Архейският (или Архей) еон е геоложкият интервал след хадея и преди протерозоя. Той е един от четирите основни периода (еони) в историята на Земята. Архейският еон е продължил приблизително от преди 4,0 милиарда години (4 000 млн. г.) до преди 2,5 милиарда години (2 500 млн. г.). В него се появяват и се запазват първите значителни пласти от седиментни скали и първите макроскопски и микроскопски фосилни следи от живот — предимно цианобактерии и различни акритархи, както и бактериални матове и микрофосили.

Роки и литология

Повечето от съхранените архейски скали са вулканични (магмени) или метаморфни по произход заради последващо дълбоко преобразуване и приповдигания. Типични за архея са зеленокаменните пояси (greenstone belts) — комплекси от базалтова вулканика, седиментни и метаморфни скали, както и гранитни до гнейсови комплекси, често представени от тоналит—трондхеймит—гранодьоритни (TTG) серии, които свидетелстват за ранно континентално развитие и мелтинг на земната кора. Бандовите железни отложения (banded iron formations, BIF) започват да се натрупват от средния към късния архей и са знак за взаимодействие между микробния живот и химията на океана.

Топлина, тектоника и суперконтиненти

В началото на архейския период топлинният поток на Земята е бил значително по-висок от съвременния — оценки сочат почти три пъти по-високо в началото на архея и около два пъти по-високо към края на еона. Това вероятно е правело геодинамиката различна: тектониката на плочите може да е била по-интензивна, а областите на късната литосфера по-тънки и по-активни. Въпросът кога точно е започнала съвременната плочна тектоника остава предмет на активно изследване. През архея се предлага наличието на големи континентални блокове и поне един предполагаем суперконтинент — Ваалбара, чието образуване и разпадане се поставят в рамките на архейските стотицимилиони години.

Атмосфера, океани и климат

Океани са съществували от по-ранни времена и през архея са били широко разпространени. Атмосферата в архея е била бедна на свободен кислород — превес са имали редуциращи газове като метан и CO2, а нивата на O2 са били много ниски поради присъщите кислородни 'губители' (например разтворени железни йони). Тези условия позволяват разпространението на анаеробни организми; въпреки това, фотосинтезиращи цианобактерии произвеждат кислород като страничен продукт, който първоначално се свързва с железо и други елементи в океана, а едва след това започва да се натрупва в атмосферата (процес, който ще доведе много по-късно до Голямото оксидационно събитие в протерозоя).

Животът през архея

Най-ранните сигурни следи от живот са микробни — включително матови структури и колонии, които образуват така наречените строматолити, се срещащи в скали на възраст около 3,5 милиарда години и по-късно. Тези структури са резултат от дейността на цианобактерии, които извършват фотосинтеза и отделят кислород. Първоначално кислородът се абсорбира от околната среда, например чрез окисляване на желязото (железни йони), но с натрупването му постепенно се променят и редокс-състоянията на океаните и атмосферата. Освен цианобактериите, архейски екосистеми вероятно са били доминирани от анаеробни бактерии и археи (например метаногени), както и от организми с анаоксигенна фотосинтеза.

Доказателства от фосили и изотопи

Освен макроскопските строматолити, в архейски скали са откривани микрофосили, въглеродни остатъци и положителни изотопни аномалии в карбон (обогатяване в 12C), които се тълкуват като биологичен подпис. Най-старите отделни минерали (детритални циркони от района Jack Hills) дават възраст до ~4,4 млрд. г. и свидетелстват за ранно наличие на континентална кора и условия за наличие на вода на повърхността. Някои от най-старите полеви примери за ранни скали, съдържащи евентуално биологични следи, идват от местности като Изуа (Isua) и Акаста (Acasta), но интерпретациите често са спорни поради силна метаморфна промяна.

Интересни находки

  • Строматолити — срещат се от около 3,5 млрд. години и са един от най-разпространените архейски биомаркери.
  • Вкаменелости от дъждовни капки — следи, тълкувани като отпечатъци от капки дъжд, са открити в по-късни архейски скали на около 2,7 млрд. години; скалите са описани от находища във Вентерсдорп в Северозападната провинция на Южна Африка.
  • Бандови железни образувания (BIF) — ключови за разбирането на химията на океаните и на начините, по които свободният кислород е бил връзван в минерални форми.

Тълкуването на архейската геология и биология е затруднено от факта, че много ранни скали са силно метаморфизирани или ерозирани. Въпреки това археят остава критичен за разбирането на произхода на земната кора, океаните и живота — това е еонът, в който се полагат основите на съвременната планета и на биосферата, каквато я познаваме днес.