Archéen

Au début de l'Archéen, le flux de chaleur terrestre était près de trois fois supérieur à celui d'aujourd'hui, et il était encore deux fois plus élevé lors de la transition entre l'Archéen et le Protérozoïque (il y a 2 500 millions l'accrétion planétaire , de la formation du noyau métallique et en partie de la désintégration d' éléments radioactifs . De ce fait, le manteau terrestre était nettement plus chaud qu'aujourd'hui.

Bien que quelques grains minéraux de l' Hadéen aient subsisté , les formations rocheuses les plus anciennes affleurant à la surface de la Terre datent de l'Archéen. On trouve des roches archéennes au Groenland , en Sibérie , dans le Bouclier canadien , au Montana , au Wyoming (parties affleurantes du craton du Wyoming ), au Minnesota (vallée de la rivière Minnesota), dans le Bouclier baltique , dans le massif des Rhodopes , en Écosse , en Inde , au Brésil , dans l'ouest de l'Australie et en Afrique australe . Les roches granitiques prédominent dans les vestiges cristallins de la croûte archéenne. Il s'agit notamment de vastes nappes de fusion et d'importants massifs plutoniques de granite , de diorite , d'intrusions stratifiées , d'anorthosites et de monzonites, connues sous le nom de sanukitoïdes . Les roches archéennes sont souvent des sédiments d'eau profonde fortement métamorphisés, tels que les grauwackes , les mudstones , les sédiments volcaniques et les formations de fer rubanées . L'activité volcanique était considérablement plus intense qu'aujourd'hui, avec de nombreuses éruptions de lave, y compris des types inhabituels comme la komatiite . Les roches carbonatées sont rares, ce qui indique que les océans étaient plus acides, en raison du dioxyde de carbone dissous , qu'au cours du Protérozoïque. Les ceintures de roches vertes sont des formations archéennes typiques, constituées d'unités alternées de roches ignées mafiques métamorphisées et de roches sédimentaires, notamment des roches volcaniques felsiques archéennes . Les roches ignées métamorphisées proviennent d' arcs insulaires volcaniques , tandis que les sédiments métamorphisés représentent des sédiments marins profonds érodés des arcs insulaires voisins et déposés dans un bassin d'avant-arc . Les ceintures de roches vertes, qui comprennent les deux types de roches métamorphisées, représentent des sutures entre les protocontinents.

La tectonique des plaques a probablement débuté vigoureusement durant l' Hadéen , avant de ralentir durant l'Archéen. Ce ralentissement était probablement dû à une augmentation de la viscosité du manteau , liée au dégazage de son eau. La tectonique des plaques a vraisemblablement produit d'importantes quantités de croûte continentale, mais les océans profonds de l'Archéen recouvraient probablement entièrement les continents. Ce n'est qu'à la fin de l'Archéen que les continents ont probablement émergé de l'océan. L'émergence des continents vers la fin de l'Archéen a initié une altération continentale qui a laissé son empreinte sur les enregistrements isotopiques de l'oxygène en enrichissant l'eau de mer en oxygène isotopiquement léger.

En raison du recyclage et du métamorphisme de la croûte archéenne, les preuves géologiques concernant la formation de continents spécifiques sont rares. Une hypothèse suggère que les roches actuellement présentes en Inde, en Australie occidentale et en Afrique australe ont formé un continent appelé Ur il y a 3 100 millions d’années . Une autre hypothèse, qui contredit la première, avance que les roches d’Australie occidentale et d’Afrique australe se sont assemblées pour former un continent appelé Vaalbara il y a 3 600 millions d’années . Les roches archéennes ne représentent qu’environ 8 % de la croûte continentale terrestre actuelle ; le reste des continents archéens a été recyclé

Au Néoarchéen , l'activité tectonique des plaques était probablement similaire à celle de la Terre actuelle, bien que la fréquence des détachements de plaques ait été nettement plus élevée. Ceci était dû à un manteau plus chaud, à des plaques rhéologiquement plus faibles et à des contraintes de traction accrues sur les plaques subductées , causées par la métamorphose de leur croûte, du basalte en éclogite , lors de leur plongée. On observe des bassins sédimentaires bien conservés , ainsi que des traces d'arcs volcaniques , de rifts intracontinentaux, de collisions continent-continent et d'événements orogéniques d'envergure planétaire, suggérant la formation et la destruction d'un, voire de plusieurs supercontinents . La présence de formations de fer rubanées, de lits de chert , de sédiments chimiques et de basaltes en coussins témoigne de la prévalence de l'eau liquide et de l'existence de bassins océaniques profonds.

Les impacts d'astéroïdes étaient fréquents au début de l'Archéen. L'analyse des couches de sphérules suggère que ces impacts se sont poursuivis à la fin de l'Archéen, à un rythme moyen d'environ un impacteur d'un diamètre supérieur à de Chicxulub . Ces impacts auraient constitué un important puits d'oxygène et auraient provoqué des fluctuations importantes du taux d'oxygène atmosphérique.

L'atmosphère archéenne était considérée comme presque totalement dépourvue d'oxygène libre ; les niveaux d'oxygène y étaient inférieurs à 0,001 % du niveau atmosphérique actuel , certaines analyses suggérant même qu'ils atteignaient 0,00001 % des niveaux modernes . Cependant, des épisodes transitoires de concentrations élevées d'oxygène sont connus pour cette période, autour de 2 980–2 960 Ma , 2 700 Ma et 2 501 Ma . Les pics d'oxygénation survenus à 2 700 et 2 501 Ma ont été considérés par certains comme des points de départ potentiels du Grand Événement d'Oxygénation [ que la plupart des chercheurs situent au Paléoprotérozoïque ( réducteur et dépourvu redox , qui deviendra une caractéristique des océans plus tardifs et plus oxygénés. Malgré le manque d'oxygène libre, le taux d'enfouissement du carbone organique semble avoir été sensiblement le même qu'aujourd'hui. En raison des niveaux d'oxygène extrêmement faibles, le sulfate était rare dans l'océan archéen, et les sulfures étaient principalement produits par réduction du sulfite d'origine organique ou par minéralisation de composés contenant du soufre réduit. L'océan archéen était enrichi en isotopes d'oxygène plus lourds par rapport à l'océan moderne, bien que les valeurs de δ18O aient diminué à des niveaux comparables à ceux des océans modernes au cours de la dernière partie de l'éon en raison d'une altération continentale accrue.

Les astronomes estiment que le Soleil avait alors environ 75 à 80 % de sa luminosité actuelle . Pourtant, les températures terrestres semblent avoir été proches des niveaux actuels seulement 500 millions d'années après la formation de la Terre (le paradoxe du jeune Soleil peu lumineux ). La présence d'eau liquide est attestée par certains gneiss fortement déformés , produits par le métamorphisme de protolithes sédimentaires . Ces températures modérées pourraient refléter la présence de quantités plus importantes de gaz à effet de serre qu'au cours des périodes ultérieures de l'histoire de la Terre . Une dénitrification abiotique importante s'est produite sur la Terre archéenne, rejetant l' oxyde nitreux, un gaz à effet de serre , dans l'atmosphère . Il est également possible que l'albédo terrestre ait été plus faible à cette époque, en raison d'une surface terrestre et d'une couverture nuageuse moindres