始生代

始生代
4031 ± 3 – 2500 Ma ファ。 原生代 始生代 持っていた。
太古代の風景の想像図
年表
−4500 — – — – −4000 — – — – −3500 — – — – −3000 — – — – −2500 — – — – −2000 — – — – −1500 — – — – −1000 — – — – −500 — – — – 0 — 先カンブリア時代 冥王 始生代 原生代 ファナー オゾイック 始生代 古始生代 中始生代 新始生代 古原生代 中原生代 新原生代 古生代 中生代 新生代   縦軸のスケール:数百万年前
語源
名前の形式	フォーマル
代替スペル	始生代、始生代
同義語	始生代 JWドーソン、1865
使用情報
天体	地球
地域別使用状況	グローバル ( ICS )
使用される時間スケール	ICS タイムスケール
意味
年代順	エオン
地層単位	エオノセム
時間範囲の形式	フォーマル
下限定義	最も古い10のU-Pbジルコン年代
下限GSSA	アカスタ川沿い、ノースウェスト準州、カナダ 65°10′26″N 115°33′14″W / 65.1738°N 115.5538°W / 65.1738; -115.5538
GSSAの下位が承認	2023年[1]
上限の定義	クロノメトリックに定義
GSSA 上位が承認されました	1991年[2]

始生代（はいけいせい、 IPA : / ɑːr ˈ k iː ə n / ar- KEE -ən、ArchaeanまたはArchæanとも綴られる）は、古い資料では始生代と呼ばれることもあり、地球の歴史における4つの地質時代のうち2番目であり、その前は冥王代、後続は原生代である。始生代は、4,031 Myaから2,500 Mya（百万年前）までの期間を表す。後期重爆撃期は始生代の始まりと重なると仮定されている。ヒューロニアン氷河期は始生代の終わりに発生した。

太古代の地球は、ほとんどが水の世界でした。大陸地殻もありましたが、その多くは今日の海よりも深い海の下でした。いくつかのまれな残存結晶を除いて、今日の最古の大陸地殻は太古代に遡ります。太古代の地質学的詳細の多くは、その後の活動によって破壊されました。地球の大気も、今日のものとは構成が大きく異なっていました。生命誕生前の大気は、メタンに富み、自由酸素が不足した還元性の大気でした。

最も古い生命は、主にストロマトライトと呼ばれる浅瀬の微生物マットに代表され、始生代に始まり、その長い歴史を通じて単純な原核生物（古細菌と細菌）のままでした。最も古い光合成プロセス、特に初期のシアノバクテリアによるものは、始生代中期から後期に出現し、始生代後の海洋と大気に永続的な化学変化をもたらしました。

始生代という言葉は、ギリシャ語の「arkhē ( αρχή )」に由来し、「始まり、起源」を意味します。^[3]先カンブリア時代は生命が存在しない（無生代）と考えられていましたが、無生代に属すると判断された堆積物から化石が発見されました。冥王代が認識される前、始生代は地球の形成から約45億4千万年前から25億年前までの地球の初期の歴史に及びました。

始生代の始まりと終わりは、地層学に基づくのではなく、年代測定法によって定義されています。始生代の下限または開始点である40億3100万±300万年前は、国際地層学委員会によって公式に認められており、^[1]これは地球上で最も古い既知の無傷の岩石層の年代です。したがって、それ以前の冥王代からの岩石の証拠は、定義上、個々の鉱物粒子や月のサンプルなど、岩石や地球外の源に限定されます。

始生代が始まったとき、地球の熱流量は今日の約3倍で、始生代から原生代（2,500  Ma ）への移行時には現在の2倍のレベルでした。余分な熱は、惑星の集積や金属核の形成による残留熱と、放射性元素の崩壊によって生じた熱でした。その結果、地球のマントルは現在よりもかなり高温でした。^[4]

いくつかの鉱物粒子は冥王代から生き残っていますが、地球の表面に露出している最古の岩石層は始生代のものです。始生代の岩石は、グリーンランド、シベリア、カナダ楯状地、モンタナ州、ワイオミング州（ワイオミングクラトンの露出部分）、ミネソタ州（ミネソタ川渓谷）、バルト楯状地、ロドピ山塊、スコットランド、インド、ブラジル、西オーストラリア、南アフリカで発見されています。^[要出典] 花崗岩質岩石は、現存する始生代地殻の結晶質残余物全体で優勢です。これらには、サヌキトイドとして知られる、大規模な溶融層と、花崗岩、閃緑岩、層状貫入岩、斜長岩、モンゾニ岩の大量の深成岩が含まれます。太古代の岩石は、グレーワック、泥岩、火山性堆積物、縞状鉄鉱層など、変成が進んだ深海堆積物であることが多い。火山活動は現在よりもかなり活発で、コマチアイトなどの珍しい種類の溶岩も含め、数多くの溶岩噴火があった。^[5]炭酸塩岩はまれであり、溶存二酸化炭素の影響で、海洋は原生代よりも酸性度が高かったことを示している。 ^[6]緑色岩帯は典型的な太古代の地層で、変成した塩基性火成岩と堆積岩が交互に重なり、太古代の珪長質火山岩も含まれる。変成火成岩は火山島弧に由来し、変成堆積物は近隣の島弧から浸食されて前弧盆地に堆積した深海堆積物である。両方のタイプの変成岩を含む緑色岩帯は、原大陸間の縫合線を表しています。 ^{[7] : 302–303}

プレートテクトニクスは冥王代に活発に始まったと思われるが、始生代には減速した。^{[8] [9]}プレートテクトニクスの減速は、おそらくマントルの水からのガス放出による粘性の増加によるものと思われる。^[8]プレートテクトニクスは大量の大陸地殻を生成したと思われるが、始生代の深海は大陸全体を覆っていたと思われる。^[10]大陸が海から出現したのは、始生代の終わりになってからであると思われる。^[11]始生代の終わりに大陸が出現したことで大陸の風化が始まり、同位体的に軽い酸素が海水に豊富に含まれ、酸素同位体記録にその痕跡が残った。^[12]

始生代地殻のリサイクルと変成作用のため、特定の大陸に関する広範な地質学的証拠は不足している。1つの仮説は、現在インド、西オーストラリア、南アフリカにある岩石が3,100 Maの時点でウルと呼ばれる大陸を形成したというものである。 ^[13]もう1つの仮説は、最初の仮説と矛盾するが、西オーストラリアと南アフリカの岩石が3,600 Maにまで遡ってヴァールバラと呼ばれる大陸に集まったというものである。 ^[14]始生代の岩石は地球の現在の大陸地殻の約8%を占めるに過ぎず、残りの始生代大陸はリサイクルされている。^[8]

新始生代までに、プレートテクトニクスの活動は現代の地球と似ていた可能性があるが、マントルがより高温になり、プレートがレオロジー的に弱くなり、沈み込むプレートの地殻物質が沈み込む際に玄武岩からエクロジャイトに変成することで、プレートの引張応力が増大したために、スラブの剥離が著しく多く発生した。^{[15] [16]}よく保存された堆積盆地があり、火山弧、大陸内リフト、大陸間衝突、広範囲にわたる地球規模の造山運動の証拠があり、 1つまたはおそらく複数の超大陸の形成と破壊を示唆している。縞状鉄鉱層、チャート層、化学堆積物、枕状玄武岩からの証拠は、液体の水が普及しており、深海盆がすでに存在していたことを示している。

小惑星の衝突は始生代初期に頻繁に起こった。^[17]球状層の証拠から、衝突は始生代後期まで続き、平均して1500万年ごとに直径10キロメートル（6マイル）を超える衝突体が1個ずつ存在していたことが示唆されている。これはチクシュルーブ衝突体とほぼ同じ大きさである。これらの衝突は重要な酸素吸収源となり、大気中の酸素レベルの急激な変動を引き起こしたと考えられる。^[18]

太古代の大気には遊離酸素がほとんど存在しなかったと考えられており、酸素レベルは現在の大気レベルの0.001%未満であり^{[20] [21]、}いくつかの分析では現代のレベルの0.00001%まで低かったと示唆しています。^{[22]しかし、この時代から2,980-2,960 Ma、 [23]} 2,700 Ma、^[24] 2,501 Ma頃に酸素濃度が一時的に上昇したことが知られています。 ^{[25] [26]} 2,700 Maと2,501 Maの酸素化の急増は、一部の人々によって大酸化イベントの潜在的な開始点であると考えられており^{[24] [27]、ほとんどの学者は}古原生代 （約 24億年前）に始まったと考えています。^{[28] [29] [30]}さらに、中始生代までに、比較的酸素レベルの高いオアシスが沿岸の浅い海洋に存在していた。^[31]海洋は広く還元的で、後のより酸素の多い海洋の特徴となる、強い酸化還元勾配を持つ酸素化層と無酸素層の間の水層である持続的な酸化還元躍層は存在しなかった。 ^[32]自由酸素がなかったにもかかわらず、有機炭素の埋没率は現在とほぼ同じだったと思われる。^[33]酸素レベルが極端に低かったため、始生代の海洋では硫酸塩はまれで、硫化物は主に有機由来の亜硫酸塩の還元、または還元硫黄を含む化合物の鉱化によって生成された。^[34]始生代の海洋は現代の海洋に比べて重い酸素同位体に富んでいたが、大陸の風化の増加の結果、始生代の後半の間にδ18O値は現代の海洋と同等のレベルまで低下した。 ^[35]

天文学者は、太陽の明るさが現在の約 75～80 パーセントだったと考えています^[36] 。しかし、地球の形成からわずか 5 億年後には、地球の気温は現代レベルに近かったようです (「若い太陽の暗いパラドックス」)。液体の水の存在は、堆積性原岩の変成作用によって生成された、非常に変形した特定の片麻岩によって証明されています。気温が穏やかだったことは、地球の歴史の後期よりも多くの温室効果ガスが存在したことを反映している可能性があります。^{[37] [38] [39]}始生代の地球では、大規模な非生物的脱窒反応が起こり、温室効果ガスの亜酸化窒素が大気中に排出されました。^[40]あるいは、当時の地球のアルベドは、陸地面積と雲量が少ないために低かった可能性があります。^[41]

地球上で生命が誕生した過程は完全には解明されていないが、冥王代末期か始生代初期に生命が誕生したことを示す確かな証拠がある。

地球上の生命の最も古い証拠は、西グリーンランドで発見された37億年前の変堆積岩中に見つかった生物起源のグラファイトである。^[42]

最も古い化石はストロマトライトで、これはシアノバクテリアによって浅瀬で形成された微生物マットです。最も古いストロマトライトは、西オーストラリアで発見された34億8千万年前の砂岩で発見されました。^{[43] [44]}ストロマトライトは始生代を通じて発見され、 ^[45]始生代後期に一般的になりました。^{[7] : 307}シアノバクテリアは大気中の自由酸素の生成に重要な役割を果たしました。^[要出典]

初期生命のさらなる証拠は、西オーストラリアのワラウーナ層群にある34億7千万年前の重晶石で発見されました。この鉱物は21.1%もの硫黄分画を示しており、 ^{[46]これは硫黄34よりも}硫黄32をより容易に代謝する硫酸還元細菌の存在の証拠です。^[47]

冥王代後期の生命の証拠はより議論を呼んでいる。2015年に41億年前のジルコンから生物起源の炭素が検出されましたが、この証拠はまだ予備的なもので検証が必要です。^{[48] [49]}

4,300 Maから4,200 Ma以前の地球は生命にとって非常に過酷な環境であり、結論としては、始生代以前には私たちが知っている生命はこれらの環境条件によって脅かされていただろうということです。始生代以前に生命が誕生した可能性はありますが、生命を維持するために必要な条件は始生代まで発生しませんでした。^[50]

太古代の生命は、核を持たない単純な単細胞生物、つまり原核生物に限られていた。細菌ドメインに加えて、古細菌ドメインの微化石も特定されている。最古の太古代の真核生物の化石は知られていないが、太古代の間に進化して何も残さなかった可能性もある。^{[7] : 306, 323}真核生物を示唆する化石ステランが太古代の地層から報告されているが、これはより若い有機物による汚染に由来するものであることが示された。^[51]ウイルスなどの極微の 細胞内複製子の化石証拠は発見されていない。

陸上微生物マットから発見された化石微生物は、32億2千万年前にすでに陸上に生命が存在していたことを示している。^{[52] [53]}

• 「始生代」。GeoWhen データベース。stratigraphy.org。2010年8 月 22 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010 年9 月 17 日閲覧。
• 「プレートテクトニクスはいつ始まったのか？」utdallas.edu。テキサス大学ダラス校。
• 「始生代（年代層序スケール）」。ghkclass.com。