Lịch Sử Trái đất Phần 2

Trái Đất được hình thành cùng với Hệ Mặt Trời.

Mặt Trời, các hành tinh và hành tinh lùn trong Hệ Mặt Trời.

3.1 Đại Cổ Nguyên Sinh (Paleo-proterozoic): khoảng 1.600-2.500 triệu năm trước. Trong đại này, lần đầu tiên các châu lục được ổn định. Đây cũng là giai đoạn mà các loài vi khuẩn lam tiến hóa. Chúng là loại vi khuẩn có thể sử dụng các phản ứng sinh hóa của quang hợp để sản sinh ra năng lượng và ôxy.

Trước khi có sự gia tăng đáng kể của ôxy trong khí quyển thì gần như tất cả mọi dạng sự sống đều tồn tại dưới dạng kị khí, nghĩa là quá trình trao đổi chất của sự sống phụ thuộc vào dạng hô hấp tế bào không đòi hỏi cần có ôxy. Ôxy dạng tự do với lượng lớn là chất độc cho phần lớn vi khuẩn kị khí, và tới thời điểm đó (khoảng giữa kỷ Sideros) thì phần lớn các dạng sự sống kị khí trên Trái Đất bị tiêu diệt. Sự sống duy nhất có khả năng tồn tại là những dạng có khả năng chống lại quá trình ôxi hóa cũng như các hiệu ứng độc hại của ôxy hoặc những dạng có thể trải qua toàn bộ cuộc đời của chúng trong môi trường giàu ôxy tự do. Sự kiện chính này được gọi là thảm họa ôxy.

Mặt cắt ngang của stromatolite hiển thị các cấu trúc đa lớp.

Trong thời kỳ của đại này thì các siêu lục địa như Nena và Atlantica (khoảng 2.000 Ma) đã hình thành, để sau đó (~ 1.800 Ma) nhập lại thành siêu lục địa Columbia . Siêu lục địa Columbia bắt đầu tách ra vào cuối đại này.

3.1.1 Kỷ Sideros (Siderian) hay kỷ Thành Thiết: khoảng 2.300-2.500 triệu năm. Sự phổ biến của các sự kiện tạo thành sắt (BIF) đạt tới đỉnh cao vào đầu kỷ này. BIF được hình thành khi các loài tảo kỵ khí sinh ra ôxy dưới dạng chất thải để nó kết hợp với sắt, tạo thành magnetit (Fe3O4, một loại ôxít sắt). Quá trình này làm hết sắt của đại dương, có lẽ đã làm cho nước biển có màu xanh lục trở thành trong. Cuối cùng, khi không còn ôxy chìm lắng trong các đại dương thì quá trình này tạo ra khí quyển giàu ôxy của ngày nay. Băng hà Huronia đã bắt đầu trong kỷ Sideros, vào khoảng 2.400 Ma và kết thúc vào cuối kỷ Rhyax (khoảng 2.100 Ma).

3.1.2 Kỷ Rhyax (Rhyacian) hay kỷ Tằng Xâm: khoảng 2.050-2.300 triệu năm. Phức hợp Bushveld và các xâm nhập tương tự khác đã hình thành trong thời kỳ này. Thời kỳ băng hà Huronia kết thúc vào cuối kỷ Rhyax, khoảng 2.100 Ma.

3.1.3 Kỷ Orosira (Orosirian) hay kỷ Tạo Sơn: khoảng 1.800-2.050 triệu năm. Nửa sau của kỷ này là khoảng thời gian của các hoạt động kiến tạo sơn gần như trên tất cả các lục địa. Có lẽ trong kỷ này thì khí quyển Trái Đất đã thay đổi sang dạng giàu ôxy do quang hợp của vi khuẩn lam. Hai sự kiện va chạm lớn nhất đã biết trên Trái Đất diễn ra trong kỷ Orosira. Ở rất gần thời kỳ đầu của kỷ, khoảng 2.023 Ma, va chạm với một tiểu hành tinh đã tạo ra cấu trúc va chạm Vredefort. Sự kiện va chạm đã tạo ra cấu trúc của lòng chảo Sudbury diễn ra vào gần thời kỳ kết thúc của kỷ này, khoảng 1.850 Ma.

Miệng núi lửa Vredefort ở Nam Phi. Lưu ý các cạnh gợn sóng, chúng rất hiếm trên trái đất nhưng thường thấy trên miệng núi lửa trên các hành tinh khác và mặt trăng (ảnh NASA)

3.1.4 Kỷ Statheros (Statherian) hay kỷ Cố Kết: khoảng 1.600-1.800 triệu năm. Trong kỷ này sự sống đơn bào phức tạp đầu tiên đã xuất hiện. Siêu lục địa Columbia đã hình thành vào đầu kỷ này. 3.2 Đại Trung Nguyên Sinh (Meso-proterozoic): khoảng 1.000-1.600 triệu năm trước. Các sự kiện chính trong đại này là sự hình thành của siêu lục địa Rodinia và sự tiến hóa của sinh sản hữu tính. Trong kỷ này sự sống đơn bào phức tạp đầu tiên đã xuất hiện. Siêu lục địa Columbia đã hình thành vào đầu kỷ này. 3.2.1 Kỷ Calymma (Calymmian) hay kỷ Cái Tằng: khoảng 1.400-1.600 triệu năm. Cái Tằng là có nghĩa là che phủ, tằng là tầng. Đây là kỷ địa chất thứ nhất trong đại Trung Nguyên Sinh. Nó kéo dài từ khoảng 1.600 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 1.400 Ma. Thay vì dựa trên địa tầng, các niên đại này được xác định bằng địa thời học. Kỷ này được đặc trưng bằng sự mở rộng của các tầng che phủ đang tồn tại hay bằng các thềm lục địa mới trên các nền móng mới im lìm hóa. Siêu lục địa Columbia đã tách rời ra trong kỷ Calymma vào khoảng 1.500 Ma. 3.2.2 Kỷ Ectasis (Ectasian) hay kỷ Duyên Triển: khoảng 1.200-1.400 triệu năm. Tên gọi này có nguồn gốc từ sự tiếp tục mở rộng của các tầng che phủ trong kỷ này. Chứng cứ về tảo đỏ nhân chuẩn (Bangiomorpha pubescens) đã được xác định có trong đá cổ có niên đại khoảng 1.200 Ma tại đảo Somerset , Canada . Đây là sinh vật cổ nhất đã biết có sự sinh sản hữu tính và vì thế là sinh vật đa bào phức tạp cổ nhất đã biết. 3.2.3 Kỷ Stenos (Stenian) hay kỷ Hiệp Đái: khoảng 1.000-1.200 triệu năm trước. Cụm từ Hiệp Đái có nghĩa là dải hẹp nhằm mô tả dải đá biến chất hẹp. Nó kéo dài từ khoảng 1.200 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 1.000 Ma. Thay vì dựa trên địa tầng, các niên đại này được xác định bằng địa thời học. Tên gọi này có nguồn gốc từ các dải đá biến chất hẹp được hình thành trong kỷ này. Siêu lục địa Rodinia đã gắn kết lại trong kỷ Stenos. 3.3 Đại Tân Nguyên Sinh (Neo-proterozoic): khoảng 542-1.000 triệu năm trước. Về mặt địa chất, đại Tân Nguyên Sinh được cho là thời gian của các chuyển động lục địa phức tạp do siêu lục địa gọi là Rodinia đã vỡ ra tối đa thành 8 phần. Rất có thể là do hậu quả của trôi dạt lục địa mà một vài thời kỳ băng hà rộng lớn khắp thế giới đã diễn ra trong đại này, bao gồm các thời kỳ băng hà trong kỷ Cryogen như Sturtia và Marinoa, là những thời kỳ băng hà mãnh liệt nhất trên Trái Đất mà người ta đã biết. Các thời kỳ này được cho là mãnh liệt tới mức các chỏm băng xuống tới tận xích đạo, dẫn tới tình trạng gọi là "quả cầu tuyết Trái Đất". 3.3.1 Kỷ Tonas (Tonian) hay kỷ Lạp Thân: khoảng 850-1.000 triệu năm trước. Đây là kỷ địa chất đầu tiên trong đại Tân Nguyên Sinh (Neoproterozoic) và kéo dài từ khoảng 1.000 triệu năm trước (Ma) tới khoảng 850 Ma. Thay vì xác định bằng địa tầng, các niên đại này được xác định bằng phương pháp đo phóng xạ trong địa thời học. Các sự kiện dẫn tới sự phá vỡ siêu lục địa Rodinia đã bắt đầu trong kỷ này. Sự lan tỏa của các loài acritarch diễn ra trong kỷ Tonas. 3.3.2 Kỷ Cryogen (Cryogenian) hay kỷ Thành Băng: khoảng 630-850 triệu năm. Tên gọi này có nguồn gốc từ các trầm tích băng hà đặc trưng của thời kỳ này, chỉ ra rằng vào thời kỳ đó, Trái Đất đã phải hứng chịu các thời kỳ đóng băng mãnh liệt nhất trong lịch sử của mình, với các sông băng trải dài tới tận xích đạo, với một loạt các dao động nhịp nhàng. Các thời kỳ đóng băng này được đặc trưng bằng các trầm tích sét tảng lăn tại Congo,Sahara, Oman, Australia, Trung Quốc, Bắc Mỹ, Ireland, Scotland, Na Uy và nhiều nơi khác khắp trên thế giới. Nói chung nó được coi là có thể chia ra làm ít nhất là 2 thời kỳ đóng băng chính. Thời kỳ băng hà Sturtia kéo dài từ khoảng 750 tới 700 Ma và thời kỳ băng hà Marinoa/Varanger kết thúc vào khoảng 635 Ma. Các trầm tích sét tảng lăn cũng có mặt tại các khu vực mà trong kỷ Cryogen nằm ở các khu vực có vĩ độ thấp, một hiện tượng dẫn đến giả thuyết về việc các đại dương của hành tinh bị đóng băng rất sâu, gọi là "quả cầu tuyết Trái Đất". Quần thể acritarch bị tàn phá tan tành trong thời kỳ đóng băng này. Người ta cho rằng nồng độ ôxy trong khí quyển Trái Đất đã tăng lên sau thời kỳ đóng băng này. Có hàng loạt các đặc trưng khó hiểu về thời kỳ băng hà này, bao gồm các chỉ thị về sự đóng băng tại các vĩ độ rất thấp và sự hiện diện của các miếng nêm đá vôi — mà thông thường chúng chỉ là các trầm tích của nước ấm — phía trên, phía dưới và lẫn lộn với các trầm tích băng hà. Sự tái xuất hiện của các thành hệ sắt dải gắn liền với thời kỳ băng hà mà người ta đã không còn tìm thấy kể từ đại Cổ Nguyên Sinh, cũng nhất thời quay trở lại, cho thấy các mức nồng độ ôxy thấp và không ổn định. Các nghiên cứu cổ từ học dường như chỉ ra tốc độ trôi dạt lục địa rất cao, điều này làm cho một số nhà địa chất đặt câu hỏi về việc liệu có hay không việc một số trong các hiện tượng này là do sự lệch hướng của cực từ chứ không phải là do chuyển động của các mảng đất đá và sự đóng băng tại các vĩ độ thấp. Về cơ bản, sự phân bổ rất không cân xứng của lớp vỏ làm cho chuyển động tự quay của Trái Đất gây ra lực ly tâm có thể làm cho Trái Đất phải quay (trong khi trục tự quay của nó vẫn nghiêng theo cùng một hướng) cho đến khi sự kết hợp của các châu lục là nằm trên xích đạo; điều này làm cho sự trôi dạt lục địa dường như nhanh hơn so với tốc độ trung bình. 3.3.3 Kỷ Ediacara (Ediacaran): khoảng 542-630 triệu năm trước. Kỷ này là không bình thường do sự khởi đầu của nó không được xác định bằng sự thay đổi trong các mẫu vật hóa thạch. Các hóa thạch thân mềm bất thường cũng diễn ra trong kỷ Ediacara, nhưng chúng bị hạn chế ở phần cuối của kỷ, vào khoảng sau 580 Ma. Thay vì thế, sự bắt đầu của kỷ được xác định bằng sự xuất hiện của các lớp cacbonat khác biệt về mặt cấu trúc và thành phần hóa học, chỉ ra các thay đổi về mặt khí hậu (kết thúc của thời kỳ băng hà toàn cầu). Sự suy giảm bất thường của C13 đánh dấu sự kết thúc thời kỳ băng hà toàn cầu trong kỷ Cryogen trước đó. Niên đại của ranh giới được áp đặt khá có lý tại điểm 635 Ma, dựa trên niên đại U-Pb tại Namibia và Trung Quốc. Ba liên đại trên đây trước đây được gọi chung là Tiền Cambri hoặc Ẩn Sinh (Cryptozoic). 4. Liên đại Hiển Sinh (Phanerozoic): Liên đại Hiển Sinh được chia thành ba đại: đại Cổ Sinh, đại Trung Sinh và đại Tân Sinh. Khoảng thời gian của liên đại Hiển Sinh bao gồm sự nổi lên nhanh chóng của một loạt các ngành động vật; sự tiến hóa của các ngành này thành các hình thái rất đa dạng và khác nhau; sự nổi lên của thực vật sống trên đất liền; sự phát triển của các thực vật phức tạp; sự tiến hóa của cá; sự nổi lên của động vật sống trên đất liền và sự phát triển của các quần động vật hiện đại. Trong thời kỳ này, các lục địa trôi dạt lại gần nhau, sau đó tập hợp lại thành một khối đất duy nhất có tên gọi là Pangaea để rồi sau đó lại chia cắt ra thành các vùng đất của các châu lục như ngày nay.

Mức Oxygen của khí quyển, có 2 bản ghi khác nhau dựa trên (1) Berner, R, et al., 2003, Phanerozoic atmospheric oxygen, Ann. Rev. Earth Planet. Sci., V, 31, p. 105-134, và (2) Falkowski, P, et al., 2005, The rise of oxygen over the past 205 million years and the evolution of large placental mammals, Science, V. 309, p. 2202-2204 (Sept. 2005)

4.1 Đại Cổ Sinh

Về mặt địa chất, đại Cổ sinh bắt đầu khi có sự chia tách của siêu lục địa gọi là Rodinia và vào cuối của thời kỳ băng hà toàn cầu. (Xem sự đóng băng Varanger và Quả cầu tuyết Trái Đất). Trong cả giai đoạn đầu của đại Cổ sinh, các khối đất đá của Trái Đất bị chia nhỏ thành một lượng đáng kể các lục địa tương đối nhỏ. Vào cuối đại này, các lục địa lại tập hợp lại cùng nhau thành một siêu lục địa mới gọi là Pangea, nó bao gồm phần lớn diện tích đất đai của Trái Đất.

Vào đầu đại này thì sự sống chỉ hạn chế bao gồm vi khuẩn, tảo, hải miên (bọt biển) và các dạng khác nhau của dạng sống có phần bí ẩn, gọi chung là hệ động vật Ediacara. Một lượng lớn động, thực vật đa bào đã xuất hiện gần như đồng thời vào đầu đại: một hiện tượng được biết đến như là sự bùng nổ Cambri. Có một số chứng cứ cho thấy sự sống đơn giản có thể đã xâm chiếm mặt đất vào đầu đại Cổ sinh, nhưng các loài động, thực vật đáng kể đã không chiếm mặt đất cho đến tận kỷ Silur và đã không phát triển tốt cho đến tận kỷ Devon . Mặc dù các động vật có xương sống nguyên thủy cũng đã được biết đến ở giai đoạn gần đầu đại này, nhưng các dạng động vật vẫn chủ yếu là động vật không xương sống cho đến tận giữa đại Cổ sinh. Quần thể cá đã bùng nổ trong kỷ Devon . Vào giai đoạn cuối đại Cổ sinh, một loạt các cánh rừng lớn của các loài thực vật nguyên thủy đã phát triển mạnh trên đất liền, tạo thành một tầng than lớn ở châu Âu và miền đông Bắc Mỹ ngày nay. Vào cuối đại này thì những loài bò sát lớn và phức tạp đầu tiên cũng như các loài thực vật hiện đại đầu tiên (thông, tùng, bách) đã phát triển.

Đại Cổ sinh bao gồm khoảng thời gian từ lúc bắt đầu xuất hiện các hóa thạch vỏ cứng và phổ biến đầu tiên tới thời gian khi các lục địa bắt đầu được chiếm lĩnh bởi các loài bò sát lớn, tương đối phức tạp và các loài thực vật tương đối hiện đại. Ranh giới dưới (cổ nhất) được quy định một cách kinh điển là khi có sự xuất hiện đầu tiên của các sinh vật gọi là trùng ba lá (lớp Trilobita) và Archeocyatha. Ranh giới trên (trẻ nhất) được quy định là khi diễn ra sự kiện tuyệt chủng lớn khoảng 300 triệu năm sau, được biết đến như là tuyệt chủng Permi. Ngày nay ranh giới dưới được thiết lập là khi có sự xuất hiện lần đầu tiên của dấu vết hóa thạch đặc biệt, gọi làTrichophycus pedum.

4.1.1 Kỷ Cambri (Cambrian): khoảng 490-542 triệu năm trước.

Kỷ Cambri là kỷ sớm nhất mà trong các lớp đá của thời kỳ đó người ta tìm thấy một lượng lớn các sinh vật đa bào đã hóa thạch một cách rõ ràng, chúng phức tạp hơn so với hải miên (bọt biển) (ngành Porifera) hay sứa (phân ngành Medusozoa). Trong thời gian này, khoảng 50 nhóm sinh vật chính tách biệt hay "ngành" đã xuất hiện một cách đột ngột, trong phần lớn các trường hợp là không có tổ tiên một cách rõ ràng (đối với kiến thức khoa học hiện nay). Sự bùng nổ các ngành này được nói đến như là sự bùng nổ kỷ Cambri.

Các lục địa trong kỷ Cambri được cho là kết quả từ sự vỡ ra của siêu lục địa trong đại Tân Nguyên Sinh là Pannotia. Nước trong thời kỳ thuộc kỷ Cambri dường như là trải rộng và nông. Gondwana vẫn là siêu lục địa lớn nhất sau khi Pannotia vỡ ra. Người ta cũng cho rằng khí hậu thời kỳ này là nóng hơn một cách đáng kể so với thời gian trước đó, thời gian mà Trái Đất hứng chịu các thời kỳ băng hà mạnh đã được coi như kỷ Thành băng. Bên cạnh đó đã không có sự đóng băng tại hai địa cực. Tỷ lệ trôi dạt lục địa trong kỷ Cambri có thể là cao bất thường. Laurentia, Baltica và Siberi vẫn là các lục địa độc lập kể từ khi Pannotia vỡ ra. Gondwana bắt đầu trôi dạt về phía cực Nam . Panthalassa che phủ phần lớn Nam bán cầu, các đại dương nhỏ có đại dương Proto-Tethys, đại dương Iapetus và đại dương Khanty, tất cả chúng đều mở rộng trong thời gian này.

Bên cạnh một số dạng sự sống bí ẩn mà có thể coi là động vật hoặc không là động vật, tất cả các ngành động vật hiện đại trong bất kỳ mẫu hóa thạch nào có thể đề cập tới, ngoại trừ ngành Bryozoa, dường như đều có các đại diện trong kỷ Cambri. Sự xuất hiện dường như là "bất ngờ" của hệ động vật đa dạng trong một khoảng thời gian không quá vài chục triệu năm này được coi là "Sự bùng nổ kỷ Cambri".

Trilobites rất phổ biến ở kỷ Cambri

Khu vực được nghiên cứu kỹ nhất mà tại đó các phần mềm của các sinh vật hóa thạch nằm trong đá phiến sét Burgess ở British Columbia . Chúng đại diện cho các địa tầng thời Cambri giữa và cung cấp nhiều thông tin cho con người về sự đa dạng động vật thời kỳ đó. Các hệ động vật tương tự lần lượt sau đó cũng được tìm thấy tại nhiều khu vực khác - quan trọng nhất là trong các lớp đá phiến sét giai đoạn Cambri sớm tại tỉnh Vân Nam Trung Quốc .

Hóa thạch trùng ba lá Redlichia chinensis kỷ Cambri

Sự kết thúc của kỷ này cuối cùng được thiết lập theo sự thay đổi tương đối rõ ràng trong hệ động vật mà hiện nay đã xác định như là sự kiện tuyệt chủng. Các khám phá hóa thạch và xác định niên đại bằng phóng xạ trong khoảng 25 năm cuối thế kỷ 20 đã đưa các số liệu thời đại này vào trong câu hỏi. Sự chênh lệch về thời gian lên tới 20 triệu năm là phổ biến giữa các học giả. Khoảng thời gian khoảng 545 đến 490 Ma đã được tiểu ủy ban quốc tế về địa tầng học toàn cầu đưa ra gần đây vào năm 2002.

Ở ranh giới của kỷ Cambri, một cách chính xác là đã có sự suy giảm rõ nét trong mức độ phổ biến của đồng vị C13, một 'đường đảo ngược' mà các nhà cổ sinh vật học gọi là sự lệch hướng. Một điều cũng khá phổ biến là nó lại là chỉ số tốt nhất về vị trí của ranh giới tiền Cambri-Cambri trong các lớp địa tầng với niên đại xấp xỉ như vậy. Một trong những khu vực mà sự lệch hướng của cacbon-13 đã được biết rất rõ này diễn ra tại Oman . Sự biến mất các hóa thạch rõ ràng từ thời tiền Cambri trùng khớp một cách chính xác với các bất thường của cacbon-13. Một điều may mắn là tại các lớp đá Oman , cũng như từ các lớp tro núi lửa mà từ đó dựa trên đồng vị của ziricon người ta đã đưa ra niên đại khá chính xác là 542 ± 0,3 Ma (tính toán trên tỷ lệ phân rã urani thành chì). Niên đại mới và chính xác này phù hợp với niên đại ít chính xác hơn đối với các dị thường của cacbon-13, thu được từ các lớp đá tại Siberi và Namibia . Các dữ liệu này có lẽ sẽ được chấp nhận như là niên đại chính xác cuối cùng cho giai đoạn bắt đầu của thời Hiển sinh (Phanerozoic), và vì thế là sự bắt đầu của đại Cổ sinh và kỷ Cambri.

4.1.2 Kỷ Ordovic (Ordovician): khoảng 440-490 triệu năm trước. Kỷ Ordovic bắt đầu với một sự kiện tuyệt chủng nhỏ vào khoảng 488,3 triệu năm trước (Ma) và kéo dài trong khoảng 44,6 triệu năm. Các tầng đá thuộc kỷ Ordovic chứa một lượng lớn hóa thạch và chứa các bể dầu mỏ cùng khíđốt chính ở một số khu vực. Trong kỷ Ordovic thì mực nước biển là khá cao; trên thực tế trong thế Tremadoc thì biển lấn đất liền là mạnh nhất với các chứng cứ còn lưu lại dấu tích trong các lớp đá. Thời kỳ này thì các lục địa phía nam đã hợp lại thành một lục địa duy nhất, gọi là Gondwana. Vào đầu kỷ Ordovic thì lục địa này nằm ở các vĩ độ gần xích đạo và dần dần trôi dạt xuống Nam cực. Thời kỳ Tiền Ordovic được cho là rất ấm, ít nhất là tại các vĩ độ thuộc miền nhiệt đới. Giống như Bắc Mỹ và châu Âu, Gondwana chủ yếu được các biển nông bao bọc trong suốt kỷ Ordovic.Các vùng nước nông và trong suốt trên các thềm lục địa đã tạo điều kiện cho sự phát triển của các nhóm sinh vật có khả năng tích tụ cacbonat canxi trong lớp mai (vỏ) hay các phần cứng của chúng. Đại dương Panthalassa bao phủ phần lớn Bắc bán cầu, các đại dương/biển nhỏ khác như Proto-Tethys, Paleo-Tethys, Khanty (chúng đã bị khép lại vào cuối kỷ Ordovic), đại dương Iapetus và một đại dương mới là Rheic. Các loại đá thuộc kỷ Ordovic chủ yếu là đá trầm tích. Do diện tích và cao độ của khu vực đất liền là hạn chế nên nó đã hạn chế hiện tượng xói mòn và vì thế các trầm tích biển chủ yếu là chứa đá vôi. Các trầm tích đá phiến sét và đá cát thì ít hơn. Hiện tượng kiến tạo núi chính trong kỷ này là kiến tạo núi Taconic đã diễn ra từ thời gian thuộc kỷ Cambri. Vào cuối kỷ Ordovic thì Gondwana đã trôi dạt tới gần Nam cực và bề mặt của nó phần lớn bị đóng băng. Những loài thực vật đầu tiên trên đất liền đã xuất hiện trong dạng của các cây nhỏ trông giống như rêu tản (ngành Marchantiophyta). Người ta cũng đã tìm thấy các hóa thạch của phấn (hoa) vào cuối kỷ Ordovic. Các loài thực vật này có lẽ đã tiến hóa từ tảo lục. Kể từ cuối kỷ Cambri (và có lẽ còn sớm hơn) thì tảo lục cũng rất phổ biến.

Minh họa về sự sống kỷ Ordovic Kỷ Ordovic đến hồi kết thúc bằng một loạt các sự kiện tuyệt chủng, mà cùng với nhau chúng hợp thành sự kiện tuyệt chủng lớn thứ hai trong số 5 sự kiện tuyệt chủng chính trong Lịch sử Trái Đất theo tỷ lệ phần trăm các chi bị tuyệt chủng. Sự kiện tuyệt chủng lớn hơn cả là Sự kiện tuyệt chủng kỷ Permi-kỷ Trias. Các sự kiện tuyệt chủng đã diễn ra vào khoảng 444-447 triệu năm trước và chúng đánh dấu ranh giới giữa kỷ Ordovic với kỷ tiếp theo là kỷ Silur. Vào thời gian đó tất cả các sinh vật đa bào phức tạp đều sinh sống trong lòng đại dương và khoảng 49% các chi động vật đã biến mất hoàn toàn. Giả thuyết được chấp nhận rộng rãi nhất là các sự kiện này đã do sự bắt đầu của một thời kỳ băng hà gây ra, trong tầng động vật Hirnantian, để kết thúc các điều kiện nhà kính ổn định và kéo dài của kỷ Ordovic. Thời kỳ băng hà này có lẽ đã không kéo dài như người ta đã từng nghĩ, nó có lẽ đã không kéo dài quá 0,5 đến 1,5 triệu năm. Sự kiện này diễn ra ngay sau khi có sự sụt giảm lượng điôxít cacbon trong khí quyển và nó có ảnh hưởng mang tính chọn lọc tới các biển nông là khu vực mà đa số các sinh vật sinh sống. Do siêu lục địa phía nam là Gondwana đã trôi dạt tới Nam cực nên các chỏm băng đã hình thành trên bề mặt nó, điều này đã được phát hiện trong các tầng đá thuộc thời kỳ Thượng Ordovic ở Bắc Phi và đông bắc Nam Mỹ, khi đó là cận kề nhau và có vị trí tại khu vực quanh cực nam vào thời gian này.

Băng hà đã giam giữ nước khỏi các đại dương, còn giai đoạn giữa các kỷ băng hà lại giải phóng nó. Điều này làm cho mực nước biển xuống và lên lặp lại theo thời gian và mang tính chu kỳ. Các biển nông, rộng lớn và cận lục địa trong kỷ Ordovic đã bị rút xuống và nó loại trừ nhiều hốc sinh thái, sau đó nó lại trở lại và mang theo các quần thể sinh vật đã bị thu nhỏ sự đa dạng, sau đó lại rút xuống một lần nữa với nhịp mới của sự hóa băng cùng việc loại trừ sự đa dạng sinh học với mỗi lần thay đổi. Các loài có môi trường sống bị hạn chế trong các vùng biển duy nhất trên thềm lục địa rộng lớn đã chịu ảnh hưởng nặng nhất. Các dạng sự sống vùng nhiệt đới đã chịu ảnh hưởng mạnh nhất trong đợt tuyệt chủng đầu tiên, trong khi các loài sống ở vùng nước lạnh lại bị ảnh hưởng nặng nhất trong đợt tuyệt chủng thứ hai.

Các loài sống sót là những loài có thể đương đầu với các điều kiện thay đổi và chúng nhanh chóng trám vào các hốc sinh thái bị bỏ ngỏ do các sự kiện tuyệt chủng gây ra. Vào thời gian kết thúc của sự kiện tuyệt chủng thứ hai, sông băng tan chảy đã làm cho mực nước biển dâng lên và ổn định một lần nữa. Sự hồi phục của sự đa dạng sự sống với sự tái ngập lụt vĩnh cửu các thềm lục địa khi bắt đầu kỷ Silur đã làm gia tăng sự đa dạng sinh học trong các bộ, họ còn sống sót.

4.1.3 Kỷ Silur (Silurian): khoảng 409-439 triệu năm trước. Trong kỷ Silur, Gondwana vẫn tiếp tục trôi dạt chậm về phía nam tới các vĩ độ lớn, nhưng có các chứng cứ cho thấy các chỏm băng thuộc kỷ Silur là ít lớn hơn so với các chỏm băng thuộc thời kỳ băng hà hậu Ordovic. Sự tan chảy ra của các chỏm băng và các sông băng đã làm cho mực nước biển lên cao, được ghi nhận từ thực tế là các trầm tích kỷ Silur che phủ lên trên các trầm tích kỷ Ordovic bị xói mòn, tạo thành một sự phân vỉa không chỉnh hợp. Các craton khác và các mảng lục địa đã trôi dạt cùng nhau gần đường xích đạo, bắt đầu sự hình thành của siêu lục địa thứ hai, được biết đến dưới tên gọi Euramerica (Âu-Mỹ). Khi proto-Europe (tiền-châu Âu) va chạm với Bắc Mỹ thì va chạm này đã gấp nếp các trầm tích ven bờ biển đã được tích lũy từ kỷ Cambri ngoài khơi phía đông của Bắc Mỹ và phía tây của châu Âu. Sự kiện này được gọi là kiến tạo sơn Caledonia, sự dồn lên của các dãy núi kéo dài từ tiểu bang New York (ngày nay) tới chỗ nối lại của châu Âu với Greenland và Norway . Vào cuối kỷ Silur, mực nước biển lại hạ thấp xuống một lần nữa, để lại các lòng chảo lộ rõ chứa muối (evaporit) trong lưu vực kéo dài từ Michigan tới West Virginia, và các dãy núi mới hình thành nhanh chóng bị xói mòn. Sông Teays, chảy vào các biển nông trên giữa lục địa, đã xói mòn các tầng thuộc kỷ Ordovic, để lại dấu vết trong các tầng thuộc kỷ Silur ở miền bắc Ohio và Indiana. Đại dương rộng lớn Panthalassa đã bao phủ phần lớn Bắc bán cầu. Các đại dương nhỏ khác như Proto-Tethys, Paleo-Tethys, Rheic, đường thông ra biển của đại dương Iapetus (nằm giữa Avalonia và Laurentia), và Ural mới hình thành. Trong kỷ này, Trái Đất đang nằm trong giai đoạn nhà kính ấm và kéo dài và các biển nông và ấm đã che phủ phần lớn các vùng đất tại khu vực xích đạo. Kỷ này có một sự ổn định tương đối của khí hậu Trái Đất, kết thúc kiểu khí hậu thất thường của giai đoạn trước đó. Các lớp mai (vỏ) vỡ (gọi là coquina) cung cấp các chứng cứ mạnh mẽ cho kiểu khí hậu mà các cơn bão mạnh ngự trị được phát sinh khi đó bởi các mặt biển ấm. Mực nước biển cao và các biển nông trên thềm lục địa cung cấp một môi trường thích hợp cho sự sống đại dương của tất cả các loài. Các tầng đá kỷ Silur là nơi chứa nhiều mỏ dầu và khí đốt ở nhiều khu vực. Các tầng đá kỷ Silur chứa hematit -- một loại quặng sắt . Các dải đá san hô ngầm đã lần đầu tiên xuất hiện trong kỷ này, được các nhóm san hô đã tuyệt chủng như các bộ Tabulata và Rugosa tạo ra. Những loài cá xương đầu tiên (nhóm Osteichthyes) đã xuất hiện, các loài cá đã đạt được sự đa dạng đáng kể và phát triển các quai hàm chuyển động được, được thích ứng từ sự hỗ trợ của 2 hoặc 3 cung mang ở phía trước. Hệ động vật đa dạng của nhóm Eurypterida (bò cạp biển) -- một số trong chúng có độ dài vài mét -- sinh sống ở các biển nông thời kỳ Silur ở Bắc Mỹ; nhiều hóa thạch của chúng đã được tìm thấy ở bang New York. Những hóa thạch đầu tiên của thực vật có mạch đã xuất hiện trong kỷ Silur. Các loài thực vật nguyên thủy trên đất liền thuộc kỷ Silur với xylem và libe nhưng không phân hóa thành rễ, thân và lá, là nhóm Psylophyton, với cơ chế sinh sản bằng bào tử và thở thông qua các khí khổng trên mỗi mặt, và có lẽ quang hợp ở mọi mô được chiếu sáng.

4.1.4 Kỷ Devon (Devonian): khoảng 359-409 triệu năm trước. Kỷ Devon là thời kỳ mà các hoạt động kiến tạo địa tầng lớn diễn ra, do các vùng đất của Laurasia và Gondwana đang xích lại gần nhau. Lục địa Euramerica (hay Laurussia) đã được tạo ra vào đầu kỷ Devon do va chạm của Laurentia và Baltica, đã xoay vào khu vực khô tự nhiên dọc theo Nam chí tuyến, được hình thành phần lớn trong thời gian của đại Cổ Sinh. Trong các khu vực có khí hậu cận sa mạc này, các tầng đá cát trầm tích màu đỏ và cổ này đã được hình thành, màu đỏ là do sự ôxi hóa của sắt (hematit), đặc trưng cho các điều kiện khí hậu khô cằn. Gần đường xích đạo, Pangaea bắt đầu được hợp nhất từ các mảng kiến tạo chứa Bắc Mỹ và châu Âu, tiếp tục nâng cao dãy núi Appalaches ở phía bắc và hình thành kiến tạo sơn Caledonia tại khu vực thuộc Vương quốc Anh và Scandinavia ngày nay. Ngược lại, bờ biển phía tây của Bắc Mỹ thuộc kỷ Devon là các bờ rìa thụ động với các vũng vịnh nhỏ và sâu, chứa đầy bùn, các vùng châu thổ và cửa sông, thuộc Idaho và Nevada ngày nay; một vòng cung đảo núi lửa cận kề đã đến gần các sườn dốc đứng của thềm lục địa vào cuối kỷ Devon và bắt đầu nâng các trầm tích vùng nước sâu lên, một sự va chạm mở đầu cho sự tạo núi trong thời gian của thế Mississippi và được gọi là kiến tạo sơn Antler. Các lục địa phía nam vẫn nằm sát nhau trong một siêu lục địa là Gondwana. Các phần còn lại của đại lục Á-Âu ( Eurasia ) ngày nay nằm ở Bắc bán cầu. Mực nước biển là cao trên khắp thế giới và phần lớn các vùng đất nằm dưới mặt nước tạo thành các biển nông, tại đó các loại sinh vật như san hô tạo đá ngầm vùng nhiệt đới sinh sống. Đại dương Panthalassa vẫn bao phủ phần lớn bề mặt Trái Đất. Các đại dương và biển nhỏ khác là Paleo-Tethys, Proto-Tethys, Rheic và Ural (bị khép lại do va chạm của Siberi và Baltica trong kỷ Than Đá để tạo ra dãy núi Ural). Trong kỷ Devon thì những loài cá đã tiến hóa để có chân đã xuất hiện lần đầu tiên và bắt đầu việc đi lại trên mặt đất như là động vật bốn chân (Tetrapoda). Những động vật chân khớp (Arthropoda) như côn trùng và nhện cũng bắt đầu chiếm lĩnh môi trường sống trên đất liền. Những loài thực vật hạt trần đầu tiên cũng lan truyền trên các vùng đất khô, tạo thành các cánh rừng lớn.

Minh họa cánh rừng kỷ Devon Trong lòng đại dương, cá đã đa dạng hóa thành những loài cá mập và các loài cá vây thùy (Sarcopterygii) và cá xương. Sự kiện tuyệt chủng Hậu Devon đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới các sinh vật biển. Về mặt cổ địa lý học thì siêu lục địa Gondwana thống trị ở phía nam, trong khi lục địa Siberi ở phía bắc và một siêu lục địa nhỏ mới hình thành với tên gọi là Euramerica (Âu-Mỹ) ở đoạn giữa.

 

Cá ở kỷ Devon: cá mập, cá vây tia, placoderm. Vào cuối kỷ Devon , các cánh rừng của các loài thực vật nhỏ nguyên thủy đã tồn tại: Các loài thông đất, thạch tùng (ngành Lycopodiophyta), Sphenophyta, dương xỉ và tiền-thực vật hạt trần cũng đã tiến hóa. Phần lớn các loài này đã có rễ và lá thực sự, nhiều loài có thân khá cao. Nhóm tổ tiên của dương xỉ (Archaeopteris) có thân giống như cây thân gỗ, đã mọc và lớn như một loại cây thân gỗ lớn với gỗ thực sự. Đây là những loài cây thân gỗ cổ nhất của các cánh rừng đầu tiên trên thế giới. Cuối kỷ Devon thì những loài thực vật tạo hạt đầu tiên cũng đã xuất hiện. Sự xuất hiện nhanh chóng của nhiều nhóm thực vật và các dạng sinh trưởng được gọi là "Sự bùng nổ kỷ Devon ". Các loài động vật chân khớp nguyên thủy đã cùng tiến hóa với cấu trúc thực vật đất liền đa dạng này. Sự cùng phụ thuộc tiến hóa của côn trùng và thực vật có hạt, đặc trưng cho một thế giới hiện đại có thể nhận ra được, đã có nguồn gốc từ cuối kỷ Devon .

Sự phát triển của các loại hình đất và các hệ thống rễ thực vật dường như đã dẫn tới các thay đổi trong tốc độ và kiểu mẫu của sự xói mòn cùng các trầm tích. Quá trình 'xanh hóa' Trái Đất đóng vai trò như một yếu tố làm giảm lượng điôxít cacbon và nồng độ của nó trong khí quyển đã giảm xuống. Điều này có thể đã làm cho khí hậu trở nên mát mẻ hơn và đã dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Trong kỷ Devon, cả động vật có xương sống lẫn động vật chân khớp đã thiết lập sự sống vững chắc trên đất liền.

 

NXQ

Lịch sử trái đất phần 1

Lịch sử trái đất phần 3