Архей (з грецької (archios) – стародавній) – геологічний еон, який передує протерозою. Верхньою межею архею прийнято вважати час близько 2,5 млрд років тому (±100 млн), нижньою – 3,8–4 млрд років тому. Розпливчастість нижньої межі архею пояснюється 2-ма підходами щодо її визначення. За першим – вона відзначена появою найдавніших організмів, близько 3,8 млрд років тому. Згідно з другою – нижньою межею слід вважати остаточне формування земної кори та гідросфери у попередньому еоні – Катархеї, про який йшлося у випуску «Яким був догеологічний етап розвитку Землі». Загалом архей тривав приблизно 1,5 млрд років.

Архей, за сучасними уявленнями, поділяється на 4 періоди: еоархей, палеоархей, мезоархей та неоархей, які виділені лише хронологічно.

Еоархей – нижній період архейського еону, що охоплює часовий інтервал від 4-х до 3,6  мільярда років тому. Еоархей примітний тим, що є часом остаточного формування гідросфери та появою перших прокаріот, строматолітів і найдавніших гірських порід.

Наступний період після еоархею – палеоархей. Це час формування першого суперконтиненту в історії Землі – Ваальбари і єдиного Світового океану. До цього часу належать і перші віднайдені залишки живих організмів (бактерій) і слідів їхньої життєдіяльності. Палеоархей тривав 400 млн років.

По його завершенні розпочався мезоархей, що тривав з 3,2 до 2,8 млрд років тому. Цей період цікавий передусім розколом Ваальбари і широким поширенням прадавніх форм життя.

Останній період архейського еону – неоархей. Закінчився 2,5 млрд років тому. Це час формування основної маси континентальної земної кори і найстарших частин сучасних континентів.

Тектоніка

Для тектоніки архею характерне формування найдавніших ядер континентів (щитів). Їхні релікти поширені на всіх древніх платформах, окрім Китайсько-Корейської і Південно-Китайської. З формуванням континентальних ядер пов’язана кольська чи саамська (Балтійський щит), або трансваальська (Південна Африка) складчастість, яка проявилася на рубежі близько 3-х млрд років тому, і біломорська складчастість, відома також як кеноранська (Канадський щит) або родезійська (Південна Африка), близько 2,6 млрд років тому.

У догеологічний період на Землі не існувало великих континентальних утворень. Їхньому формуванню заважала потужна глобальна геологічна активність. Але, приблизно 3,6 млрд років тому все змінилося і перші великі ділянки суходолу Землі змогли об’єднатися у перший гіпотетичний суперконтинент Ваальбару. Це підтверджують як геохронологічні, так і палеомагнітні дослідження між двома архейскими кратонами або протоконтинентами: Кратоном Каапваль (ПАР) і Кратоном Пілбара (Західна Австралія). Переконливим свідченням є і збіг стратиграфічної послідовності зеленокам’яних і гнейсових поясів на обох кратонах.

Приблизно 2,8 млрд років тому перший в історії Землі суперконтинент почав поступово розколюватися.

Про це свідчать геохронологічні та палеомагнітні дослідження, які виявили циркулярний поперечний поділ кратонів Каапвааль і Пілбара близько 2,77 млрд років тому.

Загалом для архейського еону характерна бурхлива тектонічна активність, яка призводила до частих вулканічних вивержень і землетрусів і підтримувалася високими температурами внутрішніх шарів Землі, формуванням планетарного ядра та розпадом короткоживучих радіонуклідів.

Приблизно 3,8 млрд років тому на Землі сформувалися перші достовірно підтверджені метаморфічні та магматичні гірські породи: граніти, діорити й анортозити.

До речі, іноді вік саме цих найдавніших гірських порід приймають за нижню межу архею.

3 млрд років тому настав період активного формування континентальної земної кори. За період у 500 млн років сформувалося до 70% всієї її маси. Хоча більшість вчених все ж вважає, що загалом континентальна кора архейского часу становить до 40% від всієї сучасної континентальної кори.

Гідросфера й атмосфера

На зорі архейського еону води на Землі було надзвичайно мало, замість Світового океану спостерігалися лише розрізнені мілководні басейни. Температура води іноді сягала +90 °C, що було можливо лише за умови існування щільної вуглекислої атмосфери. Адже з усіх можливих газів лише вуглекислий міг створити підвищений атмосферний тиск. Розраховано, що для архею він становив 8–10 бар. Азоту в ранньоархейській атмосфері містилося порівняно мало (10–15% її обсягу), а кисень взагалі майже був відсутній. Вулканічна активність постачала і такі гази, як метан й аміак.

Температура архейської атмосфери завдяки парниковому ефекту досягала майже +120 °С.

Приблизно 3,4 млрд років тому кількість води на Землі значно збільшилася і виник Світовий океан. У результаті помітно посилилася гідратація базальтової океанічної кори. Швидкість росту парціального тиску вуглекислого газу в пізньоархейській атмосфері дещо знизилася. Радикальне ж зменшення відбулося лише на рубежі архею і протерозою, після остаточного формування земного ядра і, як наслідок, різкого зниження тектонічної активності Землі. З цієї ж причини скоротилися й виливи океанічних базальтів у ранньому протерозої. Базальтовий шар океанічної кори став помітно тоншим порівняно з архейським, і під ним вперше сформувався габро-серпентинітовий шар – головний і постійно обновлюваний резервуар зв’язаної води на Землі.

Органічний світ

В архейських відкладах відсутня скелетна фауна, яка є основою побудови стратиграфічної шкали фанерозойського еону, проте інших слідів органічного життя тут чимало.

До них належать продукти життєдіяльності ціанобактерій – строматоліти, що являють собою коралоподібні, карбонатні, рідше кремнієві осадові формації, й онколіти – вапнякові або доломітові структури, схожі до строматолітів, але на відміну від них сферичної структури. Онколіти характерні для вапняків Товтр.

Найдавніші строматоліти, виявлені у Канаді, Австралії, Африці, на Уралі і в Сибіру датовані 3,2 млрд років тому. Варто наголосити на окремих свідченнях про знахідки залишків перших прокаріотів і строматолітів у відкладах віком 3,8–3,5 млрд років, в Австралії і Південній Африці.

Також в кременистих гірських породах раннього архею знайдені своєрідні нитчасті водорості. Вони добре збережені, тому можна розгледіти навіть деталі клітинної будови цих організмів. Дискусійними залишаються віднайдені округлі одноклітинні організми акрітархи на багатьох стратиграфічних рівнях пізнього архею, оскільки достовірно їхня поява підтверджена лише в ранньому протерозої.

Тваринний світ архею значно бідніший, ніж рослинний. Окремі свідчення про знаходження у породах архею залишків тварин стосуються об’єктів, які, найімовірніше, мають неорганічне походження або є продуктами вилуговування строматолітів. Багато скам’янілостей архею залишаються не до кінця розшифрованими і часто не мають точної прив’язки.

Отже, в архейському еоні достовірно відомі прокаріоти – бактерії, переважно хемосинтезуючі та ціанобіонти – анаеробні і фотосинтезуючі. Ймовірно, в археї з’явилися і перші еукаріоти, морфологічно подібні до сучасних дріжджових грибів.

Найдавніші бактеріальні біоценози, що включали лише продуцентів і редуцентів, були схожі на плівки цвілі (так звані бактеріальні мати), що вкривали днища водойм у прибережних зонах. Оазисами життя часто слугували і вулканічні області, де на поверхню з надр молодої літосфери надходили сірководень, водень і сірка.

Протягом майже всього архейського еону живі організми були одноклітинними і повністю залежали від природних факторів. Лише на межі архею і протерозою відбулися дві масштабні еволюційні події: з’явилися багатоклітинні організми й амфіміксис. Гаплоїдні організми (ціанобактерії, наприклад) мають лише один набір хромосом. Кожна нова мутація відразу ж проявляється у їхньому фенотипі. Якщо мутація корисна, вона зберігається у процесі природного добору, якщо шкідлива, усувається. Гаплоїдні організми безперервно пристосовуються до середовища, але принципово нових ознак і властивостей у них не виникає. Статевий ж процес різко підвищує можливість пристосування до мінливих умов середовища, внаслідок створення численних комбінацій у хромосомах. Диплоїдність, що виникла одночасно зі становленням ядра, уможливлювала збереження мутацій і використання їх як резерву спадкової мінливості для подальших еволюційних перетворень.

Корисні копалини

В архейський еон сформувалося багато корисних копалин. Це, передусім, грандіозні родовища залізних руд (залізисті кварцити і джеспіліти), алюмінієвих (кіаніт і силліманіт) і марганцевих. З конгломератами архею пов’язані найбільші родовища золотих і уранових руд; з основними і ультраосновними гірськими породами – великі родовища мідних, нікелевих і кобальтових руд; з карбонатними – свинцево-цинкові родовища. Архейські пегматити є головним джерелом слюди (мусковіту), керамічної сировини і рідкісних металів.

Візуалізація статті нижче: