Methanium

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Das Methanium ist Teil eines Vorschlags zur Neudefinition des Präkambriums von Gradstein u. a. (2012)[1].

Gemäß diesem Vorschlag soll das Methanium zur ersten Periode innerhalb der Ära des Neoarchaikums werden. Es dauerte dann 150 Millionen Jahre, von 2780 bis 2630 mya.

Die Bezeichnung Methanium, engl. Methanian, ist vom Treibhausgas Methan abgeleitet. Sie wurde gewählt, da sich in dieser Periode die methanotrophen Bakterien stark vermehrt hatten.[2]

Vorgeschlagene Definition

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Die Untergrenze des Methaniums zum Mesoarchaikum wird bei diesem Vorschlag durch einen GSSP an der Basis des Mount Roe Basalt in Westaustralien festgelegt. Der ab 2780 Millionen Jahren BP abgelagerte Mount Roe Basalt gehört zur Fortescue Group und somit zur Mount Bruce Supergroup. Die Obergrenze des Methaniums zum überlagernden Siderium wird ebenfalls durch einen GSSP definiert. Dieser liegt an der Basis der westaustralischen Marra Mamba Iron Formation, die der Hamersley Group der Mount Bruce Supergroup angehört. Ihre weltweit ersten, riesigen Bändererzvorkommen (engl. giant BIFs) wurden ab 2630 Millionen Jahren BP sedimentiert.

Die Krustenneubildungsalter zeigen nach Condie (2006) ein eindeutiges Maximum während des Methaniums (Geon 27)

Mit dem erstmaligen Auftreten von Flutbasalten an der Untergrenze des Methaniums begann ein in der Erdgeschichte nahezu einmaliger Zyklus magmatischer Aktivität, dessen Höhepunkt anhand der Häufigkeitsverteilung von Zirkonaltern bei 2700 Millionen Jahren BP zu liegen kam. Als Folge ereignete sich ein enormes Krustenwachstum, das von Taylor und McLennan (1985) auf rund 40 % des heutigen Krustenbestandes eingeschätzt wird. Im Verlauf des Methaniums soll sich ihnen zufolge die Erdkruste ausgehend von 30 % des heutigen Werts bei 2700 Millionen Jahren BP auf 70 % bei 2500 Millionen Jahren BP ausgedehnt haben.[3] Endresultat dieser Entwicklung dürfte die Bildung eines oder mehrerer Superkontinente gewesen sein (Superia, Kenorland und/oder Sclavia).

Bedingt durch den gestiegenen Vulkanismus dieses so genannten spätarchaischen Superereignisses (engl. late Archean superevent) wurde u. a. auch verstärkt Methan in die Erdatmosphäre freigesetzt, welche zu diesem Zeitpunkt noch praktisch keinen freien Sauerstoff vorweisen konnte (der Methangehalt betrug zum damaligen Zeitpunkt 1000 ppm, der Sauerstoffgehalt weniger als 1 % des heutigen Niveaus).

In direktem Zusammenhang mit dem spätarchaischen Superereignis dürfte auch die meist etwas später erfolgende Bildung orogener Goldlagerstätten stehen, die weltweit um 2650 Millionen Jahren BP in Grünsteingürteln mineralisierten. Im Englischen als global gold event bekannt, entstanden zu dieser Zeit auf mehreren Kratonen riesige Goldvorkommen (engl. giant gold deposits).[4]

Insgesamt 15 Diamiktithorizonte belegen eine Vereisung in dem über 500 Meter mächtigen, rund 2700 Millionen Jahre alten Talya Conglomerate der Vanivilas-Formation im Süden Indiens.[5] Eine zeitgleiche Vereisung wird auch direkt unterhalb des Intrusionsontaktes des Stillwater-Komplexes in Montana dokumentiert.[6]

Auf den neugebildeten, ausgedehnten Kontinentalschelfen siedelten sich in dieser Zeit Stromatolithen an und im Intervall 2780 und 2420 Millionen Jahren BP vermehrten sich förmlich explosionsartig Mikroben, darunter insbesondere die methanogenen Bakterien. Diese zum Teil chaotischen Veränderungen in der Biosphäre finden ihren Niederschlag in geochemischen Proxys (Stellvertretern), die für das Methanium teils sehr deutliche Anomalien (bzw. Exkursionen) aufweisen.

Charakteristisch sind beispielsweise sehr stark negative δ13C-Werte (bis zu – 15 ‰ VPDB, in organischen Kohlenwasserstoffen sogar bis – 61 ‰ VPDB).[7] Gleichzeitig erreichen Spitzenwerte mit + 4 ‰ VPDB bereits ein etwas höheres Niveau als im vorangegangenen Archaikum. Auch die δ56Fe-Werte sanken sehr deutlich ab, so erreichten Minimalwerte ausgehend von – 1,5 ‰ zu Beginn der Periode schließlich – 3,1 ‰. Ähnlich auch δ34S, dessen Minimalwerte von Werten um 0 ‰ auf – 20 ‰ zurückgingen. Im Gegensatz hierzu erhöhten sich die Δ33S-Werte von 0 ‰ auf + 8 ‰ im jüngeren Abschnitt des Methaniums.[8]

Diese mit einer für das Methanium sehr großen Streubreite versehenen Proxys belegen eindeutig das Ungleichgewicht der damaligen Biosphäre gegenüber geologischen Prozessen sowie die reduzierende Natur der Erdatmosphäre.[9] Erst gegen 2450 Millionen Jahren BP sollte sich mit weiterer Auskühlung der Erde (sinkende Manteltemperaturen, siehe Archaikum-Proterozoikum-Grenze) und allmählichem Sauerstoffanstieg in der Erdatmosphäre ein erneutes Gleichgewicht einstellen.

Bedeutende Sedimentbecken und geologische Formationen

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Magmatismus und Geodynamik

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Einzelnachweise

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  1. Felix M. Gradstein u. a.: On the Geologic Time Scale. In: Newsletters on Stratigraphy. Band 45/2, 2012, S. 171–188.
  2. J. M. Hayes: Global methanotrophy at the Archean-Proterozoic transition. In: S. Bengston (Hrsg.): Early Life on Earth, Nobel Symposium. Band 84. Columbia University Press, New York 1994, S. 220–236.
  3. S. R. Taylor, S. M. McLennan: The Continental Crust: Composition and Evolution. Blackwell Scientific Publications, 1985, ISBN 0-632-01148-3.
  4. D. I. Groves u. a.: Secular changes in global tectonic processes and their influence on the temporal evolution of gold-bearing mineral deposits. In: Economic Geology. Band 100, 2005, S. 203–224.
  5. R. W. Ojakangas u. a.: The Talya Conglomerate: an Archean (~ 2.7 Ga) Glaciomarine Formation, Western Dharwar Craton, Southern India. In: Current Science. Band 106, N° 3, 2014, S. 387–396.
  6. N. J. Page: The Precambrian diamictite below the base of the Stillwater Complex, Montana. In: M. J. Hambrey, N. B. Harland (Hrsg.): Earth's Pre-Pleistocene Glacial Record. Cambridge University Press, Cambridge 1981, S. 821–823.
  7. J. M. Hayes, J. R. Waldbauer: The carbon cycle and associated redox processes through time. In: Philosophical Transactions of the Royal Society, Series B, Biological Sciences. Band 361, 2006, S. 931–950.
  8. M. J. Van Kranendonk: A Chronostratigraphic division of the Precambrian: Possibilities and Challenges. In: F. M. Gradstein (Hrsg.): A Geological Time Scale 2012. Elsevier, 2012.
  9. J. Farquhar, B. A. Wing: Multiple sulphur isotopes and the evolution of the atmosphere. In: Earth and Planetary Science Letters. Band 213, 2003, S. 1–13.