العصر الجيولوجي الأركي - عصر ما قبل الكامبري

ما هو العصر الجيولوجي الأركي؟

العصر الأركي (Archaean Eon) هو أقدم التقسيمين الرسميين لعصر ما قبل الكامبري (حوالي 4.6 مليار إلى 541 مليون سنة مضت) والفترة التي تشكلت فيها الحياة لأول مرة على الأرض، وقد بدأ (Archean Eon) منذ حوالي 4 مليارات سنة بتشكيل قشرة الأرض وامتد إلى بداية دهر البروتيروزويك قبل 2.5 مليار سنة (دهر البروتيروزويك هو التقسيم الرسمي الثاني لزمن ما قبل الكامبري)، وقد سبقت شركة (Hadean Eon) وهي عبارة عن تقسيم غير رسمي للوقت الجيولوجي يمتد من حوالي 4.6 مليار إلى 4 مليارات سنة مضت ويتميز بالتشكيل الأولي للأرض.

تظهر سجلات الغلاف الجوي والمحيطات البدائية للأرض في أقدم العصور القديمة (Eoarchean Era)، وتظهر الأدلة الأحفورية لأقدم أشكال الحياة البدائية (الميكروبات بدائية النواة من المجال المسمى Archaea والبكتيريا) في الصخور التي يبلغ عمرها حوالي 3.5 إلى 3.7 مليار سنة، ومع ذلك فإن وجود شظايا قديمة من الجرافيت (والتي ربما تكون قد أنتجتها الميكروبات) تشير إلى أن الحياة قد تكون ظهرت قبل 3.95 مليار سنة، وتحتوي أحزمة أرشيان من الحجر الأخضر والجرانيت على العديد من الرواسب المعدنية الاقتصادية بما في ذلك الذهب والفضة.

آلية تحديد بداية العصر الجيولوجي الأركي:

لا يتم تحديد بداية (Archean Eon) إلا من خلال العمر النظري للصخور الأولى، وفيما يلي آلية تحديد العصر الجيولوجي الآراكي:

• قبل عصر آركيان كانت الأرض في المرحلة الفلكية (Hadean) من تراكم الكواكب التي بدأت منذ حوالي 4.6 مليار سنة لذلك لم يتم حفظ أي صخور من هذه المرحلة.

• أقدم المواد الأرضية ليست الصخور بل المعادن، ففي غرب أستراليا تحتوي بعض التكتلات الرسوبية التي يعود تاريخها إلى 3.3 مليار سنة على حبيبات الزركون المخلفات التي تتراوح أعمارها بين 4.2 و4.4 مليار سنة، ويجب أن تكون هذه الحبوب قد تم نقلها عن طريق الأنهار من منطقة المصدر، والتي لم يتم العثور على موقعها لكن من المحتمل أن يكون قد تم تدميره من خلال اصطدامات النيزك، أي تلك التي كانت متكررة جداً على كل من الأرض والقمر قبل 4 مليارات سنة.

• يُعتقد أن محتوى الأكسجين في الغلاف الجوي اليوم يجب أن يتراكم ببطء عبر الزمن بدءاً من الغلاف الجوي الذي كان ناقص الأكسجين خلال العصور القديمة.

• على الرغم من أن البراكين تطلق الكثير من بخار الماء (H2O) وثاني أكسيد الكربون (CO2) فإن كمية الأكسجين الحر (O2) المنبعثة صغيرة جداً خلال العصر الآراكي، وإن الانهيار غير العضوي (التفكك الضوئي) لبخار الماء المشتق من البراكين وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لن ينتج سوى كمية صغيرة من الأكسجين الحر.

• قد تم اشتقاق الجزء الأكبر من الأكسجين الحر في الغلاف الجوي الأركي من التمثيل الضوئي العضوي لثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O) بواسطة البكتيريا الزرقاء اللاهوائية (الطحالب الخضراء المزرقة)، وهي عملية تطلق الأكسجين كمنتج ثانوي.

• كانت هذه الكائنات بدائيات النوى وهي مجموعة من الكائنات أحادية الخلية ذات تنظيم داخلي بدائي، والتي بدأت تظهر بالقرب من نهاية أرشيان إيون، وعلى الرغم من أن الأكسجين لم يتراكم بأي كمية ملحوظة في الغلاف الجوي حتى وقت العصر البدائي المبكر، إلا أن العمليات التي تحدث في محيطات الأرض في نهاية العصر الأركي ساعدت على تمهيد الطريق لزيادة الأكسجين في الغلاف الجوي.

نشوء التضاريس خلال العصر الجيولوجي الأركي:

من المحتمل أن تكون المحيطات القديمة نتيجة تكثيف المياه المستمدة من إطلاق الغازات من البراكين الوفيرة، وثم تم إطلاق الحديد (كما هو الحال اليوم) في المحيطات من البراكين المغمورة في التلال المحيطية وأثناء تكوين الهضاب المحيطية السميكة، وإن هذا الحديد الحديدي (Fe2 +) متحد مع الأكسجين وترسب كحديد حديدي في الهيماتيت (Fe2O3)، مما أدى إلى تكوين تشكيلات حديدية على جوانب البراكين.

كان نقل الأكسجين المنتج بيولوجياً من الغلاف الجوي إلى الرواسب مفيداً لكائنات التمثيل الضوئي؛ لأنه في ذلك الوقت كان الأكسجين الحر ساماً لها، وعندما تم ترسيب تشكيلات الحديد النطاقات لم تكن إنزيمات الأوكسجين الوسيطة قد تطورت، وبعد ذلك سمح هذا الإزالة للأكسجين بتطور اللاهوائيات المبكرة (أشكال الحياة التي لا تتطلب الأكسجين للتنفس) في محيطات الأرض المبكرة.

انبعاثات ثاني أكسيد الكربون وفيرة من البراكين الحديثة ومن المفترض أن البراكين الشديدة خلال (Archean Eon) تسببت في تركيز هذا الغاز بشكل كبير في الغلاف الجوي، ومن المرجح أن يؤدي هذا التركيز المرتفع إلى ظهور تأثير الاحتباس الحراري في الغلاف الجوي الذي أدى إلى تدفئة سطح الأرض بدرجة كافية لمنع تطور التكتلات الجليدية، والتي لا يوجد دليل عليها في صخور العصر الأركي، وقد انخفض محتوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي بمرور الوقت الجيولوجي؛ لأن الكثير من الأكسجين الذي كان مرتبطاً سابقاً بـ (CO2) قد تم إطلاقه لتوفير كميات متزايدة من (O2) في الغلاف الجوي، وفي المقابل تم إزالة الكربون من الغلاف الجوي عن طريق دفن الرواسب العضوية.

أحداث جيولوجية تمت خلال العصر الأركي:

• تم إنتاج القشرة المحيطية والجزرية القوسية في جميع أنحاء المعمورة بشكل شبه مستمر لمدة 1.5 مليار سنة، وبالتالي فإن معظم صخور أرشوس (العصر الأركي) نارية.

• أقدم الصخور المعروفة على الأرض، والتي يقدر عمرها بـ 4.28 مليار سنة هي الرواسب البركانية المزيفة من الأمفيبوليت لحزام الحجر الأخضر (Nuvvuagittuq) في كيبيك كندا.

• ثاني أقدم صخور هي صخور النيس الجرانيت (Acasta) التي يبلغ عمرها 4 مليارات عام في شمال غرب كندا، وتم العثور على حبة زركون واحدة تعود إلى 4.2 مليار سنة داخل هذه النيسات.

• توجد رواسب وحمم قديمة أخرى في حزام (Isua) الذي يبلغ عمره 3.85 مليار عام في غرب جرينلاند (والذي يشبه الإسفين التراكمي في خندق منطقة الاندساس الحديثة) ومجمع (Barberton) الذي يبلغ عمره 3.5 مليار عام في الجنوب من أفريقيا، والتي ربما تكون قطعة من القشرة المحيطية.

• حدث نبضة هائلة في تكوين أقواس الجزر والهضاب المحيطية في جميع أنحاء العالم من 2.9 إلى 2.7 مليار سنة مضت.

• بحلول وقت الحدود الأرتشيانية البروتيروزوية أي منذ حوالي 2.5 مليار سنة تم دمج العديد من الهراوات الصغيرة (الأجزاء الداخلية المستقرة من القارات)، التي تهيمن عليها أقواس الجزيرة في كتلة واحدة كبيرة من اليابسة أو القارة العملاقة، والتي يشير إليها بعض العلماء باسم كينورلاند.

• توجد صخور أرشيان في الغالب في كتل كبيرة تمتد من مئات إلى آلاف الكيلومترات كما هو الحال في المقاطعات العليا والعبد في كندا، مثل: كتل بيلبارا ويلغارن في أستراليا و(Kaapvaal craton) في جنوب إفريقيا و(Dharwar craton) في الهند ودروع البلطيق وأنابار وألدان في روسيا.

• توجد بقايا أصغر لصخور العصر الأركي في مراحل مختلفة من الطمس في العديد من أحزمة الجبال البدائية الأصغر سناً وحيوان الزمان.

• تشكلت بعض الصخور القديمة التي تحدث في أحزمة من الحجر الأخضر والجرانيت (مناطق غنية بالصخور البركانية التي تعد أنواعاً بدائية من قشرة المحيطات وأقواس الجزر) على سطح الأرض أو بالقرب منه، وبالتالي تحافظ على أدلة الغلاف الجوي والمحيطات وأشكال الحياة المبكرة .

• الصخور الأخرى التي تحدث في أحزمة الجرانيت والنيس (مناطق الصخور التي تم تحويلها في القشرة الوسطى السفلى من العصر الأركي) عبارة عن بقايا من الأجزاء السفلية من القارات الأركيولوجية، وبالتالي تحافظ على أدلة عمليات القشرة العميقة التي كانت تعمل في ذلك الوقت.

• يوجد في أحزمة الحجر الأخضر والجرانيت العديد من الحمم المحيطية وأقواس الجزر والهضاب المحيطية؛ لذلك فهي تحتوي عادةً على أنواع صخرية مثل البازلت والأنديسايت والريوليت، وهذه الصخور النارية هي موطن للعديد من الرواسب المعدنية الاقتصادية من الذهب والفضة والكروم والنيكل والنحاس والزنك.