クリオジェニアン紀：新原生代の大規模氷河作用と地球環境変動

主な特徴

• 広域に分布する氷河堆積物、ダイアミクタイト、ドロップストーン、氷河擦痕に記録された、複数回にわたる長期間の氷河事象。
• 炭素同位体比に見られる持続的な負の変動と急速な正の変動、および氷河性地層の上位をしばしば覆う特徴的な「キャップ」炭酸塩岩の存在。
• 超大陸ロディニアの分裂、およびパンノティアの形成初期段階を含む、テクトニクスの再編。
• 進化しつつあった生命を示唆する化石・バイオマーカーの証拠。ステラン様分子、単純な多細胞構造、被殻アメーバ様の形態が記録中に現れる。

主要な氷河作用

クリオジェニアン紀には、一般にスターチアン氷河期とマリノアン氷河期と呼ばれる二つの主要な氷河期が含まれる。約7億1700万年前に始まったスターチアン氷河期と、約6億3500万年前に終わったマリノアン氷河期は、多くの層序学的指標から、長期間にわたり地球規模で広がっていたとみなされている。一部の証拠が地球のほぼ全域を覆う氷床を示唆するため、これらの事象はしばしば「スノーボールアース」仮説の枠組みで論じられる。他方で、氷の被覆は広範囲であったものの完全ではなかったとする「スラッシュボールアース」解釈もある。キャップ炭酸塩岩や特徴的な堆積層序などの地質学的指標は、これらの氷河作用を年代の中に位置づける助けとなるが、正確な継続期間と地域ごとの現れ方は、新たなデータにより異なる。

原因とテクトニクスの背景

クリオジェニアン紀の寒冷期の原因については議論が続いており、おそらく複数の要因が関与した。提案されている機構には、大気中の温室効果ガスの大規模な変化、テクトニクスと大陸配置に起因する風化速度の変化、微生物マットや出現しつつあった真核藻類による光合成的なCO2吸収の増大といった生物学的影響がある。大きな大陸塊の分裂は海洋循環と栄養塩の供給を変化させ、気候変動を増幅した可能性がある。これらの考えを制約するため、放射年代測定、層序対比、地球化学的プロキシが用いられている。

生命と化石記録

クリオジェニアン紀には、複雑な生命を示す最初期の指標の一部が保存されている。ステロイドまたはステランと解釈される分子バイオマーカーは、単純な海綿動物など初期の動物の近縁群を示す可能性のある信号とみなされてきたが、バイオマーカーの解釈にはなお議論がある。アメーバ様原生生物やほかの真核生物に帰属される微化石と殻が堆積物中に現れ、痕跡化石および体化石の証拠の蓄積は、極端な気候にもかかわらず生物の多様化が続いたことを示している。これらの生物学的痕跡は、全体として新原生代のより広い化石記録を構成する層序断面に記録されている。

意義と継続中の議論

クリオジェニアン紀は、地球の気候、テクトニクス、生命が密接に結び付いていた劇的な時期を示す点で重要である。氷河堆積物はかつての大陸縁辺に広く分布し、この時期の化学的シグナルは過去の環境を復元するために利用される。氷の被覆範囲が全球的であったか地域的であったか、極端な寒冷化をもたらした主な引き金とフィードバックは何か、生命がどのように生き延び、応答したかについては、主要な科学的論争が続いている。関連する背景については、より広範な地質学的概説における各紀の説明、原生代の概説にある新原生代のレビュー、地球科学資料に収録された地球システム相互作用の議論（累代、地球科学）を参照できる。氷河作用、バイオマーカー、テクトニクスに関する追加の文献とデータセットは、オンライン資料および専門文献で利用できる（生物学、氷河時代、氷）。光合成、微生物の役割、大気変化に関する解説も関連し、光合成を行う生物、たとえば細菌や初期の真核生物、ならびに酸素化事象のより長期的な歴史へのリンクが参照される。