mini|hochkant=0.5|Übersicht in proportionaler Darstellung. Links sind die Äonen mit ausgewählten Untergliederungen dargestellt. Perioden von polaren bis planetaren Vereisungen sind mit Dreiecken markiert. Je weiter das Dreieck nach rechts reicht, desto näher kam die Vereisung an den Äquator. Im Folgenden findet sich eine detaillierte tabellarische Übersicht zur Erdgeschichte. Die Tabellen sind gemäß der geologischen Zeitskala gegliedert, mit numerischen Altersangaben versehen und listen für jede Unterteilung markante geologische und evolutionäre Ereignisse sowie typische Leitfossilien.
Jedes der vier Äonen (Hadaikum, Archaikum, Proterozoikum und Phanerozoikum) wird in einem eigenen Abschnitt mit eigener Tabelle behandelt, da sie verschieden tief unterteilt sind.
Für jede geologische Periode existiert eine ausklappbare Übersicht in der entsprechenden Kopfzeile.
Entstehung der Erde
Vor schätzungsweise 4,7 Milliarden Jahren bildete sich die Erde aus einer protoplanetaren Scheibe. Die Erde hatte damals noch wenig Ähnlichkeit mit unserem heutigen Planeten und war einem konstanten kosmischen Bombardement ausgesetzt.
Das Äon Hadaikum Das Hadaikum dauerte von 4600 mya bis 4000 mya. Es gibt keine konsistente Unterteilung.
Ereignisse im HadaikumGeologie:
Vor etwa 4570 mya begann die Entstehung der Erde durch Akkretion von Planetesimalen zu einem Protoplaneten.
Ab 4450 mya kam es zur Entstehung des Mondes, verursacht durch eine schräge, langsame Kollision (engl. Giant Impact) eines etwa marsgroßen Körpers (Theia) mit der Protoerde. Die herausgeschleuderten Mantelmaterialien der beteiligten Protoplaneten akkretierten zum Mond.
Ab etwa 4400 bis 4200 mya bildeten sich die ältesten Minerale, die als detritische (verfrachtete Ablagerungen) Zirkone aus den Jack Hills des Yilgarn Kratons/Western Australia stammen. Daraus wird geschlossen, dass in diesem Zeitraum bereits eine kontinentalähnliche Erdkruste sowie flüssiges Wasser vorhanden waren. Auch war die Differenzierung in einen schweren Kernbereich und leichteren Mantelbereich weitgehend abgeschlossen.
Aus den Siliciumdioxid- (SiO2)-armen ultramafischen, sehr niedrig viskosen Magmen des Erdmantels bildeten sich um ca. 4100 mya bei einem niedrigen geothermischen Gradienten erste Lithosphärenplatten, die bereits miteinander interagierten.
Zwischen 4100 und 3800 mya unterlagen u. a. die Erde und der Mond dem Großen Bombardement (engl. Late Heavy Bombardment) von zahlreichen großen Asteroiden und anderen Restkörpern der Planetenbildung.
Das vermutlich älteste Gestein ist der Acasta-Gneis aus dem Slave-Kraton/Nordwest-Kanada. Die Protolithe (Ursprungsgesteine) datieren auf etwa 4030 mya, die Metamorphose zu Gneis erfolgte bis etwa 3580 mya. Klima: Die Uratmosphäre bestand vermutlich aus gasförmigen Anteilen der Protoplanetarischen Scheibe, wie Wasserstoff (H2) und Helium (He) sowie geringen Anteilen aus Methan (CH4) und Ammoniak (NH3) sowie einigen Edelgasen. Darin befanden sich wahrscheinlich auch verschiedenartige staubförmige und größere Feststoffpartikel.
Mit Beginn des Großen Bombardements begann sich die Erste Atmosphäre zu bilden. Aus dem teilweise geschmolzenen Erdmaterial gasten Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S) mit geringen Anteilen von Stickstoff (N2), Wasserstoff (H2), Kohlenstoffmonoxid (CO) und anderen gasförmigen Stoffen aus.
Obwohl die Strahlung der Sonne um 25 bis 30 % geringer war als heute, lagen die Atmosphärentemperaturen deutlich oberhalb des Gefrierpunktes; man spricht vom Paradoxon der schwachen jungen Sonne.
Die erste irdische Hydrosphäre hatte sich mit flüssigem Wasser gebildet. Dieses sammelte sich mutmaßlich in einem Urozean.Biologie: Vor 4400 mya wurden bisher keine biologischen Prozesse nachgewiesen oder erwartet. Vermutlich fanden aber chemo-evolutionäre Vorgänge, auch Abiogenese genannt, statt, wobei sich aus anorganischen Stoffen organische Stoffe entwickelten. Am Schluss dieser Entwicklung entstanden hypothetische Vorläufer einzelligen Lebens, die Protobionten.
Das Äon Archaikum
Für die Ären ist noch keine konsistente Unterteilung verfügbar.
Archaikum Ära Ereignisse EoarchaikumMorgenröte des Archaikum Beginn: 4000 mya Ende: 3600 myaGeologie: Um etwa 3800 mya Ausklingen des Großen Meteoritenschauers (Großes Bombardement).
Bildung der ersten Kratone. Zu den ältesten zählen der Yilgrin-Kraton in Westaustralien (ca. 3800 mya) und der Sarmatische Kraton (ca. 3700 mya) als Bestandteil des späteren Kontinents Baltica.
Vermutlich infolge von Teilaufschmelzung und -hydratisierung von basaltischen ozeanischen Krusten bildeten sich Tonalit-Trondhjemit-Granodiorit-Komplexe (TTG-Komplexe), die wahrscheinlich die ersten und ältesten kontinentalen Kruste repräsentieren.
Die ca. 3800 mya alten Gesteinsformationen des Isua-Grünsteingürtels/SW Grönland wurden suprakrustal, d. h. an der Erdoberfläche, abgelagert. Sie bildeten sich aus einzelnen Krustenplatten, die möglicherweise tektonisch in einem Inselbogen-Regime übereinander gestapelt wurden. In dem Grünsteingürtel sind Bändererze (engl. Banded iron formation (BIF)) enthalten, die mutmaßlich in der Umgebung von hydrothermalen Quellen entstanden.
Die sich ab ca. 3800 mya abgelagerten Bändererze könnten mit Hilfe von Mikroorganismen entstanden sein, die entweder sauerstoffproduzierende oxygene Photosynthese oder anoxygene Photosynthese, bei der kein Sauerstoff freigesetzt wird, betrieben. Letztere scheint vorherrschend gewesen sein.
Zu den ältesten Gesteinen gehören der Napier-Komplex im Enderbyland/Ostantarktika (3950 mya), der Itsaq-Gneiskomplex im Akulleq Terran/Süd-West-Grönland (ca. 3900 mya) und der Saglek-Hebron-Block/Ostküste Labrador-Halbinsel (3860 mya).Klima: Während des Großen Bombardements, das ab 4100 mya begann, hatte sich nach dem Verlust der Uratmosphäre eine neue Atmosphäre, die Erste Atmosphäre, gebildet. Sie entwickelte sich aus den Gasen, die aus (teil)geschmolzenen Materialien entwichen und bestanden hauptsächlich aus Wasserdampf (H2O), Kohlendioxid (CO2) und Schwefelwasserstoff (H2S) sowie geringen Anteilen von Stickstoff (N2), Wasserstoff (H2), Kohlenstoffmonoxid (CO), Schwefeldioxid (SO2), Methan (CH4) und Ammoniak (NH3). Freier Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) waren kaum vorhanden.
Hypothetisch könnten ab 3800 mya phototrophe Mikroorganismen, wahrscheinlich Vorfahren der heutigen Cyanobakterien, eine Form der Photosynthese betrieben haben. Von dieser Zeit an wurde das zweiwertige Eisen (Fe2+) zu dreiwertigem Eisen (Fe3+) oxidiert und in Form von Hydroxiden und Oxiden gefällt (siehe auch Bändererz).Biologie: Die Chemische Evolution mit komplexeren Prozessen hatte sich intensiviert. Nach der Bildung von kurzen abiotischen Bausteinmolekülen aus anorganischen Verbindungen im Hadaikum entwickelten sich Zellvorläufer (Präzellen), wie z. B. Mikrosphären bzw. organische Koazervate, ohne die Fähigkeit zur Selbstreplikation. Dann folgte die Bildung von Makromolekülen durch abiotische Polymerisation mit nachfolgendem Zusammenbau zu größeren organell- und zellähnlichen Strukturen. Schließlich entstanden Protobionten, die bereits die Selbstreplikation und einen genetischen Code beinhalteten (siehe auch RNA-Welt-Hypothese).
Im Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel/Nordamerika wurden Mikrofilamente und röhrenartige Gebilde entdeckt, die als Reste von Mikroben bzw. Mikroorganismen interpretiert wurden. Sie sollen 3770 mya alt sein, ggf. noch älter. In den Isua-Sedimenten/SW-Grönland, wurden ca. 3700 mya alte makroskopische, geschichtete Stromatolithe entdeckt, die in Flachgewässer entstanden. Beide Interpretationen sind jedoch noch strittig.PaläoarchaikumFrühes Archaikum Beginn: 3600 mya Ende: 3200 myaGeologie: Zwischen 3600 und 3500 mya Bildung weiterer Kratone, wie der Kaapvaal-Kraton, der Kongo-Kraton und der Simbabwe-Kraton in Afrika, der Pilbara-Kraton in Westaustralien, der Dharwar-Kraton in Indien sowie der Superior-Kraton und der Wyoming-Kraton in Nordamerika und der Guyana-Kraton in Südamerika.
Aus Felsformationen und Krustenfrakturen im Barberton-Greestone Belt im Kaapvaal-Kraton/Südafrika wurde geschlossen, dass sich vermutlich um 3260 mya der Impakt eines etwa 37 bis 58 Kilometer großen Asteroiden ereignete. Er war der größte bisher gefundene bzw. rekonstruierte.
Die lang anhaltenden, kräftigen Niederschläge führten zu einer starken Verwitterung der Oberflächengesteine; sie lösten Silikate u. a. mit zweiwertigem Eisen (Fe2+) und Calcium (Ca).
Die vorherrschenden Gesteine Basalt und Komatiit zeigen eine sehr hohe Temperatur der Ausgangsschmelzen (mit 1600 °C etwa 400 °C höher als heutige Schmelzen). Komatite sind typische Gesteine hierfür und enthalten Lagerstätten mit sulfidischen Mineralen, reich an Nickel, Kupfer sowie Gold. Klima: Die Erde kühlte sich weiter ab, und aus der Ersten Atmosphäre entwickelte sich die Zweite Atmosphäre. Es kam zu einem Dauerregen von 40.000 Jahren; die Ozeane bildeten sich. Die Gewässer waren heiß und durch den hohen Gehalt an gelöster Kohlensäure (H2CO3) sowie schwefeliger Säure (H2SO3) sehr aggressiv und hatten einen sehr niedrigen pH-Wert.
Die hohe Ultraviolettstrahlung zerlegte photochemisch die Wasser-, Methan (CH4)- und Ammoniak (NH3)-Moleküle, wodurch sich Kohlenstoffdioxid (CO2) und Stickstoff (N2) in der Atmosphäre ansammelten. Die nun verstärkt ablaufenden Stoffwechselvorgänge von gärenden, chemolithotrophen Bakterien und Archaeen führten weiter zur Anreicherung von Stickstoff (N) und Methan (CH4). Die leichten Gase, wie Wasserstoff (H) oder Helium (He), verflüchtigten sich in den Weltraum.
Um 3400 mya bestand die Atmosphäre vermutlich nur noch aus Stickstoff mit geringen Mengen an Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid sowie anderen Gasen. Die Lösung von großen Mengen an Kohlenstoffdioxid in den Ozeanen verringerte den Treibhauseffekt, und die Temperaturen sanken in den folgenden Zeiträumen. Biologie: Um 3600 mya existierte bereits eindeutig nachgewiesenes Leben, wie in den Gesteinen des etwa 3600 mya alten Barberton Greenstone Belt/Südafrika. Es wurden Spuren von Prokaryonten gefunden, die vermutlich die ältesten Spuren von Lebewesen weltweit darstellen. Auch wurden dort Stromatolithen entdeckt.
Um 3500 mya wurden fossilierte filamentöse Mikroorganismen im Apex Chert der Warrawoona-Group des Pilbara-Kraton/NW Australien vermutet. Cyanobakterien und fädige Bakterien produzierten mittels oxigener Photosynthese biogene Carbonatfällung. Die Morphologie entspricht rezenten Formen. Der Nachweis gilt als relativ gesichert.MesoarchaikumMittleres Archaikum Beginn: 3200 mya Ende: 2800 myaGeologie: Anhand geologischer Untersuchungen am Pilbara-Kraton/Westaustralien, Barberton Greenstone Belt/Südafrika und Superior-Kraton/Nordamerika wurde festgestellt, dass sich ab etwa 3200 mya kontinentale Kruste, Plattentektonik, Subduktion und Wilson-Zyklus ähnlich dem heutigen tektonischem Prinzip zu entwickeln begannen.
Ab ca. 3000 mya hatte sich der erste hypothetische Superkontinents Ur im Wesentlichen aus den Kratonen Western Dharwar- und dem Singhbhum-Kraton/Indien, Kaapvaal-Kraton/Südafrika und Pilbara-Kraton/Westaustralien gebildet. Die Existenz von Ur ist strittig.
Bändererze (BIF) wurden weiterhin produziert und abgelagert.
Infolge des in der Atmosphäre fehlenden Sauerstoffs fand keine Oxidation der Festlandgesteine statt. Klima: Die Zusammensetzung der Atmosphäre entsprach weiterhin der Zweiten Atmosphäre mit den Hauptbestandteilen Stickstoff (N) mit geringen Mengen an Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie anderen Gasen.
Weiterhin produzierten Cyanobakterien Sauerstoff, der jedoch bei der Oxidation von zweiwertigem (Fe2+) zu dreiwertigem Eisen (Fe3+) sowie von Schwefelwasserstoff und von sulfidischen Schwermetallmineralen verbraucht wurde. Dadurch gelangte nur sehr geringer freier Sauerstoff in die Erdatmosphäre. Biologie: