト（2014年7月28日）「ある種が惑星全体を汚染するとき」スレート誌。2022年3月16日閲覧。
  7. ^ Coleman, AP (1907年3月1日). 「ヒューロニアン氷期前期」. American Journal of Science . s4-23 (135): 187– 192. Bibcode : 1907AmJS...23..187C . doi : 10.2475/ajs.s4-23.135.187 . ISSN 0002-9599 . 
  8. ^ベッカー、アンドレイ (2014). 「ヒューロニアン氷河期」.宇宙生物学百科事典. pp.  1– 8. doi : 10.1007/978-3-642-27833-4_742-4 . ISBN 978-3-642-27833-4。
  9. ^ヤング、グラント・M. (1970年4月). 「北米における原生代前期の広範な氷河期？」 .古地理学、古気候学、古生態学. 7 (2): 85– 101. Bibcode : 1970PPP.....7...85Y . doi : 10.1016/0031-0182(70)90070-2 .
  10. ^ Nesbitt, HW; Young, GM (1982年10月). 「ルータイトの主要元素化学組成から推定される原生代初期気候とプレート運動」 . Nature . 299 (5885): 715– 717. Bibcode : 1982Natur.299..715N . doi : 10.1038/299715a0 . ISSN 0028-0836 . S2CID 4339149 .  
  11. ^ a b c Kopp, Robert (2005年6月14日). 「古原生代スノーボールアース：酸素発生型光合成の進化によって引き起こされた気候災害」 . PNAS . 102 ( 32): 11131– 11136. Bibcode : 2005PNAS..10211131K . doi : 10.1073/pnas.0504878102 . PMC 1183582. PMID 16061801 .  
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  13. ^ Eyles, Nicholas; Young, Grant (1994). Deynoux, M.; Miller, JMG; Domack, EW ; Eyles, N.; Fairchild, IJ; Young, GM (編). Geodynamic controls on glaciation in Earth history, in Earth's Glacial Record . Cambridge: Cambridge University Press. pp.  3–5 . ISBN 978-0-521-54803-8。
  14. ^ Rasmussen, Birger; et al. (2013年11月5日). 「トランスヴァール累層群およびヒューロニアン累層群の凝灰岩層のU-Pbジルコン年代に基づく古原生代氷河期の相関関係」 .地球惑星科学レターズ. 382 : 173–180 . Bibcode : 2013E&PSL.382..173R . doi : 10.1016/j.epsl.2013.08.037 .
  15. ^ Kurucz, Sophie; et al. (2021年10月). 「地球初の雪玉現象：古原生代初期ヒューロニアン超群の証拠」 . Precambrian Research . 365 106408. Bibcode : 2021PreR..36506408K . doi : 10.1016/j.precamres.2021.106408 . S2CID 244217078 . 
  16. ^ Williams, George E.; Schmidt, Phillip W. (1997年12月2日). 「オンタリオ州、古原生代ゴウガンダ層およびロレーヌ層の古地磁気：ヒューロニアン氷河期の低古緯度」 .地球惑星科学レターズ. 153 (3): 157– 169. Bibcode : 1997E&PSL.153..157W . doi : 10.1016/S0012-821X(97)00181-7 . ISSN 0012-821X . 
  17. ^ Kopp, Robert E.; Kirschvink, Joseph L.; Hilburn, Isaac A.; Nash, Cody Z. (2005年8月9日). 「古原生代スノーボールアース：酸素発生型光合成の進化によって引き起こされた気候災害」 . Proceedings of the National Academy of Sciences . 102 (32): 11131– 11136. Bibcode : 2005PNAS..10211131K . doi : 10.1073/ pnas.0504878102 . ISSN 0027-8424 . PMC 1183582. PMID 16061801 .   
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