palæoklimatiske
Evolution af atmosfæren og havet
I løbet af det præambryske tidsforløb ændrede Jordens klimatiske forhold sig markant. Bevis for dette kan ses i den sedimentære fortegnelse, der dokumenterer mærkbare ændringer i sammensætningen af atmosfæren og havene over tid.
Oxygenering af atmosfæren
Jorden havde næsten helt sikkert en reducerende atmosfære før for 2,5 milliarder år siden. Solens stråling organiske forbindelser fra reducerende gasser-methan (CH 4) og ammoniak (NH 3). Mineralerne uraninit (UO 2) og pyrit (FeS 2)) ødelægges let i en oxiderende atmosfære; bekræftelse af en reducerende atmosfære tilvejebringes af uoxiderede korn af disse mineraler i 3,0 milliarder år gamle sedimenter. Tilstedeværelsen af mange typer filamentøse mikrofossiler dateret til 3,45 milliarder år siden i chertsne i Pilbara-regionen antyder imidlertid, at fotosyntesen var begyndt at frigive ilt i atmosfæren på det tidspunkt. Tilstedeværelsen af fossile molekyler i cellevæggene i 2,5 milliarder år gamle blågrønne alger (cyanobakterier) fastlægger eksistensen af sjældne iltproducerende organismer i denne periode.
Oceaner Archean Eon (4,0 til 2,5 milliarder år siden) indeholdt meget vulkansk-afledte ferrojern (Fe 2+), der blev deponeret som hæmatit (Fe 2 O 3) i BIF'er. Oxygen, der kombinerede jernholdigt jern, blev tilvejebragt som et affaldsprodukt af cyanobakteriel metabolisme. Et stort udbrud i deponeringen af BIF'er fra 3,1 til 2,5 milliarder år siden - med et højdepunkt på ca. 2,7 milliarder år siden - ryddet oceanerne af jernholdigt jern. Dette gjorde det atmosfæriske iltniveau øget markant. På det tidspunkt, hvor eukaryoter blev udbredt for 1,8 milliarder år siden, var iltkoncentrationen steget til 10 procent af det nuværende atmosfæriske niveau (PAL). Disse relativt høje koncentrationer var tilstrækkelige til, at oxidativ forvitring kunne finde sted, hvilket fremgår af hæmatit-rige fossile jordarter (paleosoler) og røde senge (sandsten med hæmatitbelagte kvartskorn). En anden vigtig top, der hævede atmosfærens iltniveauer til 50 procent PAL, blev nået med 600 millioner år siden. Det blev betegnet ved den første tilsynekomst af dyreliv (metazoans), der krævede tilstrækkelig ilt til produktion af kollagen og den efterfølgende dannelse af skeletter. Endvidere begyndte frie ilt i stratosfæren under Prækambrien at danne et lag af ozon (O 3), der i øjeblikket fungerer som et beskyttende skjold mod solens ultraviolette stråler.
Udvikling af havet
Oprindelsen af Jordens oceaner forekom tidligere end for de ældste sedimentære klipper. De 3,85 milliarder år gamle sedimenter ved Isua i det vestlige Grønland indeholder BIF'er, der blev afsat i vand. Disse sedimenter, der inkluderer slidte detritale zirkonkorn, der indikerer vandtransport, er indblandet i basaltiske lavas med pudestrukturer, der dannes, når lava ekstruderes under vand. Stabiliteten af flydende vand (det vil sige dets kontinuerlige tilstedeværelse på Jorden) indebærer, at overfladens havvandstemperaturer svarede til nutiden.
Forskelle i den kemiske sammensætning af arkæiske og proterozoiske sedimentære klipper peger på to forskellige mekanismer til kontrol af havvandssammensætning mellem de to præambambiske eoner. I løbet af den arkæiske var havvandssammensætningen primært påvirket af pumpning af vand gennem basaltisk oceanisk skorpe, som forekommer i dag ved oceaniske spredningscentre. I modsætning hertil, under Proterozoic, var den styrende faktor flodudledningen fra stabile kontinentale margener, der først udviklede sig efter 2,5 milliarder år siden. De nuværende oceaner opretholder deres saltholdighedsniveauer ved en balance mellem salte leveret af ferskvandsafstrømning fra kontinenterne og afsætning af mineraler fra havvand.
Klimatiske forhold
En væsentlig faktor, der styrede klimaet under præambrien, var den tektoniske arrangement af kontinenter. På tidspunkter med dannelse af superkontinent (ved 2,5 milliarder, 2,1 til 1,8 milliarder og 1,0 milliarder til 900 millioner år siden) var det samlede antal vulkaner begrænset; der var få øbuer (lange, buede ø-kæder forbundet med intens vulkansk og seismisk aktivitet), og den samlede længde af oceaniske spredningsrygge var relativt kort. Denne relative mangel på vulkaner resulterede i lave emissioner af drivhusgas kuldioxid (CO 2). Dette bidrog til lave overfladetemperaturer og omfattende isdannelser. I modsætning hertil var der i tidspunkter med kontinentalt sammenbrud, som førte til maksimale spredning og nedbrydning af bundbund (på 2,3 til 1,8 milliarder, 1,7 til 1,2 milliarder og 800 til 500 millioner år siden), høje emissioner af CO 2 fra talrige vulkaner i havkanter og øbuer. Den atmosfæriske drivhuseffekt blev forbedret, opvarmede Jordens overflade, og glaciation var fraværende. Disse sidstnævnte betingelser gjaldt også den arkæiske Eon inden dannelsen af kontinenter.
Temperatur og nedbør
Opdagelsen af 3,85 milliarder år gamle marine sedimenter og pudelavaer i Grønland indikerer eksistensen af flydende vand og indebærer en overfladetemperatur over 0 ° C (32 ° F) i den tidlige del af den præambiske tid. Tilstedeværelsen af 3,5 milliarder år gamle stromatolitter i Australien antyder en overfladetemperatur på ca. 7 ° C (45 ° F). Ekstreme drivhusbetingelser i det archeanske forårsaget af forhøjede atmosfæriske niveauer af kuldioxid fra intens vulkanisme (effusion af lava fra ubådspaltning) holdt overfladetemperaturer høje nok til at udvikle livet. De modvirkede den reducerede sollysstyrke (hastighed for den samlede energiudgang fra Solen), der spænder fra 70 til 80 procent af nutidsværdien. Uden disse ekstreme drivhusforhold ville flydende vand ikke have fundet sted på Jordens overflade.
I modsætning hertil er direkte bevis på nedbør i den geologiske registrering meget vanskelige at finde. Nogle begrænsede beviser er leveret af velbevarede regnhuller i 1,8 milliarder år gamle klipper i det sydvestlige Grønland.
