Proterozoikum

Utviklingen i proterozoikum

Etter at havet oppstod for 4 milliarder år siden, var det etterhvert lite eller ingen landmasser på jorden. Etter en nydannelse av jordens atmosfære i arkeikum, og utvikling av enkle blågrønn- eller lignende bakterier for om lag 3,5 millioner år siden, gikk jorden inn i en utvikling hvor atmosfæren ble stadig mer rik på oksygen.  Da liv med evne til fotosyntese oppstod for mer enn 3,5 milliarder år siden, ble det avgitt store mengder oksygen fra blant annet blågrønnbakterier, og dette bidro gradvis til å øke oksygeninnholdet i atmosfæren. I proterozoikum, før utviklingen av større dyr, var de grunne havområdene sannsynligvis dekket av matter dannet av mikroorganismer, ifølge professor David Bottjer.
Den danske geologiprofessor Minik T. Rosing og kolleger ved Stanford University mener kontinentalskorpene oppstod i takt med anaerobt liv. Mangelen på landmasser skapte vesentlig sedimentære bergarter som skifer, konglomerat og kvartsitt i sen arkeikum. Når lava steg opp til overflaten gjennom basaltskorpen, ville den normalt avkjøles og størkne til tung basalt og gradvis synke ned i magmaen igjen, smelte ved 1100–1200 °C og stige opp for å størkne på ny, i en kontinuerlig geologisk prosess. Basalten gjennomgikk nå en økende oksidasjonsprosess og forvitret. Basalt som er blitt forvitret av oksygen vil smelte ved «kun» 650 °C, utskilles og stige opp til overflaten der den størkner til langt lettere granitt, som finnes på samtlige kontinenter men er uhyre sjelden ellers i solsystemet. Relativt lett granitt la seg oppå den tyngre basalten og lot basaltsyklusen fortsetter under dekket av granitt, som forble stabilt og flytende. Vi har grunnfjell fra denne tiden i Norge, rester av en arkeisk fjellkjede finner vi i Lofoten med aldre opptil 3,3 milliarder år. Urbergarten granitt opptar for øvrig svært lite oksygen i friluft, og dette bidro derfor til stadig mer fritt oksygen i atmosfæren.
Overgangen til proterozoikum for ca. 2,5 mrd år siden virker dramatisk – i tillegg til at atmosfæren ble oksygenrik, og land-hav-fordelingen ble omtrent som idag, inntraff også historiens første istid. Områder som Karelia (Karelidene), Kola (Saamidene) og Slave-platen i dagens Canada fløt trolig rundt løsrevet fra hnhv Baltica og Laurentia.
Kontinentplater samlet seg i et superkontinent - Columbia - for om lag 1,8 milliarder år siden med betydelig fjellkjededannelse (orgoenese) som omfattet nær sagt alle dagens landmasser. Alle konkurrerende modeller antyder at Nord-Amerika (Laurentia) og Nord-Europa (Baltica) hang sammen i nord via Grønland slik det også skjedde siden.
Kontinentaldrift og havbunnsspredning med subduksjon skapte samtidig vulkansk aktivitet langs et større belte av den samlede kontinentalkysten, og magmatiske fjellkjeder oppstod i ytterkantene - Amazonas, Laurentia, Grønland og Baltica. Columbia brakk opp i en lang fragmenteringsprosess som varte fra kanskje 1,4 - 1,1 milliarder år siden.
Etter hvert rev enkelte kontinentbiter seg løs, slik som «Telemarkøya» i Sør-Norge, og i den sterke vulkanske prosessen omkfing 1,25 milliarder år siden som ga oppsplitting av Columbia, ble det dannet store mengder granitt, charnoktitt, mangeritt og anortositt.
De tidlige havene inneholdt store mengder oppløst jern. Oksygenet som ble produsert gjennom fotosyntesen av mikroorganismene reagerte med jernet og ble felt ut som jernoksid. Dette foregikk over hundretalls millioner år, og et eksempel på sedimentær avsetning av lagvis kvartsitt og jern på havbunnen fra denne tiden er jernfeltene i Sør-Varanger. Da alt jernet var felt ut for ca. 2,2 milliarder år siden, lå det igjen er skorpe av rust på bunnen av verdenshavene som inneholder 20 ganger mer bundet oksygen enn hva vi i dag finner i fri form. Først nå kunne det produseres et reelt overskudd av oksygen. Nivået i atmosfæren fortsatte så å stige i de neste årmillionene, og for noe over 500 millioner år siden var det høyt nok til at større dyr kunne utvikles i havene og livet kunne begynne å invadere landjorden.
I proterozoikum var de platetektoniske prosessene som idag, med oppstigning av vulkansk masse, og nedsynking av havbunnsskorpe med senere omdanning. De gamle, arkeiske kratonene fikk påvekst av ny kontinentalskorpe, slik som eksempelvis de svekonorvegiske massivene av proterozoisk grunnfjell i Sør-Norge og Sør-Sverige. Det baltiske skjoldet vokste i etapper gjennom vulkanisme,  havbunnsspredning (sedimentære tillegg) eller Baltica-kontinentets kollisjon (fjellkjededannelse). Midt i Proterozoikum for om lag 1 mrd år siden samlet alle kontinentene seg igjen i et superkontinent - Rodinia. Det sprakk opp over en periode på 250 millioner år, fra 850 til 650 millioner år siden.

Flercellet liv

Tidlige blågrønnbakterier (cyanobakterier) avga oksygen gjennom fotosyntese, og kjempet seg gjennom lag av kalkstøv som ble tykkere og dannet giftige «kalkhauger» kjent som stromatolitter, som fortsatt finnes f.eks utenfor Vest-Australia. Det faktum at stromatolittene var giftige kan kanskje forklare hvorfor moderne eukaryoter (celleorganismer) ikke spredte seg nevneverdig før kaldt klima for 850-550 millioner år siden fortrengte stromatolittene og lot grønnalger og andre eukaryoter utvikle seg på grunn havbunn. Etter at det økte oksygennivået tillot fremveksten av mer komplekse organismer, oppstod det arter som beitet på disse mattene eller gravde seg gjennom dem. Dette førte ifølge Bottjer til dannelsen av den type havbunn vi i dag er kjent med fra grunne forhold, og som består av sand, stein og revdannende organismer som koraller m.m.
Oksygennivået i atmosfæren fortsatte gradvis å stige. Med den økende oksygenkonsentrasjonen kunne det også danne seg et ozonlag som skjermet jorden for en del av solens UV-stråling. Begge deler (oksygen og lav UV-stråling) var forutsetninger for at det kunne oppstå mer avanserte livsformer. Flercellet dyreliv oppstod kanskje for så mye som 2 milliarder år siden, utfra funn av flercellet kull av ukjent opphav. De fleste forskere heller idag til koloniteorien, som postulerer at enkeltceller kom sammen for å forsvare hverandre mot andre celler eller av en annen grunn, og at enkelte av cellene i kolonien gradvis begynte å spesialisere seg til enkelte oppgaver. For om lag 1 milliard år siden oppstod de første kjente, virkelige flercellede dyr – parmiadyrene – som er inntil 6 cm lange markliknende dyr kjent fra funn i Russland.
Mot slutten av proterozoikum, for mer enn 600 millioner år siden, ble en istid avløst av varmt klima og oversvømming med store, grunne havområder. Nå oppstod den såkalte ediacara-faunaen med blant annet de første bilaterale (symmetriske) dyr, hvorav Dickinsonia er blant de eldste kjente med funn fra Kvitsjøen. Mange steder oppstod nå plutselig primitive skalldyr ved overgangen til den kambriske eksplosjonen – hvor planter, sopp og kompliserte dyr oppstod nesten samtidig. For om lag 500 millioner år siden var ozon- og oksygennivåene i atmosfæren så høye at liv kunne utvikle seg også på landjorden. Det markerer overgangen til landorganismenes tidsalder - fanerozoikum.