حقبة البروتيروزويك

العصر البروتيروزوي ( IPA : / ˌ p r oʊ t ər ə ˈ zoʊ ɪ k , ˌ p r ɒ t - , - əroʊ - , - t r ə -, - t r oʊ -/ PROH -tər-ə- ZOH -ik, PROT-, - ⁠ ər-oh-, - ⁠ trə-, - ⁠ troh- ) ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]} هو الثالث من بين أربعة عصور جيولوجية في تاريخ الأرض ، ويمتد على الفترة الزمنية من 2500 إلى 538.8 مليون سنة، ^{[ 7 ]} وهو أطول عصر في المقياس الزمني الجيولوجي للأرض . يسبقها العصر الأركي ويليها العصر الفانيروزوي ، وهي أحدث جزء من العصر ما قبل الكمبري "السوبيريون".

ينقسم العصر البروتيروزوي إلى ثلاث حقب جيولوجية (من الأقدم إلى الأحدث): العصر البروتيروزوي القديم ، والعصر البروتيروزوي المتوسط ، والعصر البروتيروزوي الحديث . ^{[ 8 ]} ويغطي هذا العصر الفترة الممتدة من ظهور الأكسجين الحر في الغلاف الجوي للأرض وحتى قبيل انتشار الحياة المعقدة على سطحها خلال الانفجار الكامبري . ويتكون اسم العصر البروتيروزوي من كلمتين يونانيتين : " بروتيرو " وتعني "السابق" أو "الأقدم"، و "زويك" وتعني "الحياة". ^{[ 9 ]}

من الأحداث التي تم تحديدها جيدًا في هذا العصر الانتقال إلى غلاف جوي مؤكسج خلال حقبة الباليوبوروتيروزويك؛ وتطور حقيقيات النوى من خلال التكافل ؛ والعديد من العصور الجليدية العالمية ، والتي أنتجت العصر الجليدي الهوروني الذي استمر 300  مليون سنة (خلال العصرين السيديريان والرياسيان من حقبة الباليوبوروتيروزويك) وفرضية الأرض المتجمدة (خلال العصر الكريوجيني في أواخر حقبة النيوبروتيروزويك)؛ وفترة الإدياكاران (635-538.8 مليون سنة )، والتي تميزت بتطور الكائنات الحية متعددة الخلايا ذات الأجسام الرخوة بكثرة مثل الإسفنج والطحالب واللاسعات والحيوانات ثنائية التناظر والكائنات الحية الإدياكارية الثابتة (التي طور بعضها التكاثر الجنسي ) وتوفر أول دليل أحفوري واضح على وجود حياة على الأرض . 

يُعدّ السجل الجيولوجي لحقبة البروتيروزويك أكثر اكتمالًا من السجل الجيولوجي لحقبة الأركي السابقة . فعلى عكس رواسب المياه العميقة في حقبة الأركي، تتميز حقبة البروتيروزويك بوجود العديد من الطبقات التي ترسبت في بحار قارية سطحية واسعة ؛ علاوة على ذلك، فإن العديد من هذه الصخور أقل تحولًا من صخور الأركي، والعديد منها لم يتغير. ^{[ 10 ] : 315} وقد أظهرت الدراسات التي أُجريت على هذه الصخور أن حقبة البروتيروزويك استمرت في التراكم القاري الهائل الذي بدأ في أواخر حقبة الأركي. كما شهدت حقبة البروتيروزويك أولى دورات القارات العظمى الحاسمة ونشاط بناء الجبال الحديث كليًا ( تكوين الجبال ). ^{[ 10 ] : 315-318، 329-332}

توجد أدلة تشير إلى أن أولى العصور الجليدية المعروفة حدثت خلال حقبة ما قبل الكامبري. بدأ أولها بعد فترة وجيزة من بداية حقبة ما قبل الكامبري، وهناك أدلة على أربعة عصور جليدية على الأقل خلال حقبة ما قبل الكامبري الحديثة في نهاية حقبة ما قبل الكامبري، وربما بلغت ذروتها مع ما يُفترض أنه تحوّل الأرض إلى كرة ثلجية خلال العصرين الجليديين الستورتي والمارينوي . ^{[ 10 ] : 320-321، 325}

كان تراكم الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض من أهم أحداث حقبة البروتيروزويك . ورغم الاعتقاد بأن الأكسجين قد انطلق من خلال عملية التمثيل الضوئي منذ حقبة الأركي، إلا أنه لم يتراكم بكميات كبيرة إلا بعد استنفاد مصارف المعادن من الكبريت والحديد غير المؤكسدين. وحتى حوالي 2.3 مليار سنة مضت، كان الأكسجين يمثل على الأرجح ما بين 1% و2% فقط من مستواه الحالي. ^{[ 10 ] : 323} وتُعد التكوينات الحديدية المخططة ، التي تُشكل معظم خام الحديد في العالم ، إحدى علامات عملية استنفاد هذه المعادن . وقد توقف تراكمها بعد 1.9 مليار سنة مضت، بعد أن تأكسد الحديد الموجود في المحيطات بالكامل . ^{[ 10 ] : 324}  

تشير الطبقات الحمراء ، التي تلونت بالهيماتيت ، إلى زيادة في نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي قبل  ملياري عام. ولا توجد مثل هذه التكوينات الضخمة من أكسيد الحديد في الصخور الأقدم. ^{[ 10 ] : 324} ويُعزى تراكم الأكسجين على الأرجح إلى عاملين: استنفاد مصادر الأكسجين الكيميائية، وزيادة احتجاز الكربون ، مما أدى إلى احتجاز المركبات العضوية التي كانت ستتأكسد لولا ذلك بفعل الغلاف الجوي. ^{[ 10 ] : 325}

تُعرف أول زيادة في نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي في بداية حقبة البروتيروزويك باسم حدث الأكسجة العظيم ، أو كارثة الأكسجين ، وذلك للدلالة على الانقراض الجماعي لمعظم أشكال الحياة على الأرض، والتي كانت في ذلك الوقت جميعها تقريبًا لاهوائية إجبارية . أما الزيادة الثانية اللاحقة في تركيزات الأكسجين فتُعرف باسم حدث أكسجة النيوبروتيروزويك ، ^{[ 11 ]} وقد حدثت خلال منتصف وأواخر حقبة النيوبروتيروزويك ^{، [ 12 ]} ودفعت التطور السريع للحياة متعددة الخلايا قرب نهاية تلك الحقبة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

كان حقبة البروتيروزويك فترة نشطة تكتونياً للغاية في تاريخ الأرض. غيّر الأكسجين التركيب الكيميائي للأرض، مما أتاح حدوث تغيرات جيولوجية واسعة النطاق. كما كان النشاط البركاني واسع النطاق، مما أدى إلى مزيد من التغيرات الجيولوجية.

يتزامن العصر الأركي المتأخر إلى العصر البروتيروزوي المبكر مع فترة تزايد إعادة تدوير القشرة الأرضية، مما يشير إلى حدوث اندساس . ويأتي الدليل على هذا النشاط المتزايد للاندساس من وفرة الجرانيت القديم الذي نشأ في الغالب بعد 2.6 مليار سنة . ^{[ 15 ]} 

يُفسَّر وجود الإكلوجيت (نوع من الصخور المتحولة التي تتكون بفعل الضغط العالي، >  1  جيجا باسكال) باستخدام نموذج يتضمن عملية الاندساس. ويشير غياب الإكلوجيت الذي يعود تاريخه إلى حقبة الأركي إلى أن الظروف في ذلك الوقت لم تكن مواتية لتكوين التحول عالي الدرجة، وبالتالي لم تصل إلى نفس مستويات الاندساس التي كانت تحدث في حقبة البروتيروزويك. ^{[ 16 ]}

نتيجة لإعادة انصهار القشرة المحيطية البازلتية بسبب الاندساس، نمت لب القارات الأولى بشكل كبير بما يكفي لتحمل عمليات إعادة تدوير القشرة الأرضية.

يُعزى وجود قشرة قارية يصل عمرها إلى بضعة مليارات من السنين إلى الاستقرار التكتوني طويل الأمد لتلك الكتل القارية. ^{[ 17 ]} يُعتقد أن 43% من القشرة القارية الحديثة تشكلت في حقبة ما قبل الكامبري، و39% في حقبة الأركي، و18% فقط في حقبة البشائر . ^{[ 15 ]} تشير دراسات كوندي (2000) ^{[ 18 ]} ورينو وآخرون (2004) ^{[ 19 ]} إلى أن تكوين القشرة حدث على فترات متقطعة. ومن خلال حساب أعمار الجرانيتويدات في حقبة ما قبل الكامبري باستخدام النظائر، تبيّن وجود عدة فترات من الزيادة السريعة في تكوين القشرة القارية. لا يزال سبب هذه النبضات مجهولًا، ولكن يبدو أنها انخفضت في شدتها بعد كل فترة. ^{[ 15 ]}

• 
  كولومبيا ، حوالي 1590 مليون سنة
• 
  رودينيا ، حوالي 900  مليون سنة
• 
  بانوتيا ، 545  مليون سنة (محل خلاف )، مركزها القطب الجنوبي
• 
  غوندوانا 420  مليون سنة، مركزها القطب الجنوبي

تُثير الأدلة على تصادم القارات وتصدعها تساؤلاً حول طبيعة تحركات الكتل القارية الأركية التي شكلت قارات حقبة البروتيروزويك. وقد سمحت آليات التأريخ المغناطيسي القديم والجيوكرونولوجي بفك شفرة تكتونية حقبة ما قبل الكمبري. ومن المعروف أن العمليات التكتونية لحقبة البروتيروزويك تُشابه إلى حد كبير الأدلة على النشاط التكتوني، مثل الأحزمة الجبلية أو مجمعات الأفيوليت ، التي نراها اليوم. ولذلك، يستنتج معظم الجيولوجيين أن الأرض كانت نشطة في ذلك الوقت. ومن المقبول أيضاً أن الأرض مرت خلال حقبة ما قبل الكمبري بعدة دورات من تفكك وإعادة بناء القارات العظمى ( دورة ويلسون ). ^{[ 15 ]}

In the late Proterozoic (most recent), the dominant supercontinent was Rodinia (~1000–750 Ma). It consisted of a series of continents attached to a central craton that forms the core of the North American Continent called Laurentia. An example of an orogeny (mountain building processes) associated with the construction of Rodinia is the Grenville orogeny located in Eastern North America. Rodinia formed after the breakup of the supercontinent Columbia and prior to the assemblage of the supercontinent Gondwana (~500 Ma).^[20] The defining orogenic event associated with the formation of Gondwana was the collision of Africa, South America, Antarctica and Australia forming the Pan-African orogeny.^[21]

Columbia was dominant in the early-mid Proterozoic and not much is known about continental assemblages before then. There are a few plausible models that explain tectonics of the early Earth prior to the formation of Columbia, but the current most plausible hypothesis is that prior to Columbia, there were only a few independent cratons scattered around the Earth (not necessarily a supercontinent, like Rodinia or Columbia).^[15]

يمكن تقسيم حقبة البروتيروزويك تقريبًا إلى سبع مناطق بيوستراتيجية تتوافق مع فترات زمنية غير رسمية. أولها اللابرادورية، التي امتدت من 2.0 إلى 1.65 مليار سنة . تلتها الأنابارية، التي امتدت من 1.65 إلى 1.2 مليار سنة، ثم تلتها التوروخانية من 1.2 إلى 1.03 مليار سنة. بعد التوروخانية، تلتها الأوتشورومية، التي امتدت من 1.03 إلى 0.85 مليار سنة، ثم اليوجنورالية، التي امتدت من 0.85 إلى 0.63 مليار سنة. أما المنطقتان الأخيرتان فهما الأماديوسية، التي امتدت خلال النصف الأول من الإدياكارية من 0.63 إلى 0.55 مليار سنة، والبلومورية، التي امتدت من 0.55 إلى 0.542 مليار سنة. ^{[ 22 ]}       

بدأ ظهور حقيقيات النوى وحيدة الخلية المتقدمة بعد كارثة الأكسجين . ^{[ 23 ]} وقد يعود ذلك إلى زيادة النترات المؤكسدة التي تستخدمها حقيقيات النوى، على عكس البكتيريا الزرقاء . ^{[ 10 ] : 325} وخلال حقبة الطلائعيات أيضًا، تطورت أولى العلاقات التكافلية بين الميتوكوندريا (الموجودة في جميع حقيقيات النوى تقريبًا) والبلاستيدات الخضراء (الموجودة في النباتات وبعض الطلائعيات فقط) ومضيفيها. ^{[ 10 ] : 321-322}

بحلول أواخر العصر الباليوبوروتيروزوي، أصبحت الكائنات حقيقية النواة تتمتع بتنوع بيولوجي متوسط. ^{[ 24 ]} لم يمنع ازدهار حقيقيات النوى، مثل الأكريتارخ، من انتشار البكتيريا الزرقاء؛ بل في الواقع، بلغت الستروماتوليتات ذروة وفرتها وتنوعها خلال حقبة البروتيروزوي، وبلغت ذروتها قبل حوالي 1.2  مليار سنة. ^{[ 10 ] : 321-323}

تعود أقدم الأحافير التي تمتلك سمات نموذجية للفطريات إلى حقبة الباليوبوروتيروزويك ، أي حوالي 2.4  مليار سنة؛ كانت هذه الكائنات القاعية متعددة الخلايا تمتلك هياكل خيطية قادرة على التفاغر . ^{[ 25 ]}

تطورت النباتات الخضراء في وقت ما خلال حقبة ما قبل الكامبري أو حقبة ما قبل الكامبري، وفقًا للبيانات الجزيئية. ^{[ 26 ]}

تُعدّ أحافير حقيقيات النوى من العصر ما قبل الكريوجيني نادرة، ويبدو أن معدلات ظهور الأنواع وتغيرها وانقراضها منخفضة وثابتة نسبيًا. وهذا يتناقض مع العصر الإدياكاري وبداية العصر الكامبري، حيث شهدت كمية وتنوع الأنواع والتغيرات والانقراضات طفرة هائلة. ^{[ 27 ]}

تقليديًا، حُدِّدَ الحد الفاصل بين حقبتي البروتيروزويك والفانيروزويك عند بداية العصر الكامبري ، حين ظهرت أولى أحافير الحيوانات، بما فيها ثلاثيات الفصوص والأركيوسياتيدات ، بالإضافة إلى كائنات الكافاسفيرا الشبيهة بالحيوانات . في النصف الثاني من القرن العشرين، عُثِرَ على عدد من أشكال الأحافير في صخور حقبة البروتيروزويك، ولا سيما في صخور العصر الإدياكاري، مما يُثبت أن الحياة متعددة الخلايا كانت قد انتشرت على نطاق واسع قبل عشرات الملايين من السنين من الانفجار الكامبري ، فيما يُعرف بانفجار أفالون . ^{[ 28 ]} ومع ذلك، ظل الحد الأعلى لحقبة البروتيروزويك ثابتًا عند بداية العصر الكامبري ، والذي يُقدَّر حاليًا بـ 538.8 مليون سنة. 

• المليار الممل
• التسلسل الزمني للتاريخ الطبيعي
• فولين بيوتا

• "حقبة البروتيروزويك" . موقع Palaeos.com . مؤرشف من الأصل في 2 يوليو 2007.
• "البروتيروزويك" . مقياس التسلسل الزمني الطبقي.