Precambrium
Het Precambrium (soms nog aangeduid als het eon Cryptozoïcum) is een supereon dat de vroegste planetaire, geodynamische, geologische en geobiologische geschiedenis van de Aarde vertegenwoordigt. Het vroegste deel van die geschiedenis is het 'eon' Hadeïcum (Engels: Hadean) met de start van het zonnestelsel en enkele miljoenen jaren later de vorming van onder meer een proto-Aarde, volgens de ICS 4567 miljoen jaar geleden (4,567 Ga). Bouvier & Wadhwa en Gradstein et al. plaatsten het begin van het Precambrium op resp. ca. 4568 miljoen jaar geleden (4568 Ma) en ca. 4567 miljoen jaar geleden (4567 Ma), gebaseerd op de ouderdom van chondrules en calcium–aluminiumrijke insluitsels (CAI's), de oudst bekende vaste bestanddelen binnenin meteorieten die in de zonnenevel van het vroegste zonnestelsel gevormd werden. Het Precambrium eindigde 538,8 ± 0,2 miljoen jaar geleden met de geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) Ediacarium (Engels: Ediacaran), waarvan de bovenste grens het overvloedige verschijnen van mariene organismen met harde schalen aankondigt, organismen waarvan vele fossielen bewaard zijn gebleven.

Het Precambrium neemt ongeveer 88% in van de totale ouderdom van de Aarde en geeft daarom een indruk van het begrip Deep Time. Er bestaan aanwijzingen dat het leven al vroeg in het Precambrium ontstond, mogelijk al ca. 4,28 miljard jaar geleden (4,28 Ga), tijdens het Hadeïcum. De benaming 'Precambrium', die informeel is, en een tijdspanne zonder specifieke stratigrafische rang vertegenwoordigt, werd ontleend van het Latijnse pre ('vóór') en Cambria, de gelatiniseerde naam voor Wales (in het Welsh Cymru). Het Cambrium (538,8 ± 0,2 tot 485,4 ± 1,9 miljoen jaar geleden), waarvan de gesteentelagen voor het eerst in Wales bestudeerd werden, is het eerstvolgende chronostratigrafisch systeem na het Precambrium en de vroegste geochronologische periode van de era Paleozoïcum (eon Phanerozoïcum). Alhoewel het moeilijk is om haar oorsprong te identificeren wordt de benaming 'Precambrium' informeel maar intensief in de wetenschappelijke literatuur toegepast en gebruikt sinds het midden van de negentiende eeuw, onmiddellijk na de definiëring en benoeming van de Cambrische periode door de Engelse geoloog Adam Sedgwick in 1835.

Dit artikel is een gedetailleerde tijdlijn, gebaseerd op de International Chronostratigraphic Chart van het Precambrium zoals opgesteld door het ICS, met de beschrijving van key-events in de geobiologische geschiedenis van de Aarde.

Geochronologie en chronostratigrafie

Radiometrische datering 
De datering van de onder- en bovengrens van elke Precambrische chronostratigrafische eenheid, met uitzondering van de 'ondergrens' van het informele eon Hadeïcum (Engels: Hadean), gebeurde door het gebruik maken van radiometrische datering. Radiometrische datering (of radioactieve datering) is een techniek die de absolute ouderdom van materie bepaalt, zoals Aardse- en maangesteenten en meteorieten. Het is gebaseerd op een vergelijking tussen de vastgestelde overvloed van een natuurlijk voorkomend radioactief isotoop en haar vervalproducten, gebruik makend van bekende halveringstijden, en is de voornaamste bron van informatie met betrekking tot de absolute ouderdom van gesteenten en andere geologische fenomenen, de ouderdom van de Aarde inbegrepen. Radiometrische datering kan ook gebruikt worden voor de ouderdomsbepaling van artefacten. Absolute ouderdom is het resultaat van het zo nauwkeurig mogelijk meten van ouderdom in jaren. De bepaling van de absolute ouderdom van gesteenten, mineralen en fossielen in jaren vormt de basis voor de geochronologie. Het meten van het verval van radioactieve isotopen, vooral uranium, strontium, rubidium, argon en koolstof, biedt de mogelijkheid om de ouderdom van gesteenteformaties nauwkeuriger te bepalen. Alhoewel de term 'absolute ouderdom' anders impliceert, heeft absolute ouderdom typisch een kleine afwijking. De meest gebruikte technieken radiometrisch dateren zijn Pb-Pb (lood-lood) isochron datering, uranium-looddatering, kalium-argondatering en C14-datering. Het opstellen van geologische tijdschalen is gebaseerd op radiometrische datering. Het levert een aanzienlijke bron van informatie over de ouderdom van fossielen en over evolutionaire veranderingen. De verschillende technieken kunnen toegepast worden op verschillende tijdschalen en verschillende materialen. De implementatie van relatieve en radiometrische datering resulteerde in de loop van de decennia in een reeks steeds preciezer wordende absolute (numerieke) geologische tijdschalen, tussen 1910 en 1930 met behulp van eenvoudige radio-isotopische schattingen en vanaf ongeveer 1950 met behulp van steeds nauwkeuriger wordende moderne radiometrische dateringstechnieken.

(Eon) Hadeïcum (ca. 4567-ca. 4000 Ma) 

Het Hadeïcum (Engels: Hadean) is het oudste eon van het Precambrium. De naam is afgeleid van de Griekse god van de onderwereld Hades en werd in 1972 ingevoerd door de Amerikaanse geoloog Preston Ercelle Cloud in eerste instantie om de periode aan te duiden gelegen vóór die van de oudste bekende gesteenten op Aarde. Cloud gebruikte de naam Hades om nadruk te leggen op de helse omstandigheden tijdens het Hadeïcum, met veelvuldige impacten, vulkanische activiteit en hitte. Het is een informeel eon dat ca. 4568 à 4567 miljoen jaar geleden (Ma) begon met de start van het zonnestelsel, en eindigde ca. 4000 Ma. Gradstein et al. hanteren de informele verdeling van het Hadeïcum in twee era's, het Chaotian met chronometrische onder- en bovengrens van 4568 tot 4404 Ma en het Jack Hillsian (ook nog Zirconian) van 4404 tot 4000 Ma. Goldblatt et al. (2010) stelden een opdeling van het Hadeïcum voor in de era Paleohadeïcum (Engels: Paleohadean) bestaande uit de perioden Hephaestean (4,5–4,4 Ga) en Jacobian (4,4–4,3 Ga), de era Mesohadeïcum bestaande uit de perioden Canadian (4,3–4,2 Ga) en Procrustean (4,2–4,1 Ga) en de era Neohadeïcum bestaande uit de perioden Acastan (4,1–4,0 Ga) en Promethean (4,0–3,9 Ga). Deze opdeling werd niet aanvaard door de International Union of Geological Sciences (IUGS).

Het Hadeïcum markeert de tijdspanne waarvan geen duidelijke sporen van hard gesteente bekend zijn. De chronometrische ondergrens werd bepaald door de absolute Pb-Pb (lood-lood) isochrondatering van chondrules en onder meer de insluitsels CAI E60 en CAI E49 van de Efremovka koolstofhoudende chondriet (meteoriet). Deze CAI's hebben een gewogen gemiddelde ouderdom van 4567,2 ± 0,6 Ma. CAI's zijn Ca–Al-rijke, minder dan een millimeter tot een centimeter grote, lichtkleurige insluitsels die aangetroffen worden in koolstofhoudende chondrieten. De Pb-Pb isochron ouderdom van CAI SJ101 van de CV3 Allende meteoriet is 4567,18 ± 0,50 Ma. In totaal werden vier CAI's met de Pb-Pb chronometer gedateerd, wat een gewogen gemiddelde ouderdom van 4567,30 ± 0,16 Ma opleverde. Omdat CAI's de oudste gedateerde vaste materie in de vorm van insluitsels in meteorieten vertegenwoordigen die door hitte gevormd werden in de nevelschijf (accretieschijf) rond de centrale proto-ster (proto-Zon), wordt de gewogen gemiddelde ouderdom van 4567,30 ± 0,16 Ma (ca. 4567 Ma) algemeen gebruikt om de ouderdom van het zonnestelsel weer te geven. Deze insluitsels worden beschouwd als de vroegst bekende gevormde vaste materie afkomstig van de zonnenevel waaruit het zonnestelsel ontstond. Hun vorming markeert het begin van verschillende lang- en kortdurende radio-actieve klokken die gebruikt worden om begin en einde van gebeurtenissen in het zonnestelsel nauwkeurig te definiëren, zoals de vorming en evolutie van planeten. Volgens Bouvier & Wadhwa (2010) is de CAI van de Noordwest-Afrikaanse 2364 CV3-groep chondritische meteoriet het oudst bekende object uit het zonnestelsel met een ouderdom van 4568,2 Ma. Het werd gedateerd met de absolute Pb-Pb isochrondatering. Volgens Connelly et al. (2012) werden CAI's en chondrules gelijktijdig in de nevelschijf gevormd in een tijdsbestek van ca. 3 Ma. In 2020 werd in de erg Erg Chech in het zuidwesten van Algerije in de Saharawoestijn een andesietische achondriete meteoriet ontdekt (Erg Chech 002). Krestianinov et al. (2023) bepaalden een nauwkeurige 207Pb-206Pb (lood-207/lood-206) isotopische ouderdom van 4565,56 ± 0,12 miljoen jaar (Ma).

Vroegste zonnestelsel 
De nevelhypothese is het meest aanvaarde klassieke model voor de verklaring van de vorming en de evolutie van het zonnestelsel (en van andere planetenstelsels). Het zegt dat het zonnestelsel gevormd werd door de snelle ineenstorting in het melkwegstelsel ('de Melkweg') van een fragment van een roterende, reeds bestaande koude gigantische moleculaire wolk (interstellaire gas- en stofwolk) onder invloed van de zwaartekracht. Het bestond uit waterstof, helium en een klein percentage zwaardere elementen uitgestoten door supernovae en ontstond kort na de Big Bang ongeveer 13,8 miljard jaar geleden (13,8 Ga). Maar die ineenstorting kan ook het gevolg geweest zijn van een interstellaire schokgolf. Onderzoek op oude primitieve meteorieten leverde sporen op van kortlevende radionucliden, zoals ijzer-60, dat enkel in exploderende, kortlevende sterren gevormd wordt. Dit wijst op de aanwezigheid van een of meer supernovae. In de moleculaire wolk werden ten gevolge van de schokgolf van een exploderende supernova met invoer van nieuwe nucleosynthetische materie relatief dichte gebieden gevormd die door hun dichtheid ineenstortten. Het grootste deel van de wolk verzamelde zich tot een schijfvormige nevel die door de schokgolf begon te roteren. Omdat de materie condenseerde begonnen de erin aanwezige atomen steeds meer te botsen waarbij hun kinetische energie in hitte omgezet werd.

 Ca. 4568,2 à 4567,30 ± 0,16 miljoen jaar geleden (Ma): Het grootste deel van de schijfvormige nevel verzamelde zich onder invloed van de zwaartekracht in het centrum waar het steeds heter werd dan de materie van de omgevende schijf en vormde in dit centrum een hete proto-ster (proto-Zon). De start van het zonnestelsel vindt plaats in een gebied van de galactische bewoonbare zone op ongeveer 25.000 lichtjaar van het centrum van het melkwegstelsel.
 Ca. 4566 ±2 Ma: De elkaar tegenwerkende krachten van angular momentum, rotatie, zwaartekracht en inertie vlakten in ongeveer 100.000 jaar de krimpende nevel verder af tot een roterende protoplanetaire schijf (accretieschijf) met een diameter van ongeveer tweehonderd astronomische eenheden (AE) (29.919.574.140 km). Omdat het centrum van de nevel (de proto-Zon) weinig angular momentum had stortte het snel in en werd door de samendrukking verhit tot een ster van het T Tauristadium.

Oorsprong en vroegste evolutie van de Aarde 

 Ca. 4560–4550 Ma: Door accretie van materiepartikels die zich rond de centrale proto-Zon bewogen vormden zich uit de protoplanetaire schijf, die zich in ringen begon te scheiden, de planeten (waaronder de Aarde), de manen, asteroïden en andere kleine lichamen van het zonnestelsel. Verstoringen in de buitenste regionen van de protoplanetaire schijf vormden door onderlinge collisies (botsingen) en het angular momentum van grotere stukken materie materieclusters met een diameter van ca. 200 meter, die op hun beurt weer botsten en planetesimalen van ca. 10 km diameter vormden (zogenaamde planetaire 'embryo's') die een baan rond het centrum van de schijf beschreven. In de loop van de volgende paar miljoenen jaren werden deze door verdere botsingen gradueel groter aan een tempo van centimeters per jaar. Het binnenste zonnestelsel, het gebied binnen 4 AE, was te heet voor vluchtige moleculen zoals methaan en water om te condenseren, zodat de planetesimalen die daar gevormd werden enkel konden gevormd worden van componenten met hoge smeltpunten zoals metalen (bijvoorbeeld nikkel, ijzer en aluminium) en silicaten. Silicaten vormen een belangrijke groep mineralen die bijna 95% van de aardkorst uitmaken. De Aardse planeten – Mercurius, Venus, de Aarde en Mars – zouden door clusterende silicaten gevormd worden. Deze componenten bedroegen slechts 0,6 % van de massa van de nevel en zijn dus zeldzaam in de ruimte, waardoor de Aardse planeten niet heel groot konden worden. Er bestaan twee fundamenteel verschillende processen waardoor gesteenteplaneten kunnen geformeerd worden, maar het is niet duidelijk door welk proces de Aardse planeten van het zonnestelsel gevormd werden. Ze werden ofwel door collisies tussen planetaire embryo's van het binnenste zonnestelsel gevormd (Wetherill-accretie) of door accretie van in de richting van de zon afdrijvende millimetergrote 'keien' (pebblesaccretie) afkomstig uit het buitenste zonnestelsel. Burkhardt et al. wijzen er in hun onderzoek uit 2021 op dat de isotopische samenstelling van Aarde en Mars vooral uit vermenging van twee materiecomponenten uit het binnenste zonnestelsel bestaan, inclusief materie afkomstig van de meterorietvrije binnenste protoplanetaire schijf, terwijl de bijdrage van materie uit het buitenste zonnestelsel beperkt is tot enkele massaprocenten. Dit weerlegt de accretie van 'keien' als oorsprong van de Aardse planeten en is consistent met het groeiproces door colliderende planetaire embryo's afkomstig uit het binnenste zonnestelsel. Het lage gehalte aan materie uit het buitenste zonnestelsel in Aarde en Mars wijst op de aanwezigheid van een permanente barrière in de protoplanetaire schijf die de 'keien' tegenhield en de weg vrijmaakte voor het specifieke vormingsproces van de gesteenteplaneten van het zonnestelsel.

Door achtereenvolgende botsingen en samensmeltingen tussen planetesimalen roterend in de protoplanetaire schijf konden de Aardse planeten aan massa winnen tot ze hun huidige afmetingen bereikt hadden. De proto-Aarde vormde zich in het binnenste zonnestelsel aan de buitenste, koudere rand van de galactische bewoonbare zone. In dit stadium van de vorming van het zonnestelsel bedroeg de zonneconstante ca. 73 % van de huidige waarde omdat de kern van de zon een grotere verhouding van waterstof tot helium had. Omdat de omgeving van de proto-Aarde rijk was aan grote planetoïden en protoplanetair puin in een baan om de T Tauri-ster (de proto-Zon) onderging zij een aantal grote tot zeer grote impacten waardoor haar massa nog vergroot werd. Dit stadium in de evolutie van de Aarde wordt de vroege bombardementfase genoemd en vond plaats vanaf 4550 miljoen jaar geleden (Ma). Van de materie die nog overbleef in de protoplanetaire schijf en dat nog niet tot grotere hemellichamen samengeclusterd was, werd het grootste deel door de zonnewind van de T Tauri-ster verwijderd, alsook de primaire atmosfeer van de proto-Aarde, voornamelijk bestaande uit waterstof en helium, en gecapteerd uit de zonnenevel. Vandaar dat de huidige atmosfeer van deze vluchtige elementen uitgeput is, althans vergeleken met het overvloedige voorkomen ervan in het heelal. Vanuit haar ten gevolge van veelvuldige collisies met andere hemellichamen (vroege bombardementfase) en extreem vulkanisme oorspronkelijk bijna volledig gesmolten toestand in de vorm van magma-oceanen, groeide de proto-Aarde door accretie, tot haar inwendige heet genoeg was om zware siderofiele metalen te laten smelten. Deze zonken in haar massa omdat ze een hogere massadichtheid hebben dan de overvloedige silicaten. Dit resulteerde in de scheiding van een primitieve aardmantel en een metalen kern slechts tien miljoen jaar na het begin van de vorming van de proto-Aarde, in de gelaagde structuur van de Aarde en het ontstaan van een nog gering magnetisch veld, dat ongeveer 3,5 miljard jaar geleden (3,5 Ga) tijdens het era Paleoarcheïcum al ongeveer de helft van de huidige sterkte had. Waarschijnlijk groeit de solide binnenkern van de Aarde in de loop van de miljarden jaren langzaam omdat de vloeibare buitenkern aan de grens met de binnenkern afkoelt en solidifieert ten gevolge van de graduele afkoeling van het inwendige van de planeet aan ongeveer 100 °C per miljard jaar.

Experimentele studies over de verdeling van hoogsiderofiele elementen in silicate en metallische smelten geven als resultaat dat de aardmantel sterk van deze elementen beroofd had moeten zijn door de vorming van de aardkern in een vroege magma-oceaan. Maar de huidige hoeveelheid siderofiele elementen in de aardmantel is ongeveer driemaal hoger dan het resultaat van het experimenteel onderzoek. Deze schijnbare overvloed werd algemeen verklaard door de massale implementatie van meteorieten tijdens wat men de late veneer-periode genoemd heeft. Deze periode volgde op de impact van een hypothetische planeet (Theia) op de proto-Aarde waardoor de Maan ontstond (ca. 4500 tot 4450 Ma), en eindigde met het einde van de hypothetische late heavy bombardment-fase ca. 3,8 miljard jaar geleden (ca. 3,8 Ga). Het sterkste bewijs voor deze theorie is dat de platinagroepelementen in de huidige aardmantel in chondritische relatieve abundanties voorkomen, wat tegengesteld is aan een gefractioneerd patroon dat bij silicaat-metaalverdeling verwacht kan worden. Komatiieten uit het Archeïcum (ca. 4,0 tot ca. 2,5 miljard jaar geleden), het eon na het Hadeïcum, tonen aan dat de hoeveelheid platinagroepelementen van de aardmantel toenam van ongeveer 50% van hun huidige abundanties 3,5 miljard jaar geleden tot hun huidige abundanties 2,9 miljard jaar geleden. Deze toename van platinagroepelementen suggereert een progressieve vermenging van de late veneer-materie in de aardmantel. Er bestaan theorieën dat het de hypothetische planeet Theia was die door haar collisie met de Aarde ca. 4,5 miljard jaar geleden de meeste elementen die noodzakelijk waren voor het ontstaan van leven op Aarde (ca. 4,4 miljard jaar geleden), onder meer koolstof en stikstof, in onze planeet implementeerde.

Volgens onder meer Yin et al. was de belangrijkste vormingsfase van de Aarde op de relatief korte tijdspanne van ongeveer tien miljoen jaar voltooid met de formatie van de initiële aardkorst. Na haar vorming liet de Aarde, en de andere aardse planeten, gassen zoals koolstofdioxide, argon en stikstof uit haar inwendige vrij door vulkaanuitbarstingen, die gedurende de eerste miljoenen jaren veel meer voorkwamen. Later in haar evolutie ontsnapten gassen (methaan, stikstof, waterstof, ammoniak en waterdamp, kleinere hoeveelheden waterstofsulfide, koolstofmonoxide en koolstofdioxide) langzaam uit haar inwendige door ontgassing waardoor een secundaire atmosfeer ontstond dat veel koolstofdioxide bevatte. Met verdere volledige ontgassing aan temperaturen van 1000 tot 1500 K, worden stikstof en ammoniak minder voorkomende bestanddelen, en vergelijkbare hoeveelheden koolstofmonoxide, koolstofdioxide, methaan, waterdamp en waterstof worden geloosd. Op de jonge Aarde in vorming werden mogelijk tegelijkertijd ook al oceanen met vloeibaar water geformeerd, onder meer door ontgassing van de magma-oceanen, wat een paradox lijkt omdat de zonneconstante van de jonge Zon slechts ca. 73 % van haar huidige waarde had, waardoor de jonge Aarde eigenlijk volledig bevroren had moeten geweest zijn. Voorgestelde oplossingen voor deze paradox (Faint young Sun paradox) houden rekening met een runaway greenhouse effect mogelijk gemaakt door voldoende hoeveelheden koolstofdioxide uitgestoten door vulkanen op de jonge Aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, veranderingen in de planetaire albedo, astrofysische invloeden of combinaties van deze voorstellen. Terwijl de planeet verder afkoelde werd veel koolstofdioxide uit de atmosfeer verwijderd door oplossing in oceaanwater en door subductie van de primitieve aardkorst, maar de niveaus koolstofdioxide schommelden hevig naarmate nieuwe vormingscycli van oppervlaktekorst en mantelmateriaal verschenen. Door plantaardig leven en fotosynthese zal nog later bijna alle koolstofdioxide in zuurstof omgezet worden. Op basis van een amalgaam aan gegevens trad fotosynthese in werking vanaf ongeveer 3,5 miljard jaar geleden (Paleoarcheïcum), maar over dit tijdstip bestaat nog steeds veel discussie.

Oorsprong van water op Aarde 

De oorsprong van water op Aarde is het onderwerp van onderzoek op het gebied van planetologie, astronomie en astrobiologie. Daar vroeg in de wordingsgeschiedenis van het zonnestelsel het deel van de protoplanetaire schijf dat zich het dichtst bij de Zon bevond zeer heet was, is het onwaarschijnlijk dat tezamen met de vroegste proto-Aarde grote watermassa's condenseerden wanneer onze planeet door accretie gevormd werd. Water heeft een veel lagere condensatietemperatuur dan andere materie waaruit de Aardse planeten samengesteld zijn, zoals silicaten en ijzer. Op grotere afstand van de jonge Zon heersten echter lagere temperaturen zodat water daar kon condenseren tot ijshoudende planetesimalen. De grens van het gebied waar zich ijs kon vormen in het vroege zonnestelsel wordt de ijslijn genoemd, en was gesitueerd in het gebied waar zich nu de asteroïdengordel bevindt, tussen 2,7 en 3,1 AE verwijderd van de Zon. Daarom waren objecten (planetesimalen) die de proto-Aarde door inslag van water voorzagen, bv. waterrijke meteoroïden (zoals protoplaneten), kometen en transneptunische objecten, objecten die in de asteroïdengordel en mogelijk voorbij de ijslijn gevormd werden. Volgens deze hypothese was de proto-Aarde vanaf ca. 4500 miljoen jaar geleden (Ma) in staat om water in een of andere vorm te behouden door accretie met en inslagen door waterrijke (ijshoudende) planetesimalen. In die periode bedroeg de massa van de proto-Aarde 60 tot 90 % van haar huidige. De hypothese wordt ondersteund door overeenkomsten in de abundantie en de isotoopratio's van water tussen de oudst bekende koolstofhoudende chondrieten (de oudste meteorieten in het zonnestelsel) en meteorieten van de asteroïde (planetoïde) Vesta, die alle in de asteroïdengordel van het zonnestelsel hun oorsprong vonden. De hypothese wordt verder nog ondersteund door onderzoek naar ratio's van osmiumisotopen die aangeven dat een aanzienlijke hoeveelheid water ingesloten was in de materie dat door accretie door de proto-Aarde opgenomen werd. Modellen van de dynamica van het vroege zonnestelsel tonen dat ijshoudende asteroïden aan het binnenste zonnestelsel kunnen toegevoegd zijn, waaronder aan de proto-Aarde, indien Jupiter dichter naar de proto-Zon migreerde. Metingen van de chemische samenstelling van maanmonsters die door de Apollomissies 15 en 17 verzameld werden ondersteunen de hypothese eveneens en tonen aan dat de proto-Aarde reeds water bevatte vóór de vorming van de Maan. Een derde hypothese (Budde et al., 2019), ondersteund door ratio's van molybdeenisotopen, oppert dat de proto-Aarde het meeste van haar watermassa verkreeg ten gevolge van dezelfde interplanetaire impact die de vorming van de Maan veroorzaakte. De bewijsvoering door Budde et al. toont dat de isotopische vingerafdruk van het molybdeen in de aardmantel haar oorsprong vindt in het buitenste zonnestelsel, waar dus het water van de proto-Aarde waarschijnlijk vandaan kwam.

De hypothetische planeet Theia, vermeld in de impacthypothese volgens dewelke zij 4,5 miljard geleden (4,5 Ga) insloeg in de proto-Aarde, was mogelijk eerder afkomstig van het buitenste dan van het binnenste zonnestelsel, en implementeerde water en koolstofgebaseerde materie. Volgens Monday en Taylor (2019) echter toont hun onderzoek aan dat waterstof in het inwendige van de proto-Aarde een rol speelde in de vorming van water. De beide theorieën, het ontstaan van water door impact van ijshoudende planetesimalen met dezelfde samenstelling als asteroïden uit de buitenranden van de asteroïdengordel, en het ontstaan van water door waterstof, sluiten elkaar niet uit. Veelvuldige geochemische onderzoeken leidden echter tot het besluit dat asteroïden het meest waarschijnlijk de primaire en voornaamste bron zijn van water op Aarde. De isotopenniveaus van koolstofhoudende chondrieten, de oudste meteorieten in het zonnestelsel, hebben de meeste gelijkenis met oceaanwater, meer dan kometen. Vooral de CI en CM onderklassen van koolstofhoudende chondrieten hebben waterstof- en stikstofisotopenniveaus die sterke gelijkenis met zeewater vertonen. Het water in deze meteorieten zou de bron van de oceanen op Aarde kunnen zijn. Dit wordt verder ondersteund door halietkristallen in de 4,5 miljard jaar (4,5 Ga) oude meteorieten Zag en Monahans die in 1998 op Aarde gevonden werden en die vloeibaar water bevatten naast een grote diversiteit van deuteriumarme organische componenten. De huidige deuterium/waterstof ratio van de Aarde komt ook overeen met die van zeer oude eucriete chondrieten die afkomstig zijn van de Vesta-asteroïde in de buitenste asteroïdengordel.
Eucrieten zijn steenachtige meteorieten die geen chondrules bevatten en waarvan er velen afkomstig zijn van het oppervlak van Vesta. Er wordt aangenomen dat CI- en CM-chondrieten en eucriete chondrieten dezelfde samenstelling van water en isotoopratio's hebben als zeer oude ijshoudende protoplaneten uit de buitenste regionen van de asteroïdengordel, uit de Kuipergordel en uit het gebied van de grote planeten die later door impact en accretie water aan de proto-Aarde toevoegden.

Piani et al., onderzoekers van Washington University in Saint Louis (Missouri, VS) en de American Association for the Advancement of Science rapporteerden in augustus 2020 dat sinds het begin van de vorming van de planeet mogelijk altijd voldoende water op Aarde aanwezig geweest is om oceanen te vormen. Wu et al. presenteerden voor het eerst een model voor de oorsprong van water op Aarde dat de bijdrage van de zonnenevel kwantificeert bovenop dat van chondrieten, de voornaamste bouwstenen van de planeet. De huidige consensus is dat het meeste water op Aarde afkomstig is van de accretie van koolstofhoudende chondriete materie, in het bijzonder CI-achtige chondrieten afkomstig van buiten de ijslijn in de zonnenevel. Het model houdt rekening met oplossing van waterstof afkomstig van de zonnenevel in de magma-oceanen van de proto-Aarde en met de chemische reactie tussen waterstof en ijzerdruppels er binnenin. Zulke processen leverden niet alleen talloze waterstofatomen vanuit de aardmantel naar de aardkern, maar genereerden ook een aannemelijk verschil in de isotopische samenstelling van de waterstof tussen de mantel en de kern (verhouding 2H/1H). Een aan de huidige kennis van waterstof aangepast model geeft de beste combinaties van bijdragen van de zonnenevel en van chondritische meteorieten aan het water op Aarde. Bijna één op de honderd Aardse watermolecules is afkomstig van de zonnenevel. Met vier tot vijf oceanen in de kern en ruwweg twee in de aardmantel, houdt onze planeet het meeste water in haar inwendige.

In tegenstelling tot gesteenten zijn zirkoonmineralen hoog resistent tegen verwering en andere geologische processen en worden daarom gebruikt om de omstandigheden op de vroege proto-Aarde te begrijpen. Ze leveren het mineralogische bewijs dat 4404 ± 0,008 miljoen jaar geleden (4404 ± 0,008 Ma) een atmosfeer en vloeibaar water moeten bestaan hebben. Kussenlava, een basaltisch of andesitisch uitvloeiingsgesteente dat tijdens een onderwater eruptie gevormd wordt, afkomstig van de Isua Greenstone Belt (Zuidwest-Groenland) levert ook geologisch bewijs dat minstens al 3,8 miljard jaar geleden (era Eoarcheïcum) op de proto-Aarde water aanwezig was. Cates en Mojzsis (2007) dateerden zeldzame felsische intrusies in de uit mafisch en ultramafisch metamorfe supracrustale gesteenten, geassocieerd met sedimentair gesteente, bestaande Nuvvuagittuq Greenstone Belt (Noord-Quebec, Canada) eveneens op ongeveer 3,8 miljard jaar. O'Neil et al. dateerden de dominant mafische Ujaraaluk unit van de Nuvvuagittuq Greenstone Belt op ca. 4,28 (4313 +41 −69 Ma.) miljard jaar (eon Hadeïcum). Indien oceanen vroeger dan deze tijdstippen bestonden, dan moet ofwel het geologische bewijs hiervoor nog gevonden worden of werd het in de loop van de miljarden jaren door tektonische processen zoals crustal recycling vernietigd. Voor het berekenen van het verlies aan water in de loop van miljoenen jaren is het scheikundig element xenon nuttig. Omdat het een edelgas is wordt het niet verwijderd uit de atmosfeer ten gevolge van chemische reacties met andere elementen. Vergelijkingen tussen de abundantie (de hoeveelheidsverhouding van de chemische elementen in een bepaalde omgeving) van de negen stabiele isotopen van xenon in de huidige atmosfeer onthullen dat de Aarde vroeg in haar geschiedenis minstens één oceaan verloor (op de overgang tussen het Hadeïcum en het Archeïcum).

Oorsprong van het Aarde-Maansysteem

Grote-inslaghypothese 
 Ca. 4500-4450 Ma: De vorming van het Aarde-Maansysteem begint. Haliday (2008) bekwam met behulp van Rb-Sr-radiometrische datering een ouderdom voor de Maan van 4,48 ± 0,02 Ga (miljard jaar), 70 tot 110 miljoen jaar na de start van het zonnestelsel. Bottke et al. (2015) bekwamen op basis van onder meer sporen van impacthitte op meteorieten de ouderdom van 4,47 Ga. Uranium-looddatering van zirkoonfragmenten in Maanmonsters door Barboni et al. (2017) geeft een resultaat van 4,51 miljard jaar, ca. 60 miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel. Op basis van onder meer de ouderdom en de isotopische samenstelling van Maanmonsters bekwamen Maurice et al. (2020) 4,425 ± 0,025 Ma (ca. 4,43 Ga). Deze vier waarden geven een gemiddelde ouderdom van ca. 4,47 miljard jaar (ca. 4,471,25 Ma). Deze vroegste era in de geologische ontwikkeling van de Aarde en de Maan kreeg de informele naam Crypticum (Engels: Cryptic era). Zoals alle onderverdelingen van het Hadeïcum is ook het Crypticum, dat ca. 4,15 miljard jaar geleden eindigde, niet erkend door het ICS. Uit het Crypticum bleven zeer weinig geologische sporen bewaard omdat de meeste landvormen en gesteenten, in zoverre die al op grote schaal bestonden, tijdens de vroege bombardement fase, die 4550 miljoen jaar geleden begon, vernietigd werden. Andere radiometrische dateringen van Maanmonsters geven aan dat de Maan ongeveer vijftig miljoen jaar na het ontstaan van het zonnestelsel gevormd werd. De oudste theorie over het ontstaan van de Maan is afkomstig van George Darwin (1898) (een zoon van Charles Darwin) die opperde dat de Aarde en de Maan eens één gesmolten protoplaneet waren en dat een massa die later de Maan zou worden door invloed van de middelpuntvliedende kracht in de ruimte werd geslingerd. Dit werd de dominante wetenschappelijke verklaring.

Een bijna halve eeuw jongere en nu nog algemeen aanvaarde, maar niet enige, hypothese over de oorsprong van de Maan is de grote-inslaghypothese die in 1946 door Reginald Aldworth Daly van de Harvard-universiteit gelanceerd werd. Daly's hypothese hield in dat de Maan niet door centrifugale krachten maar door impact van een andere protoplaneet op de proto-Aarde gevormd werd. William K. Hartmann en Donald R. Davis herintroduceerden Daly's hypothese in 1974 in modellen die, op het einde van de periode waarin de planeten gevormd werden, met meerdere grotere satellieten rekening hielden die op hun baan met planeten konden botsen. Door de mogelijke impact van een van deze satellieten op het oppervlak van de Aarde, die vóór die impact aanzienlijk kleiner was dan nu, verdampte een groot deel van de nog primitieve aardkorst en werd materie de ruimte ingeworpen in een baan om de proto-Aarde. Deze materie zou gedurende enkele miljoenen jaren ringen vormen die later door accretie de Maan vormden. De unieke geochemische en geologische eigenschappen van de Maan zouden door zulke impact kunnen verklaard worden. De impacthypothese vereist een collisie (een botsing) tussen een protoplaneet met een diameter die de helft bedroeg van die van de Aarde en die een tiende van haar massa had (vergelijkbaar met Mars), en een proto-Aarde waarvan de diameter ca. 90 % bedroeg van de huidige Aarde. De kleinere hypothetische protoplaneet wordt Theia genoemd, naar de moeder van Selene, de Maangodin in de Griekse mythologie. Deze afmetingen zijn nodig opdat het resulterende systeem voldoende angular momentum zou hebben om te matchen met de huidige orbitale configuratie (de banen die de Aarde en de Maan in relatie tot elkaar in de ruimte beschrijven). Zulke impact zou voldoende materie in een baan rond de proto-Aarde gebracht hebben om uiteindelijk door accretie de Maan te vormen. De vorming van de eerste Maankorst luidt de eerste geologische periode van de Maan in (Prenectarium (Engels: pre-Nectarian)).

Computersimulaties van de impact tonen een afschampende inslag waardoor van een deel van het inslaand object vanuit de massa een lange arm materie gevormd wordt waarvan een deel waarschijnlijk in de ruimte verloren ging. Door de collisie verkreeg de proto-Aarde een asymmetrische vorm waardoor deze materie een baan rond de centrale massa begon te beschrijven. Triljoenen tonnen materie van een groot deel van de vroegste aardkorst en aardmantel moeten ten gevolge van de impact verdampt en gesmolten zijn en vormden een atmosfeer van verdampt gesteente rond de jonge planeet. De huidige samenstelling van de Aarde geeft aan dat er geen volledige hersmelting was omdat het moeilijk is om enorme gesteentemassa's volledig te smelten en mengen. De atmosfeer van verdampt gesteente zou binnen tweeduizend jaar gecondenseerd kunnen zijn met achterlating van hete vluchtige stoffen, wat waarschijnlijk resulteerde in een zware koolstofdioxideatmosfeer met waterstof en waterdamp. Door de vrijgekomen impactenergie, honderd miljoen keer meer dan bij de veel meer recente Chicxulubimpact van ca. zesenzestig miljoen jaar geleden, moet in delen van de proto-Aarde de temperatuur tot ca. 10.000 °C opgelopen zijn. Op tien miljoen jaar tijd koelde de proto-Aarde af tot het punt waar vloeibaar water aanwezig was. De in vergelijking met andere vaste hemellichamen in het zonnestelsel relatief kleine ijzerkern van de Maan wordt verklaard door de versmelting van het grootste deel ervan in de kern van de proto-Aarde. Het ontbreken van vluchtige stoffen in Maanmonsters wordt ook gedeeltelijk verklaard door de hitte-energie gegenereerd door de impact.

De door de hitte-energie van de inslag en door de re-accretie van de materie die zich in een baan rond de proto-Aarde bevond vrijgekomen energie zou voldoende geweest zijn voor het smelten van een groot deel van de proto-Maan, waardoor een magma-oceaan gevormd werd. Ook op de proto-Aarde werd een magma-oceaan gevormd. Omdat ze de vorming van een kern door metaalsegregatie vergemakkelijken en een atmosfeer en hydrosfeer door ontgassing, vormen magma-oceanen een integraal deel van planeetvorming. Er bestaat bewijs van het bestaan van magma-oceanen op zowel de proto-Aarde als op de proto-Maan. Magma-oceanen kunnen miljoenen tot tientallen miljoenen jaren blijven bestaan, afgewisseld met perioden van relatief mildere omstandigheden. Tijdens haar vroege ontwikkeling onderging de Aarde de vorming van een reeks magma-oceanen als gevolg van grote impacten (vroege bombardement fase) en vrijgekomen energie door de vorming van de aardkern. De laatste grote inslag was de impact waaruit de Maan ontstond. Het beste chemische bewijs voor het eens voorkomen van magma-oceanen op onze planeet is de overvloed aan bepaalde siderofiele elementen in de aardmantel die aangeven dat de magma-oceanen tijdens de accretie een diepte van ongeveer 1000 km hadden. Dit wetenschappelijke bewijs is door het mixen van de aardmantel en de recyclage van de aardkorst doorheen de miljoenen jaren niet zo uitgebreid als het bewijs voor de Maan. De eerste bewijzen die het bestaan van een magma-oceaan op de Maan aangeven waren door de Apollomissies verworven monsters van maangesteenten samengesteld uit het mineraal anorthiet dat vooral uit een verscheidenheid van plagioklase veldspaat bestaat, en die een kleinere massadichtheid hebben dan magma. De ontdekking rees de hypothese dat de gesteenten gevormd werden door het opstijgen van een magma-oceaan naar de oppervlakte tijdens de vroege ontwikkeling van de Maan. Bijkomend bewijs voor het eens bestaan van de magma-oceaan zijn onder meer het voorkomen van marebasalten en KREEP. Het bestaan van deze componenten in de grotendeels anorthositische korst van de Maan is het gevolg van de solidificatie van de magma-oceaan na afkoeling. Daarenboven geeft de overvloed van het sporenelement europium in de Maankorst aan dat het vanuit de magma-oceaan geabsorbeerd werd met als gevolg het verlies van europium in de bronnen van de marebasalten. De magma-oceaan was oorspronkelijk 200 tot 300 km diep en bereikte een temperatuur van ongeveer 2000 K. Na de beëindiging van de vroege stadia van de Maanaccretie koelde de magma-oceaan af door convectie in haar inwendige, zoals de mantelconvectie in de aardmantel. In tegenstelling tot de Aarde bleven de aanwijzingen van een magma-oceaan op de Maan, zoals de 'drijfkorst', elementcomponenten in gesteenten en KREEP bewaard doorheen haar geologische geschiedenis.

Ten gevolge van tidal friction bewoog de pas gevormde proto-Maan zich op ongeveer een tiende van de huidige afstand rond de proto-Aarde spiraalsgewijs naar buiten. Tidal friction is spanning in hemellichamen die cyclische variaties in zwaartekracht ondergaan wanneer een hemellichaam een baan rond een ander hemellichaam beschrijft. In de loop van de evolutie van het Aarde-Maansysteem werd de rotatie van de Maan ten opzichte van de Aarde vastgezet zodat een kant van de Maan permanent naar de Aarde gericht is. Indien de proto-Aarde vóór de impact met 'Theia' reeds kleine satellieten had, dan zouden deze door de Maan in vorming opgenomen zijn. Deze satellieten zouden dezelfde samenstelling als de proto-Aarde gehad hebben, isotopenabundantie inbegrepen. Van het moment dat de proto-Maan een voldoende solide korst had, kreeg zij haar eigen geologische eigenschappen. In 2004 werd door toepassing van astronomische spectroscopie en door astronomische observatie door de Spitzer Space Telescope van NASA het bewijs gevonden van een collisie enkele duizenden jaren geleden tussen twee protoplaneten in de omgeving van de witte hete A7V ster HD 172555 op vijfennegentig lichtjaar van de Aarde in de richting van het sterrenbeeld Pavo (Pauw). Deze ster bevindt zich nog in de vroege stadia van planeetvorming in haar stelsel. Het kleinste object met ongeveer de grootte van de Maan sloeg met hoge snelheid in op een groter object dat ongeveer de afmetingen van Mercurius had. Het kleinste hemellichaam werd daarbij vernietigd en het grootste zwaar beschadigd. Rond HD 172555 werd de aanwezigheid van een ongewone en grote hoeveelheid amorfe silica en SiO-gas gedetecteerd, niet de gewone stenige silicaten zoals pyroxeen en olivijn, silicaten waaruit ook een groot deel van de Aarde bestaat. De vorming van deze materie moet het gevolg geweest zijn van een impact aan hoge snelheid tussen twee grote objecten. Relatieve snelheden van minder dan 10 km/s zouden de veelvuldig voorkomende olivijn en pyroxeen niet in silica en SiO-gas transformeren. Bij zeer grote impacten tegen deze snelheid wordt het hemellichaam dat inslaat altijd vernietigd en van het hemellichaam dat de impact ondergaat smelt het volledige oppervlak. De observatie van deze relatief recente impact door de Spitzer Space Telescope ondersteunt de hypothese van een protoplaneet die ca. 4,5 miljard jaar geleden op de proto-Aarde insloeg en het Aarde-Maansysteem deed ontstaan.

Een onderzoek uit 2012 naar de verarming van zinkisotopen in Maanmonsters ondersteunt de impacthypothese als verklaring voor het ontstaan van het Aarde-Maansysteem. De samenstelling van zuurstofisotopen van de Maan is identiek aan die van de Aarde. Metingen van 50Ti/47Ti-ratio's in Maanmonsters met behulp van massaspectrometrie wezen uit dat deze ratio identiek is aan die van de Aarde binnen ongeveer vier delen per miljoen, wat slechts 1/150 is van de isotopische reikwijdte vastgesteld in meteorieten. De isotopische homogeniteit van deze hoogresistente elementen geeft aan dat maanmaterie afkomstig was van de aardmantel van de proto-Aarde, een oorsprong die kan verklaard worden door efficiënte uitstoot van impactmaterie, door uitwisseling van materie tussen de magma-oceaan van de proto-Aarde en de accretieschijf van de proto-Maan, of door splijting van een snel roterende post-impact proto-Aarde. Een aantal onderzoeken heeft aangetoond dat de Maanmantel tijdens smeltprocessen even veel water bevatte als de bovenmantel van de Aarde. Saal et al. maten de isotopensamenstelling van waterstof opgelost in vulkanisch glas en olivijnhoudende smeltinclusies, verzameld op de Maan door de Apollomissies 15 en 17. Water in magma van de Maan was niet te onderscheiden van water in koolstofhoudende chondrieten en is gelijkaardig aan het water op Aarde, wat een gemeenschappelijke oorsprong impliceert van het water in het inwendige van de Aarde en Maan. Volgens Wang & Jacobsen (2016) ondersteunt de verrijking van het zware kaliumisotoop in maangesteente vergeleken met deze van de Aarde en van chondrieten de hoge-energie/hoge angular momentum impacthypothese voor de oorsprong van de Maan.

Andere hypothesen 

Niettegenstaande de grote-inslaghypothese vele aspecten van het Aarde-Maansysteem verklaart, zijn er nog een aantal onopgeloste problemen, zoals vluchtige elementen die op de Maan meer voorkomen dan kan verwacht worden na een dusdanige energetische impact. Vergelijking tussen Aarde- en Maanisotopen levert nog een ander probleem. Wiechert et al. publiceerden in 2001 de toen meest nauwkeurige meting van de isotopische vingerafdrukken van maangesteenten. Verrassend hierbij was dat Maanmonsters van de Apollomissies isotopische vingerafdrukken hebben die identiek zijn aan die van Aardse gesteenten, maar verschillend van die van andere hemellichamen in het zonnestelsel. Dit had men niet verwacht omdat gedacht werd dat na de impact de meeste materie die in omloop rond de proto-Aarde terechtkwam om de Maan te vormen van de hypothetische protoplaneet Theia afkomstig was. Onderzoekers van Caltech toonden in 2007 aan dat de waarschijnlijkheid dat Theia dezelfde isotopische vingerafdruk had als de Aarde minder dan een procent bedraagt. Zhang et al. (2012) van University of Chicago publiceerden in 2012 een vergelijkende analyse van titaniumisotopen van Maanmonsters, van Aardse gesteenten en van meteorieten dat uitwees dat de materie waaruit de Maan bestaat enkel van de proto-Aarde afkomstig is en niet van de proto-Aarde en van een hypothetische planeet (Theia). Om deze problemen op te lossen werd in 2012 een nieuwe theorie gepubliceerd die poneert dat twee hemellichamen elk vijf keer de grootte van Mars collideerden en later opnieuw collideerden, waardoor een proto-Aarde gevormd werd omringd door een schijf materie dat samenklonterde tot de Maan. De tweede collisie en daaropvolgende samensmelting resulteerde in twee hemellichamen met dezelfde chemische samenstelling zoals op de dag van vandaag.

In 2004 stelde de astrofysicus Nikolai Gorkavyi het nieuwe model multiple large asteroid impacts voor. In 2013 werd het model ondersteund door Russische astronomen en in 2017 door planetaire onderzoekers van het Weizmann Institute of Science (Israël). Het voornaamste idee van het model suggereert dat de Maan gevormd werd als gevolg van herhaaldelijke hevige bombardementen door grote asteroïden (1 tot 100 km) die gedurende miljoenen jaren insloegen op de proto-Aarde. Een reeks kleinere impacten, die waarschijnlijk meer algemeen waren in het vroege zonnestelsel, kon genoeg gesteente en puin van de proto-Aarde in de ruimte ejecteren om rond haar een roterende accretieschijf te vormen die onder invloed van de zwaartekracht inkromp en waarvan de materie clusterde tot een kleine maan. Herhaaldelijke impacten vormden meer kleine manen die in de loop van de tijd tot een grote maan samensmolten.

In 2018 ontwikkelden onderzoekers aan de Harvard-universiteit en aan de Universiteit van Californië te Davis een computermodel dat de synestiahypothese genoemd wordt en een vroeg stadium vertegenwoordigt in de vorming van het Aarde-Maansysteem binnen de grote-inslaghypothese. Een synestia is een hypothetische snel roterende donutvormige massa verdampt gesteente. In computersimulaties van grote impacten door roterende objecten kan een synestia gevormd worden indien het totale angular momentum groter is dan de co-rotatielimiet. De co-rotatielimiet is een functie die afhankelijk is van de samenstelling, de thermische toestand, angular momentum en massa van Aarde-achtige planeten. Buiten de co-rotatielimiet zou de snelheid aan de evenaar van een lichaam de omloopsnelheid overschrijden. In het geval van een synestia is het resultaat een binnenste gebied dat roteert aan een enkele snelheid, met een losjes verbonden torus die erbuiten in omloop is. Synestias zouden verschillen hebben in de mantels, zowel qua temperatuur als qua samenstelling, deels ten gevolge van een lagere inwendige druk. Volgens de hypothese vormde zich een synestia na een collisie met een object van hoge energie en met een hoog angular momentum. Door het kookpunt van gesteente waren de oppervlaktetemperaturen van de synestia beperkt tot rondom 2000 °C. Toen de synestia afkoelde door uitstraling van hitte in de ruimte, vormden zich in haar buitenste lagen gedurende een periode van tientallen jaren kleine magmadruppels waardoor de synestia samenkromp. Materie dat buiten de Rochelimiet van het binnenste gebied van de synestia bleef trok samen tot kleine manen die daarna samenclusterden tot onze maan. Eens de synestia voldoende afgekoeld was om binnen de co-rotatiegrens te vallen, hervormde de proto-Aarde zich. Omdat de Maan zich volgens de synestiahypothese gevormd heeft binnen een dampwolk die van de Aarde afkomstig was, zijn haar isotopische ratio's dezelfde als die van de Aarde. De latere (her)vorming van de proto-Aarde, nadat de synestia afgekoeld was, is de reden waarom zij tijdens haar accretie meer vluchtige elementen opnam dan de Maan.

Oudste mineralen en gesteenten, Cool Early Earth, ontstaan van het Leven en Late Heavy Bombardment

Yilgarnkraton (West-Australië), Jack Hills (Narryer Terrane) en het oudste bekende mineraal (4,4 Ga) 

 Ca. 4460 Ma: mogelijk begin van de vorming van het Yilgarnkraton (West-Australië) in de vorm van een protokraton bestaande uit het Narryer Terrane en het North-Central Southern Cross Domain. Mole et al. (2019) zijn van mening dat zirkonen uit de Jack Hills van het Narryer Terrane, die een U-Pb-ouderdom van ca. 4400 tot ca. 3050 Ma hebben, hun oorsprong vonden in een mafische korst met een ouderdom van ca. 4,46 miljard jaar (4,46 Ga).
 Ca. 4404 Ma: einde van het informele era Chaotian. Begin van het eveneens informele Zirconian of Jack Hillsian era dat 4 miljard jaar geleden, met het einde van het Hadeïcum, afliep. Het oudste bekende mineraal (géén gesteente), een detritaal zirkoon (ZrSiO4, zirkoonsilicaat) met nummer W74/2-36, stamt uit deze tijd en werd ontdekt in een conglomeraat in metamorfe sedimenten in de Jack Hills (Jack Hills Greenstone Belt) van het middenwesten van West-Australië. De tachtig kilometer lange Jack Hills liggen in het Precambrische Narryer Terrane van het graniet-greenstone Yilgarnkraton (een kraton in West-Australië) en bestaan uit een noordoost lopende gordel geplooide en metamorfe supracrustale gesteenten. Zirkoon is een algemeen sporenmineraal in granitisch gesteente dat gedetailleerde gegevens over de oorsprong van magma bewaart. Het wordt ook gevormd in mafische gesteenten of tijdens metamorfose. Zirkonen leveren betrouwbare kristallisatietijdstippen, betrouwbare magmatische delta-O-18-waarden en betrouwbare samenstellingen van magmatische rare earth elements (REE), en kunnen insluitsels van andere cogenetische mineralen bevatten. Deze kenmerken van zirkoon blijven behouden, zelfs wanneer een kristal uit het gastheergesteente verwijderd werd door verwering, daarna getransporteerd, afgezet, hydrothermaal gewijzigd en gemetamorfoseerd. Het detritaal dieppurper zirkoonkristalletje (W74/2-36), een gebroken fragment van een groter kristal, meet 220 bij 160 µ.m en werd gevonden te Eranandoo Hill. De ouderdom werd met behulp van 207Pb/206Pb-datering bepaald op 4404 ± 8 miljoen jaar (Ma) of ca. 4,4 miljard jaar (Ga). Het is de oudst bekende en gedateerde materie op Aarde en is slechts ongeveer honderdvijftig miljoen jaar jonger dan de oudste bekende hogetemperatuurinclusies in meteorieten (ca. 4560 Ma), die de maximumouderdom van de Aarde aangeven. De samenstelling van rare earth elements (REE) en van zuurstofisotopen in zirkoonkristal W74/2-36 geeft unieke inzichten in de aardkorst van 4,4 miljard jaar geleden en de zonering ervan in de magmatische processen. Zulke zones konden zich vormen tijdens het smelten van continentale korstgesteenten waarbij smelten met sterk uiteenlopende isotopen en sporenelementen konden ontstaan. Wilde et al. (2001) opperen dat zirkoonkristal W74/2-36 eerst kristalliseerde in een magma dat zijn oorsprong vond in het smelten van een reeds bestaande continentale korst en dat vervolgens een magmatische overvloed vormde wanneer het vermengd werd met, of hersmolten door een meer primitief magma tussen 4,364 ± 6 Ma en 4,289 ± 7 Ma. Dit wijst erop dat er 4,4 miljard jaar geleden al intermediaire tot granitische continentale gesteenten bestonden met een hoog delta-O-18 ratio die het magma waarin zirkoonkristal W74/2-36 groeide konden contamineren. De ratio's van magmatische zuurstofisotopen van het zirkoonkristal wijzen op supracrustale materie die bij lage temperatuur interactie had met een vloeibare hydrosfeer (water), die op de verder afkoelende planeet door onder meer regenwolken gevormd werd. Het kristal vertegenwoordigt dus het vroegst bekende bewijs van continentale aardkorst en oceanen op Aarde, en volgens Sleep (2010) bestond continentale korst mogelijk reeds 4,5 Ga. Mole et al. (2019) zijn van mening dat de Jack Hillszirkonen van het Narryer Terrane, die een U-Pb-ouderdom van ca. 4400 tot ca. 3050 Ma hebben, hun oorsprong vonden in een mafische korst met een ouderdom van ca. 4,46 miljard jaar. Het voorkomen van vloeibaar water 4,4 miljard jaar geleden kan belangrijke implicaties gehad hebben voor de evolutie van leven. Er zijn microfossielen bekend met een ouderdom van 3,5 miljard jaar. De oudst bekende metasedimenten en koolstofhoudende materie met lage biogenetische koolstofisotoopratio's hebben een ouderdom van 3,8 miljard jaar. Zirkoonkristal W74/2-36 is zeshonderd miljoen jaar ouder dan deze organische materie. Als vloeibaar water beschikbaar was als oorzaak voor de geëvolueerde geochemie die Wilde et al. (2001) tijdens hun onderzoek gemeten hebben, dan was er ook vloeibaar water beschikbaar voor mogelijke biologische processen. Indien het leven in de oceanen evolueerde, dan werd het vóór 3,9 miljard jaar geleden mogelijk meer dan eens bijna of geheel uitgeroeid door de zware asteroïdenbombardementen tijdens de Late Heavy Bombardment-fase in de evolutie van de Aarde (4100 Ma tot 3800 Ma).

Het Yilgarnkraton (ca. 4400–2600 Ma) is een van de grootste stukken Precambrische korst op de planeet en een van de grootste graniet-greenstone terreinen. Het is voor 70 % samengesteld uit granitoïde-gneis en voor 30 % uit supracrustale greenstone belts. Cassidy et al. (2006) delen het kraton op in zeven tektonostratigrafische eenheden (terreinen), van oud naar jonger volgens zirkoon U-Pb-datering: Narryer Terrane (ca. 4400–3050 Ma), South West Terrane (ca. 4400–3050 Ma), Youanmi Terrane (4360–2640 Ma), Kurnalpi Terrane (3470-2600 Ma), Kalgoorlie Terrane (3400–2600 Ma), Burtville Terrane (2980-2600 Ma) en
Yamarna Terrane (2830-2690 Ma). De kern van het Yilgarnkraton werd achtereenvolgens opgedeeld, uitgebreid en herwerkt tijdens opeenvolgende episoden van korstaangroei (korstaccretie) ca. 3700 Ma (era Eoarcheïcum), ca. 3300 Ma (era Paleoarcheïcum), ca. 3000–2900 Ma (era Mesoarcheïcum), ca. 2825–2800 Ma (era Mesoarcheïcum) en ca. 2730–2620 Ma. (era Neoarcheïcum).

Cool Early Earth 
 Tussen ca. 4400 en 4000 Ma: tijdens dit tijdsinterval van ongeveer 400 miljoen jaar, dat begon na de extreme omstandigheden van de vroegste evolutie van de Aarde en dat eindigde vóór het begin van de hypothetische Late Heavy Bombardment-fase (4100 Ma tot 3800 Ma), waren er minder meteorietimpacten en heerste een koud klimaat waardoor vloeibaar water mogelijk was en dus ook het ontstaan van leven. Dit tijdsinterval wordt Cool Early Earth genoemd. De term werd in 2002 bedacht door de Amerikaanse geochemicus John Valley. Oppervlaktetemperaturen werden afgeleid van hoge delta-O-18-waarden van zirkoonmineralen. Deze waarden zijn constant van 4,4 Ga (eon Hadeïcum) tot 2,6 Ga (era Neoarcheïcum), wat uniformiteit van processen en omstandigheden aangeeft. De hypothese cool early Earth suggereert lange intervallen met relatief gematigde omstandigheden van ca. 4,4 tot ca. 4,0 Ga en druist in tegen het (verouderde) populaire beeld van de vroege Aarde als een planeet bedekt door heet magma. De zirkonen van de Jack Hills in West-Australië ondersteunen de hypothese. Volgens Bruce Watson en Mark Harrison van Australian National University in Canberra werden de zirkoonkristallen aan lage kristallisatietemperaturen gevormd, rond ongeveer 700 °C. Dit kon enkel gebeuren in waterverzadigde sedimentpakketten die verhit werden totdat ze tot gesteente lithificeerden, wat dus dan weer betekent dat er 4,4 miljard jaar geleden (de ouderdom van het oudste bekende zirkoonkristal) al een solide aardkorst aanwezig was, misschien al in de vorm van kleine proto-continenten. De hypothese wordt ondersteund door de lage kristallisatietemperaturen. Volgens Watson waren de omstandigheden tijdens cool early Earth gunstig voor de vorming van complexe en stabiele organische moleculen en ontstond het leven veel vroeger dan eerder gedacht werd.

Nuvvuagittuq Greenstone Belt (Canada): de oudste gesteenten op Aarde (4,36 Ga) 
 Ca. 4364 Ma: De Nuvvuagittuq Greenstone Belt is een opeenvolging van metamorf mafische tot ultramafische vulkanische en bijbehorende sedimentaire gesteenten op 40 km ten zuidoosten van Inukjuak (Quebec). Deze gesteenten behoren tot de oudste bekende op Aarde. De dominante mafische Ujaraaluk-eenheid, vooral bestaande uit biotiet, cummingtoniet en plagioklaas met variabele hoeveelheden granaatsteen, werd door O’Neil et al. isochronisch gedateerd. Een set minst verstoorde monsters afkomstig uit de Ujaraaluk-eenheid toont coherente isotoopsamenstellingen voor zowel kortlevende als langlevende Neodymium (Nd) isotopensystemen en geven 143Nd en 142Nd isochron ouderdommen van resp. 4321 ± 160 Ma (MSWD = 6,3) en 4406 +14−17 Ma (MSWD = 1,0). Deze ouderdommen, met een gemiddelde van ca. 4363,5 ± 157 Ma, vertegenwoordigen volgens O’Neil et al. de beste ouderdomsschatting voor de Ujaraaluk-eenheid.

Nuvvuagittuq Greenstone Belt (Canada): hydrothermale bronnen en het ontstaan van Leven 
 
 
 Ca. 4280 Ma: alhoewel het onbekend is hoe, wanneer precies en waar het leven op Aarde ontstond, zouden onderzeese hydrothermale bronnen enkele van de vroegste bewoonbare paleomilieus kunnen geweest zijn. Hydrothermale bronnen zijn over heel de wereld verspreid en komen voor in zones waar sea-floor spreading plaatsvindt. Ze vormen 'schoorstenen' bestaande uit sulfide en er heerst een temperatuur van 360 °C. Het zijn primordiale, basale paleomilieus die doen denken aan de milieus van de vroege Aarde, met reactieve gassen (bv. waterstof), opgeloste elementen (bv. koolstof), en thermale en chemische gradiënten die actief zijn op ruimtelijke schalen van centimeters tot meters. Toen in 1978 onderzeese hydrothermale bronnen ontdekt werden had dit een onmiddellijke impact op de hypotheses over het ontstaan van leven op Aarde omdat ze beschouwd worden als chemisch reactieve paleomilieus met de gepaste omstandigheden voor het ontstaan van bestendige prebiotische synthesen door middel van prebiotische chemische processen. Dodd et al. (2017) beschrijven uit ijzerhoudende sedimentaire gesteenten van de Nuvvuagittuq Greenstone Belt in Quebec (Canada), beschouwd als afzettingen gerelateerd aan hydrothermale bronnen op de zeebodem, bepaalde structuren als mogelijke gefossiliseerde micro-organismen (Bacteria) die minstens 3770 miljoen (3,78 miljard) en mogelijk 4280 miljoen (4,28 miljard) jaar oud zijn. Deze structuren bestaan uit lange fijne draden (filamenten) en microscopisch kleine hematietbuizen die dezelfde morfologiën en minerale samenstellingen hebben als die van fossiele micro-organismen met dezelfde functie maar met een andere morfologie uit jongere gesteenten, en als die van filamenteuze micro-organismen uit moderne hydrothermale bronnen. De gesteenten van de Nuvvuagittuq Greenstone Belt behoren tot de oudste bekende op Aarde en bevatten isotopisch lichte koolstof in een carbonaat en koolstofhoudende matrix die als grafitische inclusies in diagenetische carbonate rosetten ('rozen', 'bloemen') voorkomen en als apatietbladen vergroeid tussen carbonaatrozetten en magnetiet-hematiet korrels. Deze matrix is geassocieerd met carbonaat in direct contact met de mogelijke microfossielen. De aanwezigheid van carbonate en koolstofhoudende mineralen wijst op oxidatie en biologische activiteit. Een verzameling monsters mafische korst uit de Nuvvuagittuq Greenstone Belt werd door O’Neil et al. (2009) gedateerd met behulp van kortlevende radioactieve isotopen waarbij het isotoop 146Sm verviel tot het stabiele isotoop 142Nd, met een halfwaardetijd van ca. 103 miljoen jaar. O’Neil et al. bekwamen een isochronouderdom van 4,28 miljard jaar (4,28 Ga). Het is onduidelijk of deze ouderdom de eruptie-ouderdom vertegenwoordigt of de ouderdom van het brongebied van de smelt. Indien de vulkaanuitbarsting, waaruit de stollingsgesteenten van de Nuvvuagittuq Greenstone Belt ontstonden, 4,3 miljard jaar geleden plaatsvond, dan leveren deze gesteenten het eerste rechtstreekse bewijs hoe de oppervlakte-omstandigheden waren tijdens het Hadeïcum. Het cummingtonitisch amfiboliet dat de Nuvvuagittuq Greenstone Belt domineert is waarschijnlijk metamorf basaltisch gesteente, mogelijk afkomstig van pyroclastische stromen. De Nuvvuagittuq Greenstone Belt bevat de oudste bekende gesteenten op Aarde.

Acasta Gneiss (Canada) en een zirkoon met een ouderdom van ca. 4,2 miljard jaar 
 Ca. 4200 Ma: Lizuka et al. (2006) melden een zirkoon met een U-Pb-ouderdom van ca. 4,2 miljard jaar uit de Acasta Gneiss in het Slavekraton van de Northwest Territories, noordwestelijk Canadees Schild, Slave Province (Canada). De vaststelling van de ouderdom is gebaseerd op massaspectrometrie en op SHRIMP. Het zirkoon komt in de vorm van een xenocryst voor in een granitisch gesteente met een ouderdom van 3,9 miljard jaar. De spoorelementsamenstelling van de xenocryst geeft aan dat het kristalliseerde vanuit een granietische magma. De ontdekking van het zirkoon betekent dat continentale korst meer verbreid was dan voorheen gedacht en dat het herwerkt werd in Eoarcheïsche continentale korst.

Late Heavy Bombardment 
 Ca. 4100 Ma: op basis van onder meer tellingen van het aantal kraters op de Maan en op terrestrische planeten werd afgeleid dat ca. 4,1 miljard jaar geleden in het binnenste zonnestelsel een intense periode van impacten door meteorieten, asteroïden en kometen aanbrak die ca. 3,8 miljard jaar geleden tijdens het era Eoarcheïcum (eon Archeïcum) eindigde. Deze (hypothetische) periode wordt de Late Heavy Bombardment-periode (LHB) of lunar cataclysm genoemd en beïnvloedde het oppervlak van de Maan en bijgevolg ook die van Mercurius, Venus, Aarde en Mars (de aardse planeten). Maar de timing, de herkomst van de impacterende lichamen en de dynamische implicaties van de impacten zijn controversieel. De impacten traden op na de stabilisering van de lithosfeer van de planeten, anders zouden ze niet kunnen bewaard gebleven zijn als kraters en bekkens. Gesmolten maangesteente en ouderdommen van geschokte meteorieten wijzen naar een verhoogde impactactiviteit tussen ca. 3,5 Ga (tijdens de era Paleoarcheïcum, eon Archeïcum) en ca. 4,0-4,2 Ga (Hadeïcum), en een relatieve rust tussen ca. 4,0–4,2 en ca. 4,4 Ga (Hadeïcum). Het voorkomen van Precambrische impactlagen met kleine bolletjes (Engels: spherules) wijst op een langdurige reeks Aardse impactoren die actief bleef tot ca. 2,0–2,5 Ga (Siderium- en Rhyaciumperioden van de era Paleoproterozoïcum, eon Proterozoïcum). Deze kleine bolletjes werden gevormd nadat impactoren op Aarde insloegen waardoor een reusachtige pluim verdampt gesteente ontstond. Kleine druppels gesmolten gesteente in de pluim condenseerden, solidifieerden en vielen terug op het aardoppervlak waar ze een dunne laag vormden. Dynamische modellen die met restlichamen (meteorieten, asteroïden en kometen in de toenmalige asteroïdengordel) van de primaire accretie, die ca. 4568 miljoen jaar geleden begon, van de interstellaire gas- en stofwolk rekening houden en waarin deze restlichamen, onder meer ook scattered disk objects, gedestabiliseerd worden door omloopbaanmigratie van de reusachtige planeten van het zonnestelsel (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus), kunnen de impactlagen verklaren, hoewel alle dynamische modellen voor- en nadelen opleveren. Het oorspronkelijke migratiemodel werd in 2005 bedacht door Gomes et al. en kreeg de naam 'Nice-model', genoemd naar de Franse stad waar het aan het Observatoire de la Côte d'Azur (het Zuid-Franse netwerk voor astronomische observatie) te Nice ontwikkeld werd.

Door de voortdurende herwerking van het aardoppervlak als gevolg van de gecombineerde effecten van erosie en kratonische groei, draagt de Aarde relatief weinig bij tot de kennis van vroege impactbombardementen in het binnenste zonnestelsel. Alhoewel de stabiliteit en de relatief korte duur van de groei van de Maankorst in principe de Aardse geologische beperkingen overstijgt, blijft de kennis van de impactgeschiedenis van de Aarde en de Maan na bijna vijftig jaar analyse van Maanmonsters beperkt. Redenen hiervoor zijn onder meer het relatief kleine gebied van het Maanoppervlak waarvan monsters verzameld werd, en mogelijk ook bemonstering van locaties die 4,1 of 3,9 miljard jaar geleden een piek van inslagen ondergingen. Het bestaan van een Late Heavy Bombardment-periode 4,1 of 3,9 miljard jaar geleden is echter niet algemeen geaccepteerd. De ogenschijnlijke impactenpiek zou in de plaats echter een impactverzadiging van het (te kleine) bemonsterde oppervlak kunnen reflecteren en de potentieel cryptische aard van de thermale handtekeningen van de impacten. Maar ondanks deze beperkingen is er brede consensus dat er meer impacten waren tijdens en onmiddellijk na de accretie van de Aardse planeten en de Maan.

Het Nice-model stelt de migratie voor van de gigantische planeten Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus, vanuit een initiële compacte configuratie naar hun huidige posities, lang na de accretie van de protoplanetaire schijf. Wat overblijft van de buitenste protoplanetaire schijf wordt verstoord door de migratie van Uranus en Neptunus. Hierdoor worden ijshoudende planetesimalen verstrooid en komen terecht op de omloopbanen van planeten, wat een scherpe piek van impacten door ijshoudende objecten als gevolg heeft. In de asteroïdengordel beïnvloeden deze planeten de eccentriciteiten van objecten en drijven hen in omloopbanen die die van de Aardse planeten doorkruisen. Dit veroorzaakt eveneens een langere periode van impacten en verwijdert ca. 90 % van de massa van de asteroïdengordel. Het aantal planetesimalen dat op de Maan zou inslaan komt overeen met de kratergegevens van de Late Heavy Bombardment. De planeetmigratie wordt in dynamische simulaties van het zonnestelsel gebruikt om astronomische gebeurtenissen te verklaren, zoals de Late Heavy Bombardment-fase van het binnenste zonnestelsel, de vorming van de Oortwolk, het bestaan van groepen kleine zonnestelsellichamen zoals de Kuipergordel, de Trojanen van Neptunus en Jupiter en de talrijke resonant transneptunische objecten waarvan de omloopbanen gedomineerd worden door Neptunus. Het succes van het Nice-model bij het reproduceren van vele waargenomen kenmerken van het zonnestelsel leverde het brede acceptatie op als zijnde het meest realistische huidige model van de vroege evolutie van het zonnestelsel, hoewel het onder planetaire wetenschappers niet universeel de voorkeur geniet. Later onderzoek onthulde een aantal verschillen tussen de initiële voorspellingen van het Nice-model en waarnemingen van het huidige zonnestelsel, zoals de omloopbanen van de Aardse planeten en van de asteroïden, wat leidde tot de aanpassing van het model.

Jack Hills (Narryer Terrane, West-Australië): zirkooninsluitsels met een organische oorsprong (4,1 Ga) 

 Ca. 4100 Ma: Bell et al. (2015) identificeerden uit een verzameling van meer dan tienduizend zirkoonkristallen uit de Jack Hills (Jack Hills Greenstone Belt) van het middenwesten van West-Australië een exemplaar met een ouderdom van 4.10 ± 0,01 Ga dat primaire grafietinsluitsels bevat waarop koolstofisotopische metingen gedaan werden. Zij interpreteren de insluitsels als primair omdat ze in een scheurvrije matrix vervat zitten zoals door Röntgenstralingmicroscopie aangetoond werd. Hun chemische samenstelling is consistent met een organische oorsprong en kan aantonen dat er zich tegen 4,1 Ga – ca. driehonderd miljoen jaar vroeger dan eerder voorgesteld werd – een biosfeer gevormd had. Betts et al. probeerden licht te werpen op deze vroege periode door een moleculaire tijdschaal te ontwerpen, gebruik makend van de altijd groeiende hoeveelheid genetische gegevens en door onzekerheden geassocieerd met fossiele bemonstering, ouderdomsbepalingen en interpretaties expliciet op te nemen. Betts et al. concludeerden dat de laatste universele gemeenschappelijke voorouder van cellulair leven (last universal common ancestor of cellular life of LUCA) ontstond vóór het einde van het Late Heavy Bombardment (vóór 3,9 miljard jaar geleden). De kroongroepen van de twee primaire domeinen van het leven, Bacteria en Archaea, verschenen veel later (vroeger dan 3,4 miljard jaar geleden).

Slavekraton (Canada): een van de oudste bekende intacte fragmenten aardkorst in de Acasta Gneiss (4,03 Ga) 
 Ca. 4031 Ma: een van de oudste bekende intacte fragmenten aardkorst, een metagranodioriet orthogneis, dagzoomt in de Acasta Gneiss in het Slavekraton van de Northwest Territories, noordwestelijk Canadees Schild, Slave Province (Canada). Het metamorfoseerde ca. 4031 tot ca. 3580 Ma. De dagzoom was oorspronkelijk een granitoïde gesteente dat volgens SHRIMP U-Th-Pb-datering van zirkoonkristallen 4031 ± 3 Ga gevormd werd. De Acasta Gneis is belangrijk voor de reconstructie van de vroege ontwikkeling van de continentale korst. Het Slavekraton is een van de oudste kratons ter wereld. Het wordt onderverdeeld in het West-Central Basement Complex, het Central Slave Basement Complex en de Eastern Slave Province of Hackett River Terrane. Deze gebieden worden gescheiden door een 2,7 miljard jaar oude collisienaad die door twee noord-zuid over het kraton lopende isotopische grenzen gedefinieerd worden. De kern van de Archeïsche Slave Province (het dagzomende deel van het kraton) wordt gevormd door een 4,03 (eon Hadeïcum) tot 2,85 miljard jaar oud (era Neoarcheïcum) blok aardkorst van gemengde samenstelling (Central Slave Basement Complex) dat onder de westelijke helft van de geologische provincie ligt. Volgens Bleeker et al. (1999a,b) vormt dit protokraton een stratigrafische en structurele basis (keldergesteenten) voor de bedekkende 2,85 tot 2,60 miljard jaar oude (era Neoarcheïcum) vulkanische en sedimentaire laagpakketten. Een onderscheiden basale supracrustale eenheid is de 2,85 tot 2,80 miljard jaar oude Central Slave Cover Group die de regionale omvang van het Central Slave Basement Complex markeert. In de oostelijke Slave Province bleef enkel korst uit het Neoarcheïcum bewaard. De oudste gesteenten van het Central Slave Basement Complex zijn 4,03 tot 3,95 miljard jaar oude granitoïde gneisen en gabbro's van het Acasta Gneiscomplex. Isotopische gegevens van lood (Pb) en neodymium (Nd) wijzen op een uitbreiding van deze korst naar het oosten. Ca. 3,7 tot 3,6 miljard jaar geleden werden de Acasta gneisen geïntrudeerd door granietslabben, gabbro en tonaliet, wat op een of meerdere episoden van korstaangroei wijst. Tijdens het Proterozoïcum werden de randen van het Slavekraton in episoden van gebergtevorming vervormd en bedekt door sedimenten. Gedurende hetzelfde tijdsinterval werd het kraton door verschillende mafische dikeclusters geïntrudeerd. In 2006 meldden Lizuka et al. uit de Acasta Gneiss een nog ouder zirkoon met een U-Pb-ouderdom van ca. 4,2 miljard jaar.

Eon Archeïcum (ca. 4000-ca. 2500 Ma) 

De chronometrische ondergrens van het Archeïcum (van het Oudgrieks archaios, 'zeer oud' (tijdperk)), het tweede eon van het Precambrium, werd door het ICS met behulp van radiometrische datering bepaald op 4000 miljoen jaar geleden (4000 Ma of 4,0 Ga), de bovengrens op 2500 Ma (2,5 Ga). Het ICS deelt het Archeïcum (Engels: Archean) op in vier era's: het Eoarcheïcum (Engels: Eoarchean) (met chronometrische onder- en bovengrens 4000 Ma – 3600 Ma), het Paleoarcheïcum (Engels: Paleoarchean) (3600 Ma – 3200 Ma), het Mesoarcheïcum (Engels: Mesoarchean) (3200 Ma – 2800 Ma) en het Neoarcheïcum (Engels: Neoarchean) (2800 Ma – 2500 Ma). Het begin van het Archeïcum (Eoarcheïcum) wordt gekarakteriseerd door onder meer het mogelijke verschijnen van plaatstructuren en het eerste optreden van platentektoniek in de aardkorst. De oudste bekende, meer uitgebreide gesteenteformaties zijn dan ook ca. 4000 miljoen jaar oud. Het einde van het Archeïcum (Neoarcheïcum) wordt gekarakteriseerd door onder meer de vorming van een van de oudste bekende supercontinenten, genaamd Kenorland, ca. 2720 Ma (2,72 Ga).

Era Eoarcheïcum (ca. 4000-ca. 3600 Ma) 
De benaming 'Eoarcheïcum' betekent 'dageraad Archeïcum', afgeleid van het Oudgriekse eos (Ἠώς: 'dageraad'). Dit eerste (oudste) era van het eon Archeïcum werd door het ICS chronometrisch gedefinieerd tussen 4000 en 3600 Ma. Eerste (betwiste) optreden van ééncellige organismen. Geologische gegevens tonen aan dat Accretionary Cycle Plate Tectonics sinds minstens het begin van het Eoarcheïcum actief zijn met vorming van intraoceanische eilandbogen en accretionaire orogenese. Ontstaan van anaerobe fotosynthese (anoxygene fotosynthese).

Vroege platentektoniek en Napier Mountains-orogenese 
 Ca. 4000 Ma: bij het aanbreken van het Eoarcheïcum was de Aarde beduidend afgekoeld met oceanen over het grootste deel van de planeet, en kenmerkend is de voortzetting van het Late Heavy Bombardment dat 100 miljoen jaar eerder begon (Hadeïcum). Er is een stevige korst die op vele locaties mogelijk nog onvolledig was met lava aan de oppervlakte. Onderzoek van de voornaamste Eoarcheïsche supracrustale gordels en geochemische en isotopische gegevens tonen volgens Windley et al. (2021) aan dat er door Accretionary Cycle Plate Tectonics minstens vanaf 4 miljard jaar geleden aanzienlijke hoeveelheden jonge mafische korst en daaruitvolgend eilandbogen gevormd werden. Ook de klassieke Wilson Cycle Plate Tectonics, het uiteenvallen en terug samenvoegen van grote landmassa's, bestond volgens Windley et al. tijdens het Eoarcheïcum al, maar werd pas algemeen nadat de landmassa's rond 2,7–2,5 Ga (tijdens het era Neoarcheïcum) groot genoeg werden.
 Ca. 4000 Ma: De vorming van de kratonische kern van de Napier Mountains-orogenese neemt een aanvang. De Napier Mountains liggen in Enderby Land (Oost-Antarctica). Slechts 7 % van de huidige kratons bestaat uit Archeïsch gesteente. Zelfs rekening houdend met erosie en vernietiging van vroegere formaties, betekent dit dat slechts 5 tot 40 % van de huidige continentale korst tijdens het Archeïcum gevormd werd. De kratonvorming werd waarschijnlijk op het einde van het era Mesoproterozoïcum (periode Stenian (Engels)) voltooid. De laatste miljard jaar groeiden de continenten aan hun randen door het proces van accretie. De atmosfeer bevatte tijdens het Eoarcheïcum nog geen zuurstof en werd gedomineerd door koolstofdioxide.

Canadees Schild 
 Ca. 3930 Ma: mogelijke stabilisering van het Canadees Schild begint. Het is een groot gebied met dagzomende Precambrische stollingsgesteenten en hoogwaardige metamorfe gesteenten (geologisch schild) dat de oude geologische kern van het Noord-Amerikaanse continent vormt (het Noord-Amerikaanse Kraton).

Isua Greenstone Belt (Groenland), biomarkers en mogelijke micro-organismen 
 Ca. 3800 Ma: einde van het Late Heavy Bombardment. Op de zuidwestkust van Groenland is de Isua Greenstone Belt (Isukasia Terrane, Itsaq Gneiss Complex) de grootste Eoarcheïsche supracrustale gesteenteformatie. Volgens Nutman et al. is de greenstone belt tussen 3,71 en 3,8 miljard jaar oud, gebaseerd op U-Pb-datering van zirkoonkristallen. Het bevat variërend metamorfe mafische vulkanische en sedimentaire gesteenten, die door hun ouderdom en in vergelijking met andere Eoarcheïsche gesteenten geringe metamorfose, het brandpunt zijn van onderzoek naar het ontstaan van leven en de aard van de tektoniek die op de vroege Aarde actief was. De Isua Greenstone Belt bevat de oudste bekende banded iron formations. Mojzsis et al (1996) hypothetiseerden dat isotopisch lichte koolstof in de koolstofrijke lagen op biologische activiteit wijst die er eens plaatsgevonden had. Sleep (2010) vermeldt dat metamorfe zwarte leisteen in de Isua Greenstone Belt overvloedig gereduceerde koolstof en wat pyriet bevat. Het tezamen voorkomen van gereduceerde koolstof en pyriet is een biomarker voor anoxygene fotosynthese die sulfide oxideerde tot sulfaat en de heterotrofe reactie van sulfaat en organische materie in de sedimenten waardoor het pyriet gevormd werd. Het is niet automatisch zo dat de eventuele organismen die de Eoarcheïsche paleomilieus van de Isua Greenstone Belt bewoonden de voorlopers zijn van de huidige organismen die dezelfde niches bezetten. Volgens Sleep vond er op het land ook al efficiënte chemische verwering plaats. Nutman et al. (2016) interpreteerden golvend gelaagde en koepelvormige 1 tot 4 cm hoge structuren in ijzer- en magnesiumrijke dolomiet van de Isua Greenstone Belt als microbiële matten (stromatolieten). Het omringende gesteente deed vermoeden dat de stromatolieten in een ondiep marien milieu zouden kunnen afgezet geweest zijn. Maar Allwood et al. (2018) plaatsten belangrijke vraagtekens achter de oorsprong van de structuren en interpreteerden ze als het resultaat van niet-biologische post-sedimentatievervorming. De huidige gegevens en bewijzen geven aan dat fotosynthese vroeg in de geschiedenis van de Aarde optrad maar dat het waarschijnlijk niet een van de vroegste metabolismen was. De vroegste vormen van fotosynthese (mogelijk al vanaf ca. 3,77 miljard jaar geleden) waren anaeroob. Dit wordt aangegeven door ratio's van ijzerisotopen, volgend uit ijzerhoudende milieus. Organismen met aerobe fotosynthese verschenen beduidend later.

Noord-Chinakraton 
 Ca. 3800 Ma: de oudste delen van het Noord-Chinakraton hebben een Eoarcheïsche ouderdom. Het kraton ligt in Noordoost-China, Binnen-Mongolië, de Gele Zee en Noord-Korea en bestaat uit een Archeïsche tot Paleoproterozoïsche sokkel (keldergesteenten) bedekt door Mesoproterozoïsche tot Cenozoïsche (eon Fanerozoïcum) sedimentaire gesteenten en stollingsgesteenten. In het oostelijk deel van het kraton komen plaatselijk beperkte hoeveelheden Eoarcheïsche (ca. 3800 Ma) keldergesteenten voor maar er is weinig bekend over hun omvang, aard en tektonische evolutie door uitgebreide herwerking ten gevolge van latere geodynamische gebeurtenissen.

Oost-Europees Kraton 
 Ca. 3750-3700 Ma: begin van de vorming van het Oost-Europees Kraton met de kratons van Fennoscandië (een deel van het Baltisch schild) in het noordwesten, Volgo-Uralia in het oosten en Sarmatia in het zuiden. De jongste Archeïsche gesteenten van deze kratons zijn ca. 2,6 miljard jaar oud (era Neoarcheïcum). Claesson et al. dateerden de oudste continentale korst van het Oekraïens Schild, dat deel uit maakt van het Oost-Europees Kraton (Sarmatia kraton), met behulp van radiometrische U–Pb-datering op ca. 3,75 Ga.

Era Paleoarcheïcum (ca. 3600-ca. 3200 Ma) 
De benaming 'Paleoarcheïcum' betekent 'het Oude Archeïcum', afgeleid van het Griekse palaios (παλαιός: 'oud'). Dit tweede era van het eon Archeïcum werd door het ICS chronometrisch gedefinieerd tussen 3600 en 3200 Ma, maar wordt niet geassocieerd met een specifiek niveau in de stratigrafische kolom. Het Paleoarcheïcum wordt gekenmerkt door opkomst en bloei van eencellige organismen met zuurstofproductie door fotosynthese, maar pas ongeveer op de overgang van het Archeïcum met het eon Proterozoïcum (era Paleoproterozoïcum, periode Siderium (Engels: Siderian)) zou zuurstof massaal in de atmosfeer opgenomen worden in een episode die de Great Oxidation Event genoemd wordt (tussen ca. 2,45 en 2,31 miljard jaar geleden). Na het ontstaan van Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) was oxygene fotosynthese een van de belangrijkste vormen metabolisme die op Aarde evolueerde omdat daardoor complexe, hoger ontwikkelde levensvormen konden ontstaan. Hierbij is de fundamentele vraag in de biologie wanneer oxygene fotosynthese voor het eerst ontstond en evolueerde, en via paleobiogeologische processen leidde tot de toename van de hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer van de jonge Aarde. Moderne platentektoniek kwam waarschijnlijk nog niet voor, maar een of andere vorm van primitieve subductie kan bestaan hebben. Hoe het klimaat was tijdens het Archeïcum blijft hoogst onzeker, aangezien relevante geologische sporen schaars zijn en soms tegenstrijdige interpretaties geven. Zuurstofisotopen in cherts suggereren dat tussen 3,5 en 3,2 miljard jaar geleden het Archeïsche klimaat heet was (55 tot 85° C). Het feit dat deze cherts slechts matig verweerd zijn wijst er echter op dat het klimaat gematigd was.

Pilbarakraton (Noordwest-Australië), Kaapvaalkraton (Zuid-Afrika) en supercontinent Vaalbara 
 Ca. 3600 Ma: begin van de vorming van het Pilbarakraton (Noordwest-Australië) en het Kaapvaalkraton (Zuid-Afrika). De vorming van het granitoïde Pilbarakraton werd voltooid tijdens het Neoarcheïcum (2,7 Ga) en van het Kaapvaalkraton eveneens tijdens dit era (2,5 Ga). Dit zijn primordiale kratons waarvan overeenkomsten in vooral de bedekkende laat-Archeïsche gesteentelagen aangeven dat beide ooit deel uitmaakten van het supercontinent Vaalbara, dat gevormd werd uit kleinere proto-continenten. Het toenmalige bestaan van dit supercontinent wordt ondersteund door geochronologische en paleomagnetische gegevens. De Paleoarcheïsche tot Neoarcheïsche evolutie van het Pilbarakraton wordt door goed bewaarde vulkanische sequenties gedocumenteerd. Het gebied biedt het beste geologische bewijs met betrekking tot het stadium in de geschiedenis van de Aarde wanneer moderne tektonische processen ontstonden. Volgens Smithies et al. is het heel onwaarschijnlijk dat moderne platentektoniek een rol speelde in de Paleoarcheïsche evolutie van het Pilbarakraton, maar een of andere vorm van primitieve subductie kan bestaan hebben. Het Kaapvaalkraton werd gevormd door de plaatsing van een grote granitoïde batholiet die tijdens de vroege stadia van een magmatische- en sedimentatiecyclus van een vulkanische boog boven een subductieplaat de continentale korst verdikte en stabiliseerde.

Dharwarkraton (Zuid-India) 

 Ca. 3600 Ma: begin van de vorming van het Dharwarkraton (Zuid-India). Het wordt beschouwd als het oudste deel van het Indische schiereiland. De vorming eindigde ca. 2,5 miljard jaar geleden op de overgang van het eon Archeïcum (era Neoarcheïcum) met het eon Proterozoïcum (era Paleoproterozoïcum, periode Siderium (Engels: Siderian)). Het Dharwarkraton werd gevormd door het samenvoegen van kleine blokken continentale korst, elk met eigen thermale kenmerken en een eigen accretionaire ontwikkelingsgeschiedenis. In dit geval wordt met accretie de aangroei van het kraton door opname van materie bedoeld. Het kraton kan in een westelijk, centraal en oostelijk blok continentale korst verdeeld worden, gescheiden door grote afschuifzones. Het westelijke blok bevat enkele van de in het kraton oudste bekende sokkelgesteenten met twee generaties vulkanosedimentaire greenstoneopeenvolgingen en kleinschalige kaliumhoudende plutonieten. Het centrale blok bestaat uit oudere migmatitische TTG complexen (tonaliet-trondheimiet-granodioriet), resten van zeer oude supracrustale gesteenten, lineaire vulkanischdominante greenstone belts en uitgebreide magnesium- en calciumoxiderijke granitoïden met sanukitoïde affiniteit. Het oostelijke blok bevat overvloedige migmatiet, jongere overgangs-TTG complexen, magnesium- en calciumoxiderijke plutonieten en dunne vulkanisch-sedimentaire greenstone belts. Rond ca. 3450–3300, 3230–3150, 3000–2960, 2700–2600 en 2560–2520 Ma vonden er vijf belangrijke periodes van felsische korstvorming plaats die ongeveer samenvallen met periodes van greenstonevulkanisme. Kennis van de vorming, preservering en vernietiging van continentale korst op Aarde is van groot belang voor een juist begrip van de vorming van kratons, continenten, supercontinenten en geassocieerde minerale afzettingen. Jayananda et al. (2018) verschaften belangrijke inzichten in de opbouw van continenten op de Archeïsche en Proterozoïsche Aarde door de evaluatie van de accretieprocessen van jonge korst, de mechanismen van continentale groei en de globale evolutie van de geodynamische processen binnen het Dharwarkraton. De korstaccretiepatronen vertonen overeenkomsten met die van andere Archeïsche kratons zoals het Antongilkraton (Noordoost-Madagaskar), het Bundelkhandkraton (Noordwest-India), de Barberton Greenstone Belt en de Limpopo Belt (Zuid-Afrika), het Pilbarakraton en het Yilgarnkraton (resp. Noordwest- en west-Australië), het Noord-Chinakraton en het Tanzaniakraton (Oost-Afrika).

Barberton Greenstone Belt (Barberton Supergroup, Zuid-Afrika): uitzonderlijk rijk aan microbiële biomarkers 
 Ca. 3550 Ma: begin van de afzetting van de Barberton Greenstone Belt (oostelijke rand van het Kaapvaalkraton, Zuid-Afrika). De Barberton Greenstone Belt (ook bekend als de Makhonjwa Mountains of Barberton Mountain Land) werd stratigrafisch gegroepeerd in de Barberton Supergroup (Swaziland Supergroup in vroegere literatuur), een 15 km dikke opeenvolging van mafische tot ultramafische stollingsgesteenten en metasedimentaire gesteenten waarvan de vorming ca. 3,2 miljard jaar geleden voltooid werd (op de overgang met het erathem Mesoarcheïcum). De Barberton Supergroup kan in drie stratigrafische eenheden onderverdeeld worden die een bijzondere kijk bieden op een divers en uitgebreid microbieel ecosysteem. De oudste eenheid is de Onverwacht Group (ca. 3,55-ca. 3,26 Ga), de middelste de Fig Tree Group (ca. 3,26-ca. 3,23 Ga) en de jongste de Moodies Group (ca. 3,23-ca. 3,22 Ga). Omdat het enkele van de oudste goed gepreserveerde sedimentaire gesteenten omvat, waarvan vele met koolstofhoudende materie, werd de Barberton Supergroup lang beschouwd als een veelbelovende locatie voor het mogelijke voorkomen van de oudste fossielen ter wereld. Doorheen het gehele laagpakket komen biomarkers voor, van sporen van hydrothermale biofilms, resten van pseudozuilvormige stromatolieten, grote afgeplat bolvormige (sferoïdale) microfossielen van onbekende affiniteit met organische wanden, en microbiele matten van fotosynthetische micro-organismen tot koolstofhoudende chert die draadvormige, sferoïdale en lensvormige microstructuren bevat. De Barberton Greenstone Belt bevat ook een van de oudste bekende kolonies microbiële matten ter wereld die hoogstwaarschijnlijk door draadvormige fotosynthetische organismen geconstrueerd werden. Ze vormden uitgestrekte kolonies langs siliciclastische kustlijnen die door getijden beïnvloed werden. Andere met microbiële matten geassocieerde biomarkers omvatten koepel- en lensvormige structuren die waarschijnlijk gevormd werden door metabolische activiteit of ontbinding van begraven organische materie. Sommige van deze ondergrondse holten beneden de samenhangende matten waren bewoond door de vroegst bekende vormen van holtebewonende microbiële gemeenschappen die waarschijnlijk door chemotrofische of fotosynthetische microben gedomineerd werden. Terrestrische microbiële matten in een riviergedomineerd paleomilieu vertegenwoordigen de oudste macroscopisch zichtbare fossiele sporen van landleven, wat ondersteund wordt door de aanwezigheid van paleosols die sporen dragen van biologische zwavelfractionering. De rijkdom aan gepreserveerde microbiële biomarkers van mariene, fluviatiele, hydrothermale en mogelijk planktonische milieus in de Barberton Greenstone Belt is uitzonderlijk. Gegevens over zuurstofisotopen en sedimentologisch en geologisch onderzoek van op grote schaal bewaard gebleven zeer oude diagenetische tot sedimentaire cherts van de Barberton Greenstone Belt wijzen op lage delta-O-18-waarden, die op hun beurt extreem hoge (geschatte) temperaturen van het oceaanwater aangeven (van 55 tot 85 °C). Maar andere onderzoekers nemen op basis van verweringssnelheden aan dat de gemiddelde temperatuur onder de 50 °C bedroeg. De Barberton Supergroup bevat enkele van de oudste bekende, minst gemetamorfoseerde sedimentaire en stollingsgesteenten op Aarde.

Zimbabwekraton (Zuid-Afrika) 
 Ca. 3550 Ma: begin van de vorming van het Zimbabwekraton in Mozambique (Zuid-Afrika). Ca. 1 miljard jaar later (ca. 2,58 Ga), tijdens het era Neoarcheïcum, is de vorming voltooid. In een reeks groeistadia voegde de continentale korst van dit graniet-greenstone kraton greenstones en granitoïden toe aan een ca. 3,5 miljard jaar oude kern. De plaatsing van mantelpluimen onder de continentale korst veroorzaakte verbrokkeling en smelten van deze korst. Het Zimbabwekraton ontstond door de samenvoeging van het zuidelijke Tokwe Segment en het noordelijke Rhodesdale Segment, twee kleinere blokken continentale korst. Beide segmenten stabiliseerden ca. 3,3 miljard jaar geleden.

Singhbhumkraton (Oost-Indië) 
 Ca. 3520 Ma: begin van de opbouw van het Singhbhumkraton (Oost-Indië) dat door opeenvolgende golven granitisch magmatisme ca. 3,52 Ga, ca. 3,47-3,43 Ga en ca. 3,40-3,35 Ga (trondheimitische granodioriet) gevormd werd, gevolgd door jongere golven ca. 3,32-3,35 Ga en 3,31-3,28 Ga (granitisch-granodioritisch magma). Uitgebreide metamorfose en deformatie tastten het kraton 3,34-3,26 Ga aan en het stabiliseerde ca. 3,1 miljard jaar geleden (Mesoarcheïcum).

Barberton Supergroup (Zuid-Afrika): draadvormige organismen in de Onverwacht Group 
 Ca. 3500 Ma: Hoewel er talloze meldingen geweest zijn van vondsten van microfossielen in de Zuid-Afrikaanse Barberton Supergroup werd de biologische oorsprong van de meeste in vraag gesteld. Omdat organische sferoïdale (afgeplat bolvormige) structuren op verschillende manieren abiotisch kunnen gevormd worden, werden de best gepreserveerde eenvoudige sferoïdale structuren uit het vroege Archeïcum als 'mogelijke microfossielen' beschouwd. Walsh & Lowe (1985) meldden de ontdekking van structuren met een meer gecompliceerde biologische morfologie. Talrijke gebogen draadvormige structuren, vooral buisvormige, van dezelfde afmetingen zijn moeilijk uit te leggen als iets anders dan de fossiele resten van draadvormige organismen. Ze werden in twee verschillende stratigrafische niveaus in de Onverwacht Group aangetroffen. Hun morfologie en grote aantallen bewijzen volgens Walsh & Lowe overtuigend dat tijdens het vroege Archeïcum bacterie- of Cyanobacteria-achtige organismen bestonden, en hun ontdekking ondersteunde toenmalige meldingen van gelijkaardige draadvormige microfossielen in 3,5 miljard jaar oude gesteenten in West-Australië.

Baltisch Schild 
 Ca. 3500 Ma: de korst van het Baltisch Schild vormt zich tussen 3,5 (Paleoarcheïcum) en 1,5 miljard jaar geleden (era Mesoproterozoïcum, periode Calymmian (Engels)). De Archeïsche korst (tektonische provincies Karelië, Belomorian, Kola en Moermansk) werd gedeeltelijk herwerkt tijdens het Paleoproterozoïcum, plaatselijk met fragmenten van Paleoproterozoïsche korst.

Dresserformatie (Warrawoona Group, West-Australië): zeer diverse microbiële levensgemeenschappen 
 Ca. 3480 Ma: in de Dresserformatie van de Warrawoona Group (Pilbarakraton), een geologische groep te Warrawoona (Pilbara regio, West-Australië), komen sedimentaire structuren voor die het resultaat zijn van microbiële activiteit. De structuren ontstonden als reactie van zeer diverse levensgemeenschappen microbiële matten op sedimentdynamiek. De Dresserformatie bevat enkele van de oudste goed gepreserveerde sedimentaire gesteenten ter wereld. Het tot op de millimeter nauwkeurig in kaart brengen van dagzomen definieerde vijf subpaleomilieus die kenmerkend zijn voor een oeroude kustsabkha.

Apex Chert (Warrawoona Group, West-Australië): abiotische draadvormige structuren 
 Ca. 3460 Ma: De levensboom vertakt door de opsplitsing van Bacteria en Archaea, en variëteiten van Bacteria beginnen zich te verspreiden. In de Apex Chert van de Warrawoona Group (Pilbarakraton) (Noordwest-Australië), werden in 1983 fossielen van Bacteria en Cyanobacteria ontdekt, als het oudste morfologische bewijs van leven ter wereld beschouwd en als een vroeg begin voor zuurstofproducerende fotosynthese. Omdat abiotische processen niet konden uitgesloten worden rees er discussie of de resten wel werkelijk van organische aard zijn. Initieel werden elf taxa 'micro-organismen' beschreven uit een afzetting die, door bepaalde kenmerken zoals afgeronde en gesorteerde sedimentkorrels, mogelijk gevormd werd aan de monding van een rivier. Intensieve kartering en petrogenetische analyse heeft aangetoond dat de habitat van de vermeende micro-organismen echter van hydrothermale aard was. Met behulp van transmissie-elektronenmicroscopie en rasterelektronenmicroscopie werd aangetoond dat de draadvormige 'microfossielen' door de hydrothermale omstandigheden minerale structuren zijn die gevormd werden tijdens afschilfering van fyllosilicaat. De draadvormige structuren vertonen geen enkele biologische morfologie en hebben geen enkele gelijkenis met jongere echte koolstofhoudende microfossielen.

Paleomagnetisch onderzoek 
 Ca. 3450 Ma: paleomagnetisch onderzoek van kussenlava en rood daciet uit de Dufferformatie van het Pilbarakraton (Noordwest-Australië) wees uit dat het magnetisch veld van de Aarde minstens sinds ca. 3,45 Ga bestaat. Usui et al. (2009) kwamen door paleomagnetische en gesteentemagnetische analyse van ca. 3,45 miljard jaar oude conglomerate dacietklasten afkomstig van de Zuid-Afrikaanse Barberton Greenstone Belt tot dezelfde bevinding. Geofysicus Tarduno en collega's van University of Rochester ontdekten dat ca. 3,5 Ga het Aardse magnetisch veld slechts half zo sterk was als het huidige. Hierdoor werd in combinatie met een sterke zonnewind van de jonge Zon waarschijnlijk water uit de atmosfeer onttrokken.

Barberton Greenstone Belt (Zuid-Afrika): draadvormige organismen uit de Onverwacht Group 
 Ca. 3420 Ma: Cavalazzi et al. (2021) beschrijven uitzonderlijk goed gepreserveerde draadvormige microfossielen van eencelligen uit de Onverwacht Group van de Barberton Greenstone Belt (Zuid-Afrika) die een hydrothermale bron onder de zeebodem bewoonden. De draadvormige organismen koloniseerden de wanden van kanalen die door hydrothermale vloeistof van lage temperatuur gevormd werden. Door hun morfologische en chemische kenmerken kunnen ze beschouwd worden als de oudste methanogenen en/of methanotrofen uit een ultramafisch vulkanisch substraat.

Strelley Poolformatie (Noordwest-Australië): microbiële matten en Stromatolieten 

 Ca. 3400 Ma: Duda et al. beschrijven uit de Strelley Poolformatie (Pilbarakraton, Noordwest-Australië) een facies met microbiële matten die stromatoliethoudende carbonaten uit dezelfde formatie bedekt. Het facies bestaat uit gelaagde, heel fijnkorrelige zwarte chert met onderbroken lagen en lenzen witte kwarts. Het bevat kleine koepelvormige stromatolieten en vertoont halvemaanvormige, door de wind gevormde fossiele (zand)ribbels. Licht- en kathodeluminescentie, Ramanspectroscopie en Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS) tonen een ruimtelijke associatie van carbonaten, organisch materiaal en een overvloedige hoeveelheid pyriet binnenin de zwarte chert. Nanoscale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS) bevestigde de aanwezigheid van verschillende lens- en bolvormige koolstofhoudende microstructuren die tot verschillende tientallen μm groot zijn en door pyriet en organische materie omgeven worden. Duda et al. beschouwen deze aggregaten als organische aggregaten. Vergeleken met microbiële matten uit het Fanerozoïcum (538,8 ± 0,2 Ma tot heden) vertegenwoordigt de Paleoarcheïsche facies een ondiep marien paleomilieu. Tijdens sedimentatie en primordiale diagenese trad door hydrothermale vloeistoffen neerslag en silicificatie op van carbonaat. Het bestudeerde milieu en de delta-O-13-handtekening van de organische materie wijzen op de aanwezigheid van fotoautotrofe organismen. De overvloedig voorkomende pyriet heeft een isotopische handtekening voor zwavel die consistent is met microbiële afbraak van sulfaat. De onderzoeksresultaten van Duda et al. wijzen erop dat microbiële matten aan de oorsprong liggen van de zwarte chertfacies van de Strelley Poolformatie.

Johannesburg Dome (Zuid-Afrika) 
 Ca. 3340 Ma: vorming van de Johannesburg Dome in het centrale deel van het Kaapvaalkraton (Zuid-Afrika). De Johannesburg Dome ('Johannesburg Koepel') is een van de belangrijkste gebieden in dat deel van het kraton omdat het een betere kijk kan geven op de evolutie van de Archeïsche aardkorst. Het omvat een verscheidenheid aan Archeïsche granitische gesteenten die binnengedrongen zijn in mafische–ultramafische restanten van geërodeerde greenstone. Nauwkeurige U-Pb-datering van zirkoon gaf voor een trondheimitische gneis uit het noordwestelijke deel van de koepel een ouderdom van 3340 ±3 Ma. Omdat onder meer de gneis in de greenstone geïntrudeerd was, zijn de restanten van de geërodeerde greenstone die verspreid doorheen de koepel voorkomen dus ouder dan 3,34 miljard jaar (3,34 Ga).

Limpopo Belt (Zuid-Afrika en Zimbabwe) 
 Ca. 3300 Ma: begin van de vorming van de Limpopo Belt (Zuid-Afrika en Zimbabwe). Het is een Archeïsch metamorf complex met verdikte Archeïsche korst dat tussen het Kaapvaalkraton en het Zimbabwekraton ligt. Het verloopt oostnoordoost-westzuidwest en bestaat uit de Northern Marginal Zone, Southern Marginal Zone en Central Zone. Deze zones worden van elkaar gescheiden door grote overschuivingen of zijschuivingen. Gneisen, metasedimenten en granitoïden zijn belangrijke componenten van de belt. Door de Paleoarcheïsche oorsprong en verdere geologische ontwikkeling tot op het einde van het Neoarcheïcum (in totaal ca. 800 miljoen jaar) en door het relatief uitgebreid dagzomen is de Limpopo Belt het brandpunt geweest van een aantal studies op het onderzoeksterrein van de geologie, metamorfose en geofysica. De Central Zone is met een ouderdom van ca. 3,3 miljard jaar (ca. 3,3 Ga) het oudste deel van de belt. Het bestaat uit S-type granitoïde gneisen, supracrustale gesteenten en metasedimenten. De vorming van de Central Zone eindigde ca. 2,5 miljard jaar geleden op de overgang van het era Neoarcheïcum met het eon Proterozoïcum (era Paleoproterozoïcum, periode Siderium (Engels: Siderian)). De Southern Marginal Zone bestaat voornamelijk uit charnokietische en enderbietische gneisen en onderging slechts één metamorfose, ca. 2,72 tot 2,65 miljard jaar geleden. De Northern Marginal Zone omvat graniet en greenstone (magmatische enderbiet). De metamorfe- en deformatiekenmerken van de Limpopo Belt contrasteren beduidend met die van de aanpalende graniet-greenstoneterreinen van de Zimbabwe- en Kaapvaalkratons. Dit karakteristieke patroon ontwikkelde zich tijdens de Limpopo-orogenese, waarschijnlijk als gevolg van continentale collisie laat in het Archeïcum. De tektonische evolutie van de Limpopo Belt wijst op de complexe samensmelting (accretie) van geologische terreinen langs afschuifzones door compressie, extensie, transpressie en transtensie.

Barberton Greenstone Belt (Zuid-Afrika): een asteroïde-impact 3,26 miljard jaar geleden 
 Ca. 3260 Ma: in het gebied van de Barberton Greenstone Belt vindt een van de grootste asteroïde-impacten ooit plaats. Het ca. 3,26 miljard jaar oude contact tussen de grotendeels vulkanische Onverwacht Group en de bedekkende grotendeels sedimentaire Fig Tree Group in de Barberton Greenstone Belt (Barberton Supergroup) in Zuid-Afrika wordt gekenmerkt door een gesteentelaag die onder meer uit overvloedige kleine bolletjes met de grootte van een zandkorrel bestaat (Engels: spherules). Na de impact door een grote asteroïde (met een diameter van mogelijk 50 km) werd een wolk verdampt gesteente gevormd waaruit deze bolletjes condenseerden, op Aarde neersloegen en zo de kenmerkende gesteentelaag vormden. De afzetting bevat veel iridium en vertoont anomaliën in chroomisotopen. Dit wijst op een kosmische oorsprong in de vorm van een koolstofhoudende chondriet. Als geologisch bewijs voor de impact wijst Lowe (2013) op beschadigd gesteente ten gevolge van zeer sterke seismische golven en evenals op sporen van impactgerelateerde tsunami's.

Fig Treeformatie (Barberton Greenstone Belt, Zuid-Afrika): een diverse levensgemeenschap Stromatolieten 

 Ca. 3259-3225 Ma: In dunne lagen chert van de Fig Tree Group (Barberton Greenstone Belt, Barberton Supergroup) in Zuid-Afrika werd een morfologisch diverse levensgemeenschap stromatolieten ontdekt. Ze bestaan uit zijdelings verbonden koepels die over het algemeen een laag-reliëf hebben en werden bijna parallel aan de beddingvlakken van het omgevende gesteente gevormd (stratiform). Zeldzamere vormen zijn pseudozuilvormig of stratiform met een 'gekreukt' reliëf. De stromatolieten groeiden op een substraat van metamorf komatiitische lava en op sedimenten die op het oppervlak van de lava afgezet werden, en werden later op de meeste plaatsen bedekt door komatiitische extrusie. De aanwezigheid van overvloedige fijnkorrelige toermalijn binnenin de laminae (lagen) van de stromatolieten suggereert dat de kolonies gevormd werden in een paleomilieu gedomineerd door evaporitische pekel en door boriumrijke uitstoot van een warmwaterbron. De Fig Tree Group bestaat uit vulkanoklastische zandsteen, conglomeraat, turbiditische leisteen, breccie, chert, mudstone, turbiditische siltsteen, lithische grauwacke, ijzerrijke leisteen en banded iron formation. Ook de oudste bekende en beschreven microscopische organismen werden ontdekt in zwarte koolstofhoudende chert van de Fig Tree Group (soms ook de Fig Treeformatie genoemd). De eencellige staafvormige bacterie-achtige Eobacterium isolatum (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria) en de eencellige afgeplat bolvormige blauw-groene alg Archaeosphaeroides barbertonensis (superrijk Prokaryota, domein Bacteria, stam Cyanobacteria, orde Chroococcales) werden beide ontdekt in de zestiger jaren en zijn meer dan 3,1 miljard jaar oud. Deze ouderdom wijst erop dat het leven veel vroeger dan 3,1 Ga uit chemische bestanddelen ontstond. De fotosynthetische aard van deze micro-organismen lijkt bevestigd te worden door koolstofisotopisch en organogeochemisch onderzoek op organische materie uit de Fig Tree Group. Toen Schopf en Barghoorn een stuk zwarte chert afkomstig van de Fig Treeformatie in dunne schijfjes zaagden, vonden ze de aan bacteriën en blauw-groene algen gelijkaardige organismen. De bacteriën zijn in grootte vergelijkbaar met nu levende staafvormige soorten. Hun uiteinden zijn afgerond en alle wanden bestaan klaarblijkelijk uit twee lagen. In de dunne schijfjes werden ook eencelligen aangetroffen die Archaeosphaeroides barbertonensis benoemd werden en waarvan aangenomen wordt dat ze de oudste bekende vertegenwoordigers zijn van de blauw-groene algen. De soortnaam Archaeosphaeroides barbertonensis is de combinatie van de aanduiding van de extreem hoge ouderdom (Archaeo) van dit organisme en de locatie (Barberton Greenstone Belt) waar het ontdekt werd. De afgeplat bolvormige cellen lijken op die van moderne soorten in de orde Chroococcales. Soortgelijke cellen komen ook voor in de Gunflint Chert van Ontario (Canada) en in de Bitter Springsformatie van Australië en zijn respectievelijk twee en een miljard jaar oud. Schopf en Barghoorn (1966, 1967) stelden dat, indien deze cellen representatief zijn voor blauw-groene algen, ze de biogeochemische eigenschappen onderbouwen die het voorkomen van fotosynthese suggereren op het moment van de afzetting van de Fig Treeformatie meer dan 3,1 miljard jaar geleden. Schopf en Barghoorn troffen in de schijfjes zwarte chert naast de blauw-groene algen en de bacteriën ook nog draadachtige structuren aan die volgens hen eveneens organisch zijn. Ondanks het ontbreken van morfologische details draagt de organische aard van deze structuren bij aan de mogelijkheid dat organismen in de chert tijdens de vorming ervan vast kwamen te zitten. Zowel het directe bewijs van de aanwezigheid van organismen en het indirecte bewijs van de organische geochemie van de vindplaats ondersteunen de visie dat de oudste planten meer dan drie miljard jaar geleden verschenen en de daaraan gerelateerde oudste zuurstofproducerende fotosynthetische activiteit plaatsvond.

Siberisch Kraton 
 Ca. 3220 Ma: begin van de vorming van het Siberische Kraton. Het is een van de grootste Precambrische kratons ter wereld. In vergelijking met andere kratons is er van het Siberische slechts een beperkte hoeveelheid geochronologische gegevens beschikbaar omdat een groot deel van het kraton bedekt wordt door jongere sedimentaire gesteenten. Shatsky et al. (2022) presenteren isotopische gegevens van het metaal hafnium (Hf) en uranium(U)-lood (Pb)-radiometrische dateringen van zirkoonkristallen afkomstig van korstxenolieten uit de Zarnitsa en Nyurbinskaya kimberlietpijpen (resp. Daldyn- en Nakynkimberlietvelden) van de Anabar-geologische provincie. Uit deze gegevens kunnen vier belangrijke tektonisch-thermale episoden tijdens de ontwikkeling van de Archeïsche korst afgeleid worden, nl. 3.22, 2.9 (era Mesoarcheïcum), 2.8–2.7 (era Neoarcheïcum) en 1,9 miljard jaar geleden (era Paleoproterozoïcum, periode Orosirium). Zirkoonkristallen met zeer primitieve hafniumratio's kunnen erop wijzen dat onder de Daldyn- en Nakynkimberlietvelden korst uit het Eoarcheïcum of zelfs uit het Hadeïcum aanwezig is die tijdens het Paleoproterozoïcum herwerkt werd.

Era Mesoarcheïcum (ca. 3200-ca. 2800 Ma) 
De benaming 'Mesoarcheïcum' betekent zoveel als 'het Middelste Archeïcum'. Dit derde era van het eon Archeïcum werd door het ICS chronometrisch gedefinieerd tussen 3200 en 2800 Ma, maar wordt, zoals de voorgaande era's Eoarcheïcum en Paleoarcheïcum, niet geassocieerd met een specifiek niveau in de stratigrafische kolom. Verdere bloei en diversificatie van microbieel leven. Moderne subductie komt voor het eerst op grote schaal voor.

Tanzaniakraton 

 Ca. 3160 Ma: Sun et al. dateren op basis van de samenstelling van neodymium-isotopen de oudste korst van het Tanzaniakraton (Dodoman Supergroup) op 3159±23 Ma en de jongste op 2623±234 Ma (Nyanzian Supergroup). De belangrijkste periode met zowel toevoeging van jonge korst als crustal recycling vond plaats tussen 2,7 en 2,6 miljard jaar geleden (era Neoarcheïcum). Het Tanzaniakraton bevindt zich in Centraal- en Noord-Tanzania en strekt zich naar het noorden door het Victoriameer uit naar West-Kenia en Zuidoost-Oeganda. Het kan van oud naar jonger in drie hoofdeenheden onderverdeeld worden: Dodoman Supergroup, Nyanzian Supergroup en Kavirondian Supergroup. Het kraton is voornamelijk samengesteld uit granitoïden, en in het noordelijk deel bevinden zich vooral oost-west lopende greenstone belts. Volgens isotopische gegevens is het noordelijke deel van het kraton ca. 100 miljoen jaar jonger dan het centrale deel, wat erop wijst dat de bron van het mantelgesteente voor de beide delen in een ander gebied lag.

Pilbarakraton (Noordwest-Australië): ontstaan van moderne subductie 
 Ca. 3120 Ma: Pilbarakraton (Noordwest-Australië): een eilandboog, zoals er nu ook nog bestaan, omzoomd het East Pilbara Terrane en wordt ermee samengevoegd ca. 2970 Ma. (era Mesoarcheïcum). Deze accretie markeert de minimum ouderdom voor het ontstaan van moderne subductie op Aarde.

Singhbhumkraton (Oost-Indië): stabilisering 
 Ca. 3100 Ma: stabilisering van het Singhbhumkraton (Oost-Indië) als landmassa, met de ontwikkeling van paleosols en de vorming van breukbekkens die als opvangbekkens voor siliciclastische sedimenten en mafisch extrusief gesteente dienen. Afzetting van anorogenische K-veldspaathoudende granitische gesteenten. Het kraton zal later tijdens het Paleo- en Mesoproterozoïcum door clusters mafische dikes (Engels: dykes) geïntrudeerd worden als gevolg van tektonische spanningen die waarschijnlijk gerelateerd waren aan het initiële stadium van bekkenvorming in de North Singhbhum Mobile Belt.

Farrel Quartzite (Gorge Creek Group, Noordwest-Australië): morfologisch gediversifieerde koolstofhoudende microstructuren 
 Ca. 3000 Ma: Sugitani et al. (2007, 2009) meldden morfologisch gediversifieerde, koolstofhoudende microstructuren in lagen chert van de Farrel Quartzite (Gorge Creek Group) in het Mount Goldsworthy–Mount Grant-gebied in het noordoostelijke deel van het Pilbarakraton in Noordwest-Australië. Het voorkomen van lagen grote verkiezelde pseudomorfen en fijne tot grofkorrelige vulkanoklastische en/of klastische lagen in de chertlagen wijst op afzetting in een deels evaporietisch bekken met terrigeen klastische en vulkanoklastische toevoer. In hetzelfde stratigrafisch niveau in dagzomen meer dan 2 km van elkaar verwijderd komen vergelijkbare gemeenschappen microstructuren voor. Er zijn vier hoofdtypen: afgeplat bolvormige (klein (<15 μm) en groot (>15 μm)), lens- tot staafvormige, draadachtige en microstructuren die niet meer dan een film achtergelaten hebben. Elk type kan in verschillende subtypen verder onderverdeeld worden. Alhoewel voor sommige draadachtige microstructuren een synsedimentaire oorsprong niet kan bevestigd worden, werden de meeste microstructuren afgezet als onderdeel van een geheel aan chemische en klastische sedimenten. Sommige specimina komen voor in kolonie-achtige clusters en vele lijken oorspronkelijk flexibele maar breekbare wanden te hebben gehad. Ramanspectroscopie wees uit dat de microstructuren uit amorfe koolstof bestaan. Het grootste deel van de isotopische samenstelling van de koolstof is δ¹³C < −30 ‰, wat consistent is met biologische activiteit. Het gecombineerde morfologische en geologische bewijs toont aan dat de microstructuren in de chertlagen van de Farrel Quartzite waarschijnlijk tot heel waarschijnlijk de fossiele resten zijn van micro-organismen. Hun morfologische verscheidenheid wijst op een bloeiend en divers microbieel ecosysteem in het Pilbaragebied tijdens het Archeïcum. In hun artikel uit 2009 ondernemen Sugitani et al. een poging om de microstructuren taxonomisch te groeperen en suggereren dat de graad van morfologische complexiteit op de aanwezigheid van reproductieve stadia wijst en op een hoger biodiversiteitsniveau dan voorheen aangenomen werd.

Supercontinent Ur 

 Ca. 3000 Ma: het Pilbarakraton (Noordwest-Australië), Yilgarnkraton (West-Australië), Gawlerkraton (Centraal Zuid-Australië), Kaapvaalkraton (Zuid-Afrika), Kimberleykraton (Zuid-Afrika), Napierkraton (Oost-Antarctica), West-Queen Maud Landkraton (Antarctica), Vestfoldkraton (Oost-Antarctica), Antongilkraton (Noordoost-Madagaskar), Aravallikraton (Noordwest-India), Dharwarkraton (Zuid-India), Bundelkhandkraton (Noordwest-India) en Singhbhumkraton (Oost-India), waren de grootste kratons die rond 3 miljard jaar geleden stabiliseerden. Volgens onder meer Eriksson et al. (2009) en Rogers & Santosh (2003) vormden deze kratons een groot Archeïsch supercontinent genaamd Ur, omdat ze tot hetzelfde gebied van het Paleozoïsch-Mesozoïsch supercontinent Pangea (Onder-Carboon (ca. 335 Ma) – Onder-Jura (ca. 200 Ma)) behoorden. De stabilisering van een continent is het gevolg van verschillende processen zoals vorming van jonge korst, afzetting van supracrustaal gesteente, gebergtevormende processen normaliter aan de randen van het continent, plutonisme en afzetting van sedimenten op platformen. In het Indische schild zijn de kratonkernen van Aravalli, Dharwar, Bundelkhand en Singhbhum de grootste bewaard gebleven componenten van het supercontinent Ur. Het krachtigste bewijs voor het bestaan van Ur wordt geleverd door de herwerkte, vroegst gevormde (oorspronkelijke) gesteenten van deze kernen. In deze context werpen toenemende nieuwe gegevens van het Indische schild en van andere Archeïsche kratonkernen licht op de latere Neoarcheïsche tektonische processen en wijzen op overeenkomsten met de moderne plaattektoniek. De stabilisering van Ur duurde mogelijk tot ca. 2,8 á ca. 2,6 miljard jaar geleden (Neoarcheïcum).

Pongola-ijstijd 
 Ca. 2900 Ma: begin van de Pongola-ijstijd. De oudste bekende bewijzen voor glaciatie (de vorming van ijskappen) op gemiddelde breedtegraad werden aangetroffen in de Pongola Supergroup diamictiet. De Pongola Supergroup is een uitzonderlijk goed bewaard gebleven opeenvolging supracrustale vulkanische en sedimentaire gesteenten dicht bij de oostelijke rand van het Kaapvaalkraton in Zuid-Afrika en Swaziland. De Pongolaglaciatie duurde tot ca. 2,78 miljard jaar geleden (Vroeg Neoarcheïcum). De globale temperaturen verschilden niet veel van de huidige. In de Pongola Supergroup bevinden zich vier sedimentlagen diamictiet in een interval dat vooral uit mudrock bestaat en dat door arenietafzettingen van de vijfduidend meter dikke Mozaan Group doorsneden wordt. De meest opvallende van deze diamicten heeft een dikte van 80 meter. Het gesteente is zwart en bestaat uit een homogene matrix die zelzame klasten met karakteristieke variërende samenstelling bijeenhoudt. Sommige klasten zijn gestreept en hebben platte vlakken (gefacetteerd), wat op transport wijst. De heterogene klastensamenstelling, het voorkomen van gestreepte keien en de chemische gegevens van de belangrijkste componenten wijzen op een glaciale oorsprong van de diamicten die aldus onder meer een herwerkte toevoeging van glaciatiegerelateerd puin vertegenwoordigen (puin dat zich in ijskappen en gletsjers bevond).

Era Neoarcheïcum (ca. 2800-ca. 2500 Ma) 
De benaming 'Neoarcheïcum' betekent zoveel als 'het Nieuwe Archeïcum'. Dit vierde era van het eon Archeïcum werd door het ICS chronometrisch gedefinieerd tussen 2800 en 2500 Ma, maar wordt, zoals de voorgaande era's Eoarcheïcum, Paleoarcheïcum en Mesoarcheïcum, niet geassocieerd met een specifiek niveau in de stratigrafische kolom. Isotopische gegevens van koolstof (C) en zwavel (S) van twee continenten over een tijdspanne van 200 miljoen jaar wijzen erop dat de reducerende Neoarcheïsche atmosfeer tijdelijk rijk was aan methaandampen (CH4). Methaan is de eenvoudigste koolwaterstof. Verhoogde methaanuitstoot in de atmosfeer versnelde het verlies aan waterstof, bespoedigde planetaire oxidatie en maakte de weg vrij voor de Great Oxidation Event dat ongeveer op de overgang van het Neoarcheïcum met het eon Proterozoïcum (era Paleoproterozoïcum, periode Siderium (Engels: Siderian)) begon (tussen ca. 2,45 en ca. 2,31 miljard jaar geleden). Zuurstofproductie door aerobe fototrofe micro-organismen (oxygene fotosynthese) en opname van zuurstof in de atmosfeer namen tijdens het Neoarcheïcum gestaag toe. De evolutie van microbiële metabolismen, de daaruit volgende biodiversiteit en de veranderingen in het paleomilieu, zoals de zich ontwikkelende atmosfeer en bodem, onderscheiden het era beduidend van andere. De vorming van jonge continentale korst en het in werking treden van de platentektoniek tijdens het Archeïcum werkten de kolonisatie van een grotere verscheidenheid aan niches door micro-organismen in de hand door het stijgende aantal gesteentesoorten en de daaruit volgende toenemende chemische diversiteit van het aardoppervlak. Aerobe metabolismen werden mogelijk begunstigd door een toename van koper in de Neoarcheïsche milieus. Mogelijk bleef aerobe fotosynthese vroeger in het Archeïcum beperkt door een gebrek aan fosfor veroorzaakt door ontoereikende biologische recycling in anaerobe omstandigheden. Tijdens het Neoarcheïcum was dit probleem verholpen door de overvloed aan fosfor in magmatisch gesteente. Dit laatste, in combinatie met andere evoluerende geodynamische processen, zoals een toename van de opname van organische materie in sedimenten en hogere oxidatiewaarden in vulkanische zwavel en magmatisch ijzer, droeg bij tot een grote opbouw van zuurstof in de atmosfeer wat uiteindelijk leidde tot de Great Oxidation Event.

Noord-Chinakraton: vorming van de Neoarcheïsche basis 

 Ca. 2800 Ma: begin van de vorming van de Neoarcheïsche basis van het Noord-Chinakraton. Het kraton ligt in Noordoost-China, Binnen-Mongolië, de Gele Zee en Noord-Korea en bestaat uit een Archeïsche tot Paleoproterozoïsche basis (keldergesteenten) bedekt door Mesoproterozoïsche tot Cenozoïsche (eon Fanerozoïcum) sedimentaire gesteenten en stollingsgesteenten. In het oostelijk deel van het kraton komen plaatselijk beperkte hoeveelheden Eoarcheïsche (ca. 3800 Ma) tot Mesoarcheïsche keldergesteenten voor maar er is weinig bekend over hun omvang, aard en tektonische evolutie door uitgebreide herwerking ten gevolge van latere geodynamische gebeurtenissen. De Neoarcheïsche basis van het Noord-Chinakraton werd tijdens twee afgescheiden episoden gevormd, tussen 2,8 en 2,7 en tussen 2,6 en 2,5 miljard jaar geleden. De eerste periode wordt beschouwd als een belangrijke periode van vorming van jonge korst zoals aangetoond door isotopische gegevens van neodymium (Nd) en hafnium (Hf). Gesteenten uit deze periode komen maar beperkt aan de oppervlakte. De vorming van de Neoarcheïsche kratonbasis tijdens de tweede episode, tussen 2,6 en 2,5 miljard jaar geleden, was waarschijnlijk het gevolg van mantelpluimconvectie. De Precambrische basis van het Noord-Chinakraton bestaat voor ca. 80 % uit gesteenten die dateren uit de tweede vormingsepisode. Deze gesteenten kunnen onderverdeeld worden in hooggradige gneiscomplexen en lage- tot middelgradige graniet-greenstone belts die wijd verbreid zijn over het gehele kraton, wat de hypothese lijkt te ondersteunen dat de kratonisering (stabilisering) zich ca. 2,5 miljard jaar geleden (2,5 Ga) voordeed. Maar de 2,6 tot 2,5 Ga oude gesteenten in het oosten en westen van het kraton verschillen van de even oude gesteenten in het centrale deel (Trans-North China Orogen). Het Jong-Paleoproterozoïsche Trans-North China Orogen wordt gedomineerd door gneiskoepels en metamorfoseerde ca. 2,5 Ga. Komatiieten en komatiitische gesteenten komen voor in de graniet-greenstone belts in de oostelijke en westelijke delen van het kraton maar in het centrale deel over het algemeen niet. Deze verschillen impliceren dat de 2,6 tot 2,5 Ga keldergesteenten van de kratonbasis in de oostelijke en westelijke delen van het kraton onder andere tektonische omstandigheden gevormd werden dan de gesteenten in het centrale deel. Paleoproterozoïsche keldergesteenten zijn voornamelijk beperkt tot drie lineaire tektonische belts. Dit zijn de Fengzhen Belt (Inner Mongolia Suture Zone), Central Orogen Belt en Jiao-Liao-Ji Belt. De geodynamische processen continentale collisie en subductie waren volgens lithologische en tektonische gegevens betrokken bij de ontwikkeling van deze belts.

Abitibi Greenstone Belt (Canada) 
 Ca. 2791-ca. 2696 Ma: vorming van de Abitibi Greenstone Belt (provincies Quebec en Ontario (Canada)), een van de grootste en best gepreserveerde Neoarcheïsche greenstone belts ter wereld. Het bestaat uit oostelijk lopende opeenvolgingen van geplooide vulkanische en sedimentaire gesteenten en geïntrudeerde domes. De tektonische en petrologische evolutie van de Neoarcheïsche Abitibi Greenstone Belt wijst erop dat zowel boven- als ondergronds vulkanisme een rol speelde in haar metallogenese. Ongeveer 2,7 miljard jaar geleden (2,7 giga-annum (Ga)) werd de zuidelijke vulkanische zone van de Abitibi Greenstone Belt gedomineerd door een slenkgerelateerde en vulkanische evolutie in een transversaal plooiingsstelsel. De tholeiitische en komatiitische magmas en geassocieerde gedifferentieerde stollingsgesteenten hadden toegang tot ondiepe aardkorst waardoor de ontwikkeling van onderzeese hydrothermale systemen en syngenetische koper (Cu)-zink (Zn) massieve sulfide ertslichamen mogelijk gemaakt werd. Deze afzettingen werden langs een driehonderd kilometer lange as in onderzeese breukbegrensde bekkens gevormd. De noordelijke vulkanische zone vormde zich ca. 2,72 miljard jaar geleden, werd gekenmerkt door opkomende vulkanen op een continentale korst en had een kern van plutonieten bestaande uit dioriet en tonaliet. Mafisch magma werd niet in de korst opgenomen door de aanwezigheid van gefractioneerde en verontreinigde magma's.

Hamersley Group (Mount Bruce Supergroup, Noordwest-Australië): Cyanobacteria-biomarkers 
 Ca. 2780-ca. 2450 Ma: Bitumen dat onttrokken werd uit 2,78 tot 2,45 miljard jaar oude schalie van de Fortescue Group en Hamersley Group (Mount Bruce Supergroup) van het Pilbarakraton in Noordwest-Australië bevat sporen van moleculaire fossielen (biomarkers) en werpt licht op de Neoarcheïsche biodiversiteit. De aanwezigheid van hopaan in deze Archeïsche gesteenten bevestigt de hoge ouderdom van het Domein Bacteria, en hoge relatieve concentraties van 2α-methylhopaan wijzen erop dat het primair door Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) geproduceerd werd. Daarom moet zuurstofgenererende fotosynthese meer dan 2,8 miljard jaar geleden ontstaan zijn, wat beduidend vroeger is dan de periode waarin grote hoeveelheden zuurstof in de atmosfeer begonnen te accumuleren (Great Oxidation Event, ca. 2,45-ca. 2,31 miljard jaar geleden). De overvloed aan biomarkers afkomstig van Cyanobacteria in schalie verweven met banded iron formation wijst erop dat, niettegenstaande sommige Archeïsche banded iron formations door abiotische fotochemische processen zouden kunnen gevormd zijn of door anaerobe fototropische Bacteria, de banded iron formations van de Hamersley Group hun oorsprong vinden in biologische zuurstofproductie. Het voorkomen van biomarkers uit de 3β-methylhopaanreeks wijst erop dat micro-aerofiele heterotrofe Bacteria of methylotrofen actief waren in Laat-Archeïsche paleomilieus. De aanwezigheid van steranen in een breed scala van structuren met relatieve abundanties zoals die van Laat-Paleoproterozoïsche tot Fanerozoïsche sedimenten vormt het overtuigende bewijs voor het bestaan van Eukaryota (mogelijk ontstaan via endosymbiose) in het Laat-Archeïcum, negenhonderd miljoen jaar vóór zichtbare fossielen het bewijs leveren dat deze evolutielijn ontstaan was. Sterole biosynthese bij bestaande Eukaryota vereist moleculaire zuurstof. Het voorkomen van steranen met biomarkers afkomstig van zuurstofproducerende Cyanobacteria in Neoarcheïsche gesteenten wijst erop dat de concentratie opgeloste zuurstof in sommige delen van de bovenste waterkolom van de oceanen minstens ongeveer 1% bedroeg van het huidige atmosferische niveau, wat voldoende kan geweest zijn om aerobe ademhaling mogelijk te maken.

Supercontinent Kenorland 

 Ca. 2720-2650 Ma: vorming van het supercontinent Kenorland. Rond 2,78 miljard jaar geleden begon een Laat-Archeïsche tektonische cyclus waardoor het reeds bestaande Paleoarcheïsch continent Vaalbara verbrokkeld werd en uiteenviel. Het was ook het begin van de meest intense periode van vorming en preservering van jonge continentale korst in de geschiedenis van de Aarde. Deze gebeurtenis vond ca. 2,72 tot ca. 2,65 miljard jaar geleden plaats (ca. 2,72 tot ca. 2,65 Ga) tijdens een episode van mantelpluimuitbraak en hoog zeeniveau. In deze periode begonnen kratons, die gevormd werden door accretie van granitoïde/greenstoneterreinen aan convergente continentale randen, samen te smelten tot grotere continenten, waaronder Kenorland. Kenorland werd genoemd naar de Kenora Orogenese (ca. 2,7 tot ca. 2,5 Ga) (of Algoman Orogenese) die op haar beurt genoemd werd naar de stad Kenora in de Canadese provincie Ontario. De Kenora Orogenese was een periode van gebergtevorming in het Canadees Schild (Noord-Amerikaans kraton) met opeenvolgende episodes van continentale collisie, compressie en subductie. Volgens Pesonen et al. (2003) omvatte Kenorland minstens het Kalaharikraton, Baltica (het huidige Scandinavië en de huidige Baltische staten), Laurentia (de kern van het huidige Noord-Amerika en Groenland) en West-Australië. Mafische dikes en sedimentaire slenkbekkens op vele continenten getuigen van het langdurig uiteenvallen (350 miljoen jaar) van het supercontinent ca. 2,45 tot ca. 2,10 miljard jaar geleden tijdens de perioden Siderium en Rhyacium (eon Proterozoïcum, era Paleoproterozoïcum). Volgens Lubnina en Slabunov (2017) omvatte Kenorland ongetwijfeld het Kaapvaalkraton (Zuid-Afrika), het Pilbarakraton (Noordwest-Australië), het Karelische kraton (Finland) en het Superiorkraton (Quebec, Ontario en Zuidoost-Manitoba in Canada en Noord-Minnesota in de Verenigde Staten) maar waarschijnlijk ook de kratons van het Indisch Schild, het Zimbabwekraton (Zuid-Afrika), het Yilgarnkraton (West-Australië), het Slavekraton (noordwestelijk Canadees Schild), het Bundelkhandkraton (Noordwest-India) en het Dharwarkraton (Zuid-India). Volgens paleotektonische reconstructies had de landmassa van het Kenorland supercontinent de vorm van een verlengde halve maan.

Blake River Megacaldera Complex (Blake River Group, Canada): de oudste bekende supervulkaan 
 Ca. 2707-ca. 2696 Ma: in het Blake River Megacaldera Complex (Blake River Group), dat zich uitstrekt over de grens van de provincies Quebec en Ontario (Canada), begint de vorming van de oudste bekende supervulkaan. Het complex is een reusachtig grote onderzeese megacaldeira met een huidige oppervlakte van 3000 km² en heeft een ouderdom van ca. 2,7 miljard jaar (ca. 2,7 giga-annum (Ga)). Het bestaat uit een reeks overlappende caldeiras van verschillende ouderdom en afmetingen en ligt in het zuiden van de Abitibi Greenstone Belt van het Superiorkraton. Door de grote afmetingen, meerdere dikes en meerdere vulkaanpijpen wordt het complex als een supervulkaan beschouwd. De gesteenten zijn samengesteld uit hoofdzakelijk mafische tot intermediaire stollingsgesteenten, minder talrijke felsische stollingsgesteenten en geïntrudeerde pyroclastische gesteenten, welke drie belangrijke stadia via vulkanische activiteit ondergingen. De Blake River Group vormde zich op een monotone opeenvolging van tholeiitische basalt dat een onderzeese vlakte vormde. Het eerste stadium vulkanische activiteit resulteerde in het ontstaan van de ca. 2707 tot ca. 2704 miljoen jaar oude Misema Caldera met een diameter van 80 km. De caldeira is een samensmelting van minstens twee grote mafische schildvulkanen. Een endogene dikecluster intrudeerde de aanwezige synvulkanische breuken en er ontwikkelde zich een onderliggende magmakamer. Plaatselijke vulkanische centra vormden uitgebreide vulkanoklastische gesteentepakketten en langs de buitenste en binnenste ringplooien ontstonden topcaldeiras. Het plooiencomplex diende als uitlaat voor CO2-rijke hydrothermale activiteit. Door nieuwe vulkanische activiteit ontstond een oprijzende centrale koepel binnenin de Misema Caldera: beweging in de onderliggende magmakamer deed de bodem van de caldeira stijgen of zwellen. Het tweede stadium resulteerde tussen 2704 en 2701 miljoen jaar geleden in de vorming van de 35 km lange en 14 km brede noordwest lopende New Senator Caldera. Deze caldeira ontstond door een verzakking in meerdere fases nadat de onderliggende magmakamer zich naar het zuidoosten verplaatste en de Flavrian-Powel Plutons (plutonieten) vormde. Het derde stadium vulkanische activiteit in het Blake River Megacaldera Complex begon 2696 miljoen jaar geleden en gaf vorm aan de oost-noordoost lopende Noranda Caldera die een zeven tot negen km dikke opeenvolging van mafische en felsische stollingsgesteenten bevat, gevormd tijdens vijf grote reeksen erupties. Het ontstaan van de Noranda Caldera creëerde een uitgebreid breukenpatroon met meerdere vulkanogene massieve sulfide-ertsafzettingen (vms-ertsafzettingen).

Marra Mambaformatie (Hamersley Group, West-Australië): Cyanobacteria-biomarkers 
 Ca. 2700 Ma: Brocks et al. (1999) meldden de ontdekking van biomarkers (moleculaire fossielen of moleculaire indicatoren) van biologische lipiden afkomstig van Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) in schalie van het West-Australische Pilbarakraton. De hydrokoolstof biomarkers zijn afkomstig van een diepte van ca. zevenhonderd meter uit een diamantboorkern in de buurt van Wittenoom en werden gelijktijdig met de omringende schalie gevormd. Deze schalie maakt deel uit van de ca. 2,6 miljard jaar oude Marra Mambaformatie (onderste Hamersley Group), de onderliggende Roy Hill Member en Warrie Member van de ca. 2,69 miljard jaar oude Jeerinahformatie en de 2,72 miljard jaar oude Maddinaformatie (Fortescue Group). Alhoewel deze gesteenten gezien hun ouderdom goed gepreserveerd zijn, bevatten ze maar kleine hoeveelheden extraheerbare hydrokoolstof. Hoge concentraties 2α-methylhopaan, ook nog in andere Precambrische en vroeg Paleozoïsche sedimenten vastgesteld en klaarblijkelijk van cyanobacteriële oorsprong, zijn consistent met het vroege verschijnen van deze organismen. Aangezien oxygene fotosynthese de geprefereerde fysiologie van Cyanobacteria is, trad metabolische zuurstofuitscheiding al veel eerder op voordat zuurstof vanaf ongeveer 2,45 miljard jaar geleden aan het begin van de Great Oxidation Event eerst gradueel en daarna exponentieel in de atmosfeer opgestapeld werd. De overvloed aan biomarkers van Cyanobacteria in de Marra Mambaformatie, die hoofdzakelijk uit banded iron formation met oxidefacies bestaat, wijst erop dat, alhoewel Precambrische ijzerhoudende formaties door abiotische fotochemische processen of anoxygene fototropische bacteriën zouden kunnen gevormd zijn, de vorming van de ijzerhoudende formaties in de Hamersley Group van West-Australië waarschijnlijk het resultaat is van biogene zuurstofproductie.

Campbellrand-Malmani carbonaatplatform (Onder-Transvaal Supergroup, Zuid-Afrika): een van de oudste bekende carbonaatplatformen 
 Ca. 2670- ca. 2460 Ma: vorming van het Campbellrand-Malmani carbonaatplatform in de Onder-Transvaal Supergroup van Zuid-Afrika, een van de oudste bekende carbonaatplatformen ter wereld. Een carbonaatplatform is een sedimentair lichaam met topografisch reliëf en is samengesteld uit autochtone kalkhoudende afzettingen. Het platform groeit doordat sessiele organismen met hun skeletten het rif opbouwen of door organismen, meestal microben, die door hun metabolisme carbonaatneerslag veroorzaken. Carbonaatplatformen weerspiegelen de wisselwerking tussen organismen, de oceanische chemie, zeeniveau en subsidentie doorheen de geschiedenis van de Aarde. De Onder-Transvaal Supergroup bestaat uit een gemengd siliciclastisch-carbonate helling die overgaat in een uitgestrekt carbonaatplatform dat door diepe subtidale banded iron formations bedekt wordt. Het werd afgezet op het Kaapvaalkraton tussen ca. 2,67 (Neoarcheïcum) en ca. 2,46 miljard jaar geleden (eon Proterozoïcum, era Paleoproterozoïcum, periode Siderium (Engels: Siderian)). De strata van de Onder-Transvaal Supergroup zijn zeer goed bewaard gebleven. Het Campbellrand-Malmani carbonaatplatform bestaat uit veertien eustatische sequenties of cycli van de derde orde. Deze sequenties ontwikkelden zich van een gemengd siliciclastisch-carbonate helling tot een steile rand gevolgd door de vorming van een afgebakende rand die lagunaire paleomilieus van de open oceaan scheidde. Overstroming van het platform viel samen met de afzetting van banded iron formation doorheen het Kaapvaalkraton. Onderzoek van Proterozoïsche en Fanerozoïsche microbiële riffen toont aan dat platformgeometrie, reactie op veranderingen in leefruimte en faciesdistributie dezelfde zijn, zelfs in afwezigheid van skeletdragende organismen om het frame van het rif te bouwen. Deze overeenkomsten werden gedocumenteerd door gedetailleerd facies- en sequentiestratigrafisch onderzoek van platformstructuur, waardoor de tektonische omgeving, faciespatronen en relatieve zeespiegelschommelingen konden gereconstrueerd worden. De onderzoeksresultaten geven aan dat carbonaataccumulatie dikwijls hoofdzakelijk gebeurt door de fysische en chemische dynamica van platformgroei eerder dan door specifieke biologische activiteit, en ze voorspellen hetzelfde voor carbonaatplatforms van alle tijdperken, inclusief die van het Archeïcum. Slechts enkele Neoarcheïsche platforms, waaronder het Campbellrand-Malmani carbonaatplatform, zijn voldoende gepreserveerd om sequentiestratigrafische analyse van platformdynamica mogelijk te maken. Het Campbellrand-Malmani carbonaatplatform voorziet in een gevalstudie voor platformontwikkeling tijdens het Laat-Archeïcum en wijst op vele overeenkomsten met jongere platforms wat betreft geometrie en stratigrafische ontwikkeling, alhoewel de kenmerken van vele facies duidelijk verschillend zijn. De sequentiestratigrafische ontwikkeling van dit platform toont aan dat de dynamica van sedimentatie, subsidentie en zeespiegelschommelingen vergelijkbaar zijn van Neoarcheïsche tot in Fanerozoïsche tijden, zelfs tijdens het optreden van grote evolutionaire veranderingen onder de rifbouwende organismen.

Prokaryota: de eerste organismen die het land koloniseerden (2,6 Ga) 
 Ca. 2600 Ma: Volgens Pisani et al. (2004) waren Prokaryota ca. 2,6 miljard jaar geleden (2,6 Ga) de eerste organismen die het land koloniseerden. De aanwezigheid van organismen op open land versneld verwering door chemische en fysische processen, wat dan weer de aardatmosfeer en het klimaat kan beïnvloeden.

Cyanobacteria in de Gamohaanformatie (Transvaal Supergroup, Zuid-Afrika) 

Ca. 2520 Ma : In het bovenste Neoarcheïcum van de 2,52 miljard jaar oude Gamohaanformatie van Zuid-Afrika (Campbellrand Subgroup, Transvaal Supergroup) komen 15 tot 27 μm brede filamenten voor (lange fijne draden) die toegewezen werden aan Syphonophycus transvaalensis, waarschijnlijk een niet-heterocyste Cyanobacterie (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) die vergelijkbaar is met moderne Oscillatoriales. Dit wordt in het bijzonder ondersteund door hun ca. 2 μm dikke slijmlaag die de cellen omgeeft en algemeen voorkomt bij Cyanobacteria, maar niet bij andere typen Bacteria (sensu review door Baghekema et al., 2017), en door hun alternerende horizontale en vertikale rangschikking in microbiële matten. Het is echter mogelijk dat in het verleden dikke celomhullende lagen ook voorkwamen bij Bacteria die geen Cyanobacteria waren. In voorkomend geval zouden bijkomende morfologische en microchemische criteria die Cyanobacteria ondersteunen noodzakelijk zijn. Andere formaties waarin microfossielen voorkomen die ook vergelijkbaar zijn met moderne Oscillatoriales zijn de 2,1-1,88 miljard jaar oude stromatolitische cherts van de Vempalleformatie in India. De 1,62 miljard jaar oude Dahongyuformatie in de bovenste Changcheng Group (geologische groep) van Noord-China bevat brede filamenten (25–36 μm in diameter) met tonvormige cellen die Oscillatoriopsis benoemd werden. Ze werden door Shi et al. (2017) geïnterpreteerd als Cyanobacteria behorend tot de orde Oscillatoriales, maar Knoll et al. (1988) menen dat vergelijkbare specimina Oscillatoriopsis in chertnodules van de ca. 1,8 miljard jaar oude Duck Creekformatie (Turee Creek Group, West-Australië) echter ook zwaveloxiderende Bacteria van het genus Beggiatoa zouden kunnen zijn.

De microfossielen van Siphonophycus transvaalensis, volgens Klein et al. (1987) uitstekend bewaard gebleven als verweven microbiële matten van filamenteuze microbiële omhulsels, werden aangetroffen dicht onder de banded iron formations (BIFs) en binnen de overgangszone van de carbonaatgesteenten naar de BIFs in de Campbellrand Subgroup. De gemiddelde waarden δ¹³C van -36 ‰ van het kerogeen in het verzamelmonster toont hun verwantschap aan met fotoautotrofe Cyanobacteria. De omhulsels van Siphonophycus transvaalensis vertonen minuscule naalden (ca. 0.1 μm diameter) bestaande uit mineraal kristal die oorspronkelijk waarschijnlijk samengesteld waren uit aragoniet. Dit kan erop wijzen dat biogene verkalking reeds in het Neoarcheïcum actief was. Waar de omhulsels uit elkaar vallen, drijven de verkiezelde naalden vrij in de diagenetische chertmatrix, wat de oorsprong van carbonaatmicriet in de Neoarcheïsche stromatolitische carbonaatplatformen verklaart. Siphonophycus transvaalensis komt ook voor in de 2,56 miljard jaar oude Zuid-Afrikaanse Ghaapformatie (Transvaal Supergroup) met specimina met een grootte van 10 tot 28 μm (Altermann & Schopf, 1995).

Eon Proterozoïcum (ca. 2500-ca. 538,8 ± 0,2 Ma) 
Het Proterozoïcum, uit het Oudgrieks πρότερος (próteros), 'eerder' of 'vroeger', en ζωή (zoè), 'leven', en met het achtervoegsel -icum, dus 'tijdperk van het vroegere leven', is het derde eon van het Precambrische supereon. Het chronostratigrafische equivalent van het eon is een eonothem. De naam Proterozoïcum werd in 1887 door de Amerikaanse geoloog Samuel Franklin Emmons voorgesteld.
Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de chronometrische ondergrens van het Proterozoïcum zich op ca. 2500 miljoen jaar geleden (2500 mega-annum of 2500 Ma) en de bovengrens volgens GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Points) op 538,8 ± 0,2 miljoen jaar geleden (538 ± 0,2 Ma), gedefinieerd door het ichnofossiel Treptichnus pedum Seilacher, 1955 (fossiele graafgangen van een organisme zonder harde lichaamsdelen). Deze bovengrens, waarvan de GSSP te Fortune Head in Newfoundland (Canada) ligt (), markeert het einde van de geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) Ediacarium (Engels: Ediacaran) en het begin van het Cambrium, het eerstvolgende chronostratigrafisch systeem na het Precambrium en de vroegste geochronologische periode van de era Paleozoïcum (eon Phanerozoïcum). Het Proterozoïcum duurde ongeveer 2 miljard jaar en is daarmee het langste tijdsinterval in de geschiedenis van de Aarde. Het wordt in drie geochronologische era's onderverdeeld: het Paleoproterozoïcum (ca. 2500 tot ca. 1600 Ma), het Mesoproterozoïcum (ca. 1600 tot ca. 1000 Ma) en het Neoproterozoïcum (ca. 1000 tot ca. 538,8 Ma). De onder- en bovengrenzen van deze era's zijn chronometrisch bepaald, behalve de bovengrens van het Neoproterozoïcum dat door GSSP bepaald is. De chronostratigrafische equivalenten noemt men erathemen.

Het Proterozoïcum beslaat de tijd van de transitie naar een zuurstofaccumulerende atmosfeer tot het verschijnen in het Onder-Ediacarium van de oudste bekende en onbetwiste fossielen van multicellulaire levensvormen, zoals Caveasphaera, Tianzhushania en Spiralicellula juist voor de Cambrische explosie, die ca. 538.8 ±0.2 miljoen jaar geleden begon en gekenmerkt wordt door het overvloedige verschijnen van mariene organismen met harde schalen. Deze voor de biosfeer zeer belangrijke transitie vond plaats tussen ca. 2,45 en ca. 2,31 miljard jaar geleden in het Paleoproterozoïcum. Karakteristiek voor het Proterozoïcum zijn onder meer nog de evolutie van de Eukaryota, het optreden van verschillende glaciaties en de zeer grote tektonische activiteit. De eerste glaciatie begon in het Onder-Paleoproterozoïcum tijdens de Sideriumperiode en er bestaan geologische aanwijzingen voor minstens vier glaciaties tijdens het Neoproterozoïcum, vooral tijdens het Cryogenium, culminerend in een Snowball Earthperiode. Het geologisch bestand van het Proterozoïcum is intacter dan dat van het oudere eon Archeïcum. In tegenstelling tot de Archeïsche afzettingen werden in het Proterozoïcum vele afzettingen in uitgestrekte ondiepe epicontinentale zeeën gevormd. Verder zijn vele van deze gesteenten minder gemetamorfoseerd dan de Archeïsche of hebben geen veranderingen ondergaan. Geologisch onderzoek wees uit dat de grootschalige continentale accretie die tijdens het late Archeïcum begon tijdens het Proterozoïcum verdergezet werd. Tijdens dit eon ontstonden ook de moderne orogenese en de eerste definitieve supercontinent cycli.

Era Paleoproterozoïcum (ca. 2500-ca. 1600 Ma) 
Het Paleoproterozoïcum is het eerste en dus oudste era van het eon Proterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de chronometrische ondergrens van het Paleoproterozoïcum zich op ca. 2500 miljoen jaar geleden (2,5 Ga) (giga-annum) en de chronometrische bovengrens op ca. 1600 miljoen jaar geleden (1,6 Ga). Het era wordt in vier geochronologische perioden (chronostratigrafische systemen) onderverdeeld: het Siderium (ca. 2500 tot ca. 2300 Ma), het Rhyacium (ca. 2300 tot ca. 2050 Ma), het Orosirium (ca. 2050 tot ca. 1800 Ma) en het Statherium (ca. 1800 tot ca. 1600 Ma). De onder- en bovengrenzen van deze perioden werden chronometrisch bepaald. Het Paleoproterozoïcum kende minstens drie ijstijden die tot diep in de toenmalige tropische gebieden lijken doorgedrongen te zijn. Deze ijstijden, minder bekend maar waarschijnlijk van een even grote intensiteit als de meer bekende Neoproterozoïsche snowballijstijden, vonden plaats binnen het eerder beperkt tijdsinterval van ca. 2,45 tot ca. 2,22 miljard jaar geleden (perioden Siderium en Rhyacium). Zoals met de Neoproterozoïsche ijstijden (perioden Cryogenium en Ediacarium) wordt de schatting van het aantal Paleoproterozoïsche glaciaties bemoeilijkt omdat de diamictieten zelf algemeen de voornaamste correlatiestructuren zijn tussen de kratons doorheen dit tijdsinterval. De kenmerken van de glaciale sedimenten worden gebruikt om er de omstandigheden van de paleomilieus van de toenmalige biosfeer uit af te leiden. Tijdens het Paleoproterozoïcum ondergingen de atmosfeer en de bovenste lagen van de oceanen voor het eerst een aanzienlijke stijging van de hoeveelheid zuurstof.

Periode Siderium (ca. 2500-ca. 2300 Ma) 
Het Siderium is de eerste geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Paleoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Siderium zich op ca. 2500 miljoen jaar geleden (2,5 Ga) (giga-annum) en de bovengrens op ca. 2300 miljoen jaar geleden (2,3 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald. Tijdens het Siderium greep een van de belangrijkste innovaties van de planeet en het Leven plaats: de overgang van een wereld die grotendeels zuurstofloos was naar een wereld die overvloedig zuurstof bevatte. Deze Zuurstofcrisis viel grotendeels samen met de Huronische ijstijd, de oudst bekende reeks glacialen die een gobale impact hadden.

Great Oxidation Event, Cyanobacteria en banded iron formation 

 Ca. 2450-ca. 2310 Ma : binnen deze tijdspanne van het Siderium, dat het Great Oxidation Event (GOE), Great Oxygenation Event, Oxygen Crisis of Oxygen Catastrophe genoemd wordt, ondergingen de atmosfeer en de bovenste lagen van de oceanen voor het eerst een aanzienlijke stijging van de hoeveelheid zuurstof. Geochemische, petrologische en isotopische markers geven aan dat biologisch geproduceerde moleculaire zuurstof, dizuurstof (O2), begon te accumuleren in de atmosfeer en deze wijzigde van een reducerende bijna zuurstofloze tot een oxiderende atmosfeer met overvloedige hoeveelheden zuurstof. De overheersende opvatting is dat deze zuurstofproductie veroorzaakt werd door fotosynthese door voorouderlijke Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) waarvan aangenomen wordt dat ze al minstens 3,5 miljard jaar geleden ontstonden. Cyanobacteria diversifieerden door de langdurige productie van zuurstof en maakten het ontstaan en de evolutie van meercellige organismen mogelijk. De plotse toevoer van zuurstof was toxisch voor de anaerobe biosfeer en veroorzaakte het uitsterven van vele soorten anaerobe micro-organismen. Deels door de extreme ouderdom van de microfossielen en deels vanwege de grote moeilijkheid om de populatiegrootte van microscopisch kleine soorten te onderzoeken wordt het Great Oxidation Event niet tot de grote extincties gerekend. Meerdere continentale indicators, zoals het voorkomen van paleosols (fossiele bodems) en verweringsdeeltjes leveren het bewijs dat er zich vóór 2,45 miljard jaar geleden, dus vóór het begin van het Great Oxidation Event, inderdaad zeer weinig zuurstof in de atmosfeer bevond. Mineralogisch en geochemisch onderzoek van een 2,45 miljard jaar oud verweringsprofiel op Onder-Proterozoïsche mafische stollingsgesteenten nabij Cooper Lake (Ontario, Canada) toont aan dat de vermindering van het ijzergehalte in het profiel kan verklaard worden door anoxische verwering, wat erop wijst dat de atmosfeer meer dan 2,45 miljard jaar geleden heel zuurstofarm was. Meerdere analyses van zwavel (S) en ijzer (Fe) isotopen van afgeronde verweringsdeeltjes pyriet afkomstig van Zuid-Afrikaanse Mesoarcheïsche tot Neoarchaeïsche conglomeraten (dus ouder dan 2,45 miljard jaar) duiden op hun detritische oorsprong, wat het heersen van zuurstofloze of zuurstofarme omstandigheden ondersteunt. Deze verweringsdeeltjes kunnen enkel onder zuurstofloze of zuurstofarme omstandigheden stabiel zijn.

Strata met een ouderdom van meer dan 2,5 miljard jaar tot 1,8 of minder dan 1,8 milard jaar in Zuid-Afrika (Pretoria Group) lijken de transitie te overbruggen van een niet oxiderende atmosfeer tot een atmosfeer gekenmerkt door vrije zuurstof. Deze strata bevatten redbeds die bedekt zijn met hematiet, wat erop wijst dat er voldoende zuurstof was om ijzer te oxideren tot IJzer(III)oxide. De concentratie atmosferische zuurstof steeg tijdens het Great Oxidation Event van minder dan 10−5 van het huidige atmosferische niveau (PAL) (Present Atmospheric Level) tot meer dan 0,01 PAL, en mogelijk tot meer dan 0,1 PAL. Deze transitie vond plaats lang nadat zuurstofproducerende (oxygene) fotosynthese ontstond (over dit tijdstip bestaat nog steeds veel discussie), maar de oorzaken van deze vertraging of van het ontstaan van het Great Oxidation Event zelf blijven onzeker. Fischer et al. (2016) hebben voorgesteld dat zuurstofproducerende fotosynthese misschien pas ontwikkeld werd vanaf de vroegste stadia van de Great Oxidation Event, dus vanaf ten vroegste ca. 2,45 miljard jaar geleden. Om te begrijpen welk mechanisme grote hoeveelheden zuurstof in de atmosfeer implementeerde en accumuleerde is het volgens Catling & Claire (2005) noodzakelijk te bepalen hoe O2 doorheen de geologische tijd geconsumeerd werd door reactie met gereduceerde gassen die ontsnapten uit de aardkorst en uit de aardmantel. Het grote hiaat tussen het ontstaan van de zuurstofproducerende fotosynthese lang voor het begin van het Great Oxidation Event en de accumulatie van zuurstof in de atmosfeer kan verklaard worden door de consumptie van fotosynthetische O2 door een teveel aan gereduceerde gassen in de vroege atmosfeer. Niet alle wetenschappers beschouwen Cyanobacteria als de voornaamste oorzaak van het Great Oxidation Event. Holland (2002) oppert dat geleidelijke veranderingen in de samenstelling van gassen die toegevoegd werden in het atmosfeer-oceaan systeem aan de oorsprong liggen van het Great Oxidation Event ongeveer 2,3 miljard jaar geleden. Catling et al. (2001) suggereren dat de transitie van zuurstofarm naar zuurstofrijk niveau veroorzaakt werd door toename van waterstofoutflux in de ruimte ten gevolge van hoge methaanconcentraties (CH4) in de zuurstofarme laat-Archeïsche-vroegste Proterozoïsche atmosfeer (3 tot 2,3 Ga). Waterstof (H) ontsnapt snel vanuit een zuurstofarme atmosfeer die rijk is aan gereduceerde gassen zoals diwaterstof (H2) en methaan. Het grootste deel van de waterstof was initieel als water geïncorporeerd in de planeet. Het versnelde ontsnappen ervan in de ruimte resulteerde in een netto accumulatie van zuurstof.

Een van de eerste bewijzen die aangewend konden worden voor het bepalen van het tijdsinterval waarbinnen het Great Oxidation Event zich voordeed is het voorkomen van geologische structuren die banded iron formations genoemd worden. Paleoproterozoïsche banded iron formations worden aangetroffen in de Iron Range en andere delen van het Canadees Schild. De benaming 'Iron Range' verwijst naar een aantal districten met ijzerertsmijnen rond Lake Superior in Canada en de Verenigde Staten. De Iron Range bestaat uit sedimentaire en metasedimentaire afzettingen die tussen ca. 2500 Ma en ca. 1800 Ma gevormd werden en alle deel uitmaken van de Animikie Group. De Animikie Group is geografisch onderverdeeld in Gunflint Range, Mesabi Range, Vermilion Range en Cuyuna Range. De geologische groep is een donkergrijze noordoost lopende gordel die zich uitstrekt van zuidcentraal Minnesota (V.S.) tot Thunder Bay in Ontario, Canada. Banded iron formations or banded ironstone formations (BIFs) zijn onderscheiden eenheden sedimentair gesteente bestaande uit dunne enkele millimeter tot enkele centimeter dikke lagen zilver tot zwarte ijzeroxiden (ofwel magnetiet (Fe3O4), ofwel hematiet (Fe2O3)) alternerend met banden veelal roodkleurige ijzerarme chert van dezelfde dikte. Ze kunnen tot verschillende honderden meter dik zijn en zich over verschillende honderden kilometer uitstrekken. Al deze formaties dateren uit het Precambrium en documenteren de massale implementatie en accumulatie van zuurstof in de oceanen. Enkele van de oudste gesteenten op Aarde, onder meer de 3,71 tot 3,8 miljard jaar oude Isua Greenstone Belt uit het Eoarcheïcum van (Groenland), bevatten banded iron formations.

De Amerikaanse aardwetenschapper, biogeoloog, kosmoloog en paleontoloog Preston Ercelle Cloud (1912 – 1991) verklaarde in zijn wetenschappelijk artikel uit 1968 over de vroege atmosfeer en oceanen van de Aarde het mechanisme achter de vorming van banded iron formations. Cloud nam aan dat de vorming van banded iron formations het gevolg was van anaerobe ijzerrijke wateren die uit de diepzee omhoog welden tot in een fotische zone bewoond door Cyanobacteria, die het vermogen hadden ontwikkeld zuurstof te produceren via fotosynthese, maar die nog geen enzymen (zoals superoxidedismutase) hadden ontwikkeld voor een leven in een zuurstofrijk paleomilieu. Deze Cyanobacteria zouden tegen hun eigen zuurstofafval beschermd zijn geweest door de snelle verwijdering ervan via het reservoir van ijzer(II)oxide (gereduceerd ijzerhoudend ijzer) in de vroege oceaan. De zuurstof die door fotosynthese vrij kwam oxideerde het ijzer(II)oxide tot ijzer(III)oxide die uit het zeewater neersloeg als onoplosbare ijzeroxiden en die zich afzetten op de bodem van de oceaan. Cloud opperde dat de typische gelaagdheid van de banded iron formations het gevolg is van schommelingen in de Cyanobacteriapopulaties ten gevolge van vrije radicalenschade door zuurstof, wat ook de relatief gelimiteerde omvang van de vroeg-Archeïsche banded iron formations verklaart.

De grote toename in afzetting van banded iron formations op het einde van het Archeïcum werd toegeschreven aan de ontwikkeling van mechanismen voor een aerobe levenswijze. Dit beëindigde zelfvergiftiging door zuurstofafval en leidde tot een explosie in de populaties van Cyanobacteria die snel de overblijvende voorraad gereduceerd ijzer uitputten en waardoor de vorming van banded iron formation bijna geheel stilviel. In de atmosfeer begon de geproduceerde zuurstof zich op te stapelen. Er moet een overvloedige bron gereduceerd ijzer geweest zijn die vrij kon circuleren binnen het gebied van de oceanen van waaruit de banded iron formations uiteindelijk door neerslaan afgezet werden. Mogelijke bronnen voor ijzer omvatten onder meer hydrothermale bronnen langs mid-oceanische ruggen, gletsjerijs, doorsijpeling aan de randen van continentale platen en rivieren. De enkele formaties die na ca. 1,85 miljard jaar geleden (geochronologische periode/ chronostratigrafisch systeem Orosirium), volgend op de impact in de oceaan door de zeer grote Sudburymeteoriet, afgezet werden, kunnen wijzen op periodieke lage niveaus van vrije atmosferische zuurstof. De kleine stijging in de afzetting van bandend iron formation ca. 750 miljoen jaar geleden (chronostratigrafisch erathem/geochronologisch era Neoproterozoïcum, periode/systeem Tonium) kan verband houden met de hypothetische Snowball Earth. Enkele aspecten van Clouds originele oxidatiemodel werden verlaten. Zo toonde verbeterde datering van Precambrische gesteenten aan dat de Laat-Archeïsche piek van afzetting van banded iron formation over tientallen miljoenen jaren verspreid was, eerder dan volgens Cloud plaats te vinden in een zeer kort tijdsinterval volgend op de ontwikkeling van mechanismen die zuurstof konden verwerken. Maar in het bijzonder blijft zijn concept van het opwellen van diep oceaanwater rijk aan gereduceerd ijzer tot in een door Cyanobacteria met zuurstof verrijkte oppervlaktelaag die arm aan ijzer was een sleutelgegeven in de meeste theorieën over de oorsprong en vorming van banded iron formations.

Huronische IJstijd 

 Ca. 2430-ca. 2220 Ma : gedurende dit tijdsinterval vond de Huronische ijstijd plaats. De naam is afgeleid van de meer dan 10 km dikke vulkanosedimentaire Huron Supergroep, een geologische supergroep die dagzoomt op de noordelijke oever van Lake Huron in Ontario, Canada en die tussen 2,49-2,45 miljard jaar geleden (basis van de Copper Cliff Rhyolite) en 2,22 miljard jaar geleden (2219 Ma) (intrusieve Nipissing Diabase) afgezet werd. Deze afzetting vond dus plaats tijdens de perioden Siderium en Rhyacium. De Huronian Supergroup is een van de meest onderzochte Paleoproterozoïsche sedimentaire opeenvolgingen ter wereld. Coleman maakte al in 1907 en 1908 melding van diamicten en geassocieerde dropstones in het zuiden van Ontario. Er werd intensief onderzoek verricht naar paleomagnetisme (bv. Williams & Schmidt, 1997), sedimentologie (bv. Hill et al., 2016), geochronologie (bv. Ketchum et al., 2013), biomarkers (bv. Dutkiewicz et al., 2006), chemostratigrafie (bv. Goto et al., 2013) en geochemie (bv. Sekine et al., 2011b). van de Huron Supergroep. Het bestaat uit vijf geologische groepen, van ouder naar jonger: Elliot Lake, Hough Lake, Quirke Lake, Cobalt en Flack Lake. Er zijn drie onderscheiden marien glaciale diamictiet afzettingen: van ouder naar jonger de Ramsey Lakeformatie, Bruceformatie en Gowgandaformatie. Ze worden gescheiden door interglaciale sedimentaire gesteenten en werden in detail door Miall (1983) en Young (1981a, b) bestudeerd en beschreven. De Huronische ijstijd is de oudste bekende langdurige klimaatafkoeling die de Aarde in grote mate en globaal beïnvloedde. Het viel grotendeels samen met de aanzienlijke toename van atmosferische zuurstof tijdens het Great Oxidation Event (ca. 2450-ca. 2310 Ma). Tijdens de drie glaciatieperioden van de Huronische ijstijd werden de continenten door gletsjers bedekt die zich tot lage breedtegraden uitbreidden en het zeeniveau bereikten. De laatste glaciatie (de Gowgandaformatie) eindigde ca. 2,22 miljard jaar geleden. Volgens Papineau et al. (2007) verschijnt het eerste geologische bewijs voor het Great Oxidation Event in de Huronian Supergroup na de tweede Huronische glaciale periode (Bruceformatie). Maar Cui et al. (2018) poneren dat het precieze tijdstip van de MIF–MDF-transitie onbekend blijft, door post-sedimentatieprocessen in de Onder-Huron Supergroep kan uitgewist zijn of in de Boven-Huron Supergroep kan gelegen zijn. Zij stellen dat het voorheen door Papineau et al. (2007) voorgestelde tijdsframe van de MIF–MDF-overgang niet door hun onderzoek ondersteunt wordt en niet kan gebruikt worden om het Great Oxidation Event uit de geologische context van de Huronian Supergroup af te leiden. De Huronische glaciaties werden gevolgd door een langdurig tijdsinterval met warme en vochtige broeikasomstandigheden.

Papineau et al. (2005 en 2007) analyseerden met behulp van SHRIMP gegevens van zwavelisotopen voor sulfiden afkomstig van de Huronian Supergroup. De kenschetsing van autogene sedimentaire of hydrothermale sulfiden en detritaal pyriet en hun massa-onafhankelijke en massa-afhankelijke isotopische fractioneringspatronen werden door Reuschel et al. (2013) gebruikt om de evolutie van de toename van atmosferische zuurstof te reconstrueren en om de activiteit van sulfaatreducerende Bacteria binnen het sedimentatiepaleomilieu op te sporen. Vooral de gegevens van de massa-onafhankelijke gefractioneerde zwavelisotopen wijzen erop dat het zuurstofniveau onomkeerbaar toenam na de Huronische glaciaties. De sedimentaire gesteenten van de Pecorsformatie, die de sedimentaire gesteenten van het Ramsay Lake-glaciaal bedekken, en dus jonger zijn en het eerste interglaciaal van de Huronische ijstijd vertegenwoordigen, vertonen nog altijd 'MIF-S' (mass independently fractionated sulphur isotopes of massa-onafhankelijke gefractioneerde zwavelisotopen) van kleine omvang. Daartegenover vertonen de sedimentaire gesteenten boven het tweede glaciaalniveau (Bruceformatie) enkel 'MDF-s' (mass dependently fractionated sulphur isotopes of massa-afhankelijke gefractioneerde zwavelisotopen) van grote omvang. Dit toont aan dat het niveau atmosferische zuurstof voldoende toenam om verdere MIF-S te voorkomen.

Meer atmosferische zuurstof vergrootte continentale verwering door oxidatie, verhoogde de verweringssnelheid en implementeerde waarschijnlijk meer 'voedingsstoffen' in de oceanen, wat oxygene (zuurstofproducerende) fotosynthese verder zou hebben gestimuleerd. Verder zou zulke verwering de ontbinding van continentale sulfidemineralen door oxidatie hebben geactiveerd. Dit resulteerde in een verhoogde implementatie van opgeloste sulfaat in de oceanen wat dan waarschijnlijk weer bacteriële sulfaatreductie stimuleerde. In dit opzicht wordt de grote waarde δ34S voor sulfiden van de tweede en derde glaciale en interglaciale sedimentaire formaties verondersteld het gevolg te zijn van de verhoogde microbiële omzetting van sulfaat onder variabele sulfaatconcentraties van het zeewater. Deze transitie van een MIF-zwavelisotooppatroon naar een MDF-zwavelisotooppatroon is niet enkel zichtbaar in de sedimentaire gesteenten van de Huronian Supergroup van Noord-Amerika, maar ook in de post-glaciale sedimentaire gesteenten van de Transvaal Supergroup in Zuid-Afrika (Rietfontein Diamictiet) en in Finland. Ze geven aan dat een onomkeerbare toename in atmosferische zuurstof optrad tussen de eerste (Ramsey Lakeformatie) en tweede (Bruceformatie) glacialen van de Huronische ijstijd. Volgens Pavlov & Kasting (2002) wijst het verdwijnen van de MIF-S isotopische handtekening van de sedimentaire gesteenten erop dat tijdens het Paleoproterozoïcum het niveau atmosferische zuurstof steeg van minder dan 10−5 PAL (Present Atmospheric Level: huidig atmosferisch niveau) tot meer dan 10−2 PAL. De zwavelkringloop na deze eerste stijging atmosferische zuurstof is uitsluitend geassocieerd met massa-afhankelijke zwavelisotoopfractionering en δ34S-waarden die duidelijk de activiteit van sulfaatreducerende Bacteria reflecteren. Deze vaststellingen zijn vergezeld van een schijnbaar snelle en substantiële stijging van δ¹³C gevolgd door een zachte daling naar normale waarden. Een causaal verband en precieze timing tussen de globale veranderingen in zwavel en koolstof kringlopen en de stijging in atmosferische zuurstof kan door verder onderzoek vastgesteld worden.

Periode Rhyacium (ca. 2300- ca. 2050 Ma) 
Het Rhyacium is de tweede geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Paleoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Rhyacium zich op ca. 2300 miljoen jaar geleden (2,3 Ga) (giga-annum) en de bovengrens op ca. 2050 miljoen jaar geleden (2,05 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald.

Makganyene IJstijd: een Paleoproterozoïsche snowball-Aarde 
 Ca. 2300-ca. 2200 Ma: Makganyene IJstijd. Binnen de grenzen van het tijdsinterval waarbinnen de Paleoproterozoïsche ijstijden plaatsvonden (van ca. 2,45 tot ca. 2,22 miljard jaar geleden) zou de Makganyene ijstijd kunnen gecorreleerd worden met de jongste Huronische ijstijd (2,23 Ga volgens Bekker et al., 2006), vertegenwoordigd door de Gowgandaformatie (Huron Supergroep, Ontario, Canada). Maar alle drie Huronische ijstijden (vertegenwoordigd door de Ramsey Lakeformatie, Bruceformatie en Gowgandaformatie van de Huron Supergroep) zouden ook ouder kunnen zijn dan de Makganyene ijstijd die volgens Kopp et al. (2005) ongeveer 100 miljoen jaar duurde, van ca. 2,3 tot ca. 2,2 Ga. De Zuid-Afrikaanse gedeelten (Noord-Kaap provincie, Transvaal Supergroup) van de Huronische glaciale sedimenten bevatten twee verschillende opeenvolgingen diamictische en bedekkende ¹³C-arme carbonaatafzettingen die discordant bedekt worden door een derde diamictiet, de Makganyeneformatie. Deze formatie, die op haar beurt bedekt wordt door vloedbasalt en afwisselende mangaanrijke carbonaat en ijzersteenafzettingen heeft een bijna nihil δ¹³C-gehalte. Paleomagnetische gegevens van de vloedbasalt wijzen op diep tropische paleobreedtegraden, wat het beste bewijs is voor een Paleoproterozoïsche snowballAarde tijdens de Makganyene ijstijd, dus met ijskappen van pool tot pool. Volgens Liang et al. (2006) veroorzaakten de Paleoproterozoïsche ijstijden snelle pulsen in de zuurstofproductie door de captatie tijdens een strenge snowballijstijd van grote hoeveelheden waterstofperoxide (H2O2) in de ijsmassa's die bij deglaciatie plotseling in de oceanen zouden vrijgegeven worden. Deglaciatie is de overgang van volledige glaciale omstandigheden tijdens ijstijden naar warme interglacialen die gekenmerkt worden door opwarming van de aarde en stijging van de zeespiegel als gevolg van veranderingen in het continentaal ijsvolume. Volgens Kirschvink et al. (2000) zouden de zeer mangaanrijke post-Makganyene sedimenten de finale en onomkeerbare oxidatie van de diepzee vertegenwoordigen. De volgende 1,5 miljard jaar na de Paleoproterozoïsche ijstijden werd traditioneel als volledig ijsvrij beschouwd.

Yarrabubba Impactstructuur (Murchison Domain, West-Australië): een van de oudste bekende meteorietimpacten (2,23 Ga) 

 Ca. 2229 ± 5 Ma: tijdens het Rhyacium vond een van de oudste bekende en erkende meteorietimpacten plaats, wat resulteerde in de Yarrabubba Impactstructuur met een diameter van ca. 70 km in het Murchison Domain van het Archeïsche graniet-greenstone Yilgarnkraton (West-Australië). Erickson et al. (2020) bepaalden het precieze impactmoment op 2229 ± 5 Ma door U-Pb-datering van monazietkristallen uit het impactgebied. Deze kristallen werden door de schokimpact geherkristalliseerd. Het impactmoment verschuift de ouderdom van de oudste bekende en erkende meteorietkrater tweehonderd miljoen jaar terug in de geologische tijd. De ouderdom van de Yarrabubba Impactstructuur valt samen met de afzetting van de Zuid-Afrikaanse Rietfontein Diamictiet tijdens het jongste Paleoproterozoïsche glaciaal (periode Siderium). Numerieke impactsimulaties tonen aan dat een meteorietimpact in een continentale gletsjer resulterend in een krater met een diameter van 70 km, tussen 8,7 × 1013 tot 5,0 × 1015 H2O onmiddellijk in de atmosfeer kon injecteren. Deze simulaties leveren schattingen op van de hoeveelheid impactgerelateerde waterdamp voor modellen in het onderzoek naar de beëindiging van de Paleoproterozoïsche glaciaties en leggen de nadruk op de mogelijke rol van meteorietimpacten in wijzigingen van het klimaat. Te Yarrabubba is geen cirkelvormige inslagkrater bewaard gebleven, maar de structuur bevat een ellipsvormige aeromagnetische anomalie bestaande uit een gebied met een gelijkmatige laagmagnetische intensiteit dat ongeveer 20 km noord-zuid bij 11 km oost-west meet. De huidige dagzoom van de impactstructuur heeft een diep erosieniveau want er komen geen impactbreccies, noch topografische resten van een kraterrand of centrale opstuwing voor. Daarom werd de magnetische anomalie met een diameter van 20 km als het restant van de diep begraven centrale opstuwing van de structuur geïnterpreteerd. Deze centrale opstuwing vertegenwoordigt een inslagkrater waarvan de initiële diameter 70 km bedroeg. De belangrijkste gesteenten in de Yarrabubba structuur zijn granitoïden bekend als de Yarrabubba monzograniet. Monzogranieten zijn biotiet granitische gesteenten die als het finale fractioneringsproduct van magma beschouwd worden. Ze zijn karakteristiek felsisch, licht peralumineus en bevatten ilmeniet, titaniet, apatiet en zirkoon als secundaire mineralen. Identificatie van shatter cones en geschokte kwarts in de monzograniet van Yarrabubba bevestigde de impactoorsprong van de structuur. De impactstructuur ligt midden op een grote dagzoom granofier bekend als 'Barlangi Granofier' dat geïnterpreteerd werd als een impact-gegenereerd gesmolten gesteente. De Barlangi Granofier heeft dike-achtige aanhangsels granofierontsluitingen die tot 3 km van het centrum van de structuur uitstralen, en wordt, eerder dan een vlakke kratervullende gesmolten gesteenteplaat, beschouwd als een ganggesteente dat de Yarrabubba monzograniet langs breuken intrudeerde. Radiometrisch bepaalde ouderdom van gesteenten wijst op het samenvallen van de Yarrabubba impact ca. 2229 miljoen jaar geleden met het einde van glaciale omstandigheden ongeveer 2225 miljoen jaar geleden, zoals vastgesteld in de Rietfontein diamictiet, wat verder onderzoek naar de invloed van meteorietimpacten op het klimaat kan aansporen.

Paleosols en evolutie van het niveau atmosferische zuurstof in de loop van de geologische geschiedenis 
 Ca. 2200–ca. 2000 Ma: Om de evolutie van het niveau atmosferische zuurstof in de loop van de geschiedenis van de Aarde te reconstrueren hebben een aantal onderzoekers de chemische profielen van paleosols gebruikt (bv. Ohmoto, 1996). Holland et al.(1998) onderzochten in de negentiger jaren zes paleosols die tussen 2,75 miljard en 450 miljoen jaar geleden gevormd werden. Deze paleosols zijn onder meer de Hokkalampi paleosol in Noord-Karelië (Oost-Finland, Fennoscandinavisch Schild), de Ville Marie paleosol in Québec (Canada, Huronian Supergroup), de Hekpoort paleosol in Zuid-Afrika (Transvaal Supergroup) en de Wolhaarkop paleosol of Drakenstein paleosol in Griqualand West (Zuid-Afrika, Kaapvaalkraton). Ze stelden vast dat de chemische profielen van deze paleosols op een drastische toename van de partiële druk van atmosferische O2 (pO2) wijzen van ≤ 0,002 tot ≥ 0,03 atm tussen 2,2 en 2,0 miljard jaar geleden (Holland, 1994). Analyse van de Ville Marie paleosol (2,38-2,22 Ga) door Rainbird et al. (1990) en van de Hokkalampi paleosol (2,44-2,2 Ga) door Marmo (1992) gaven dubbelzinnige resultaten met betrekking tot de partiële druk van atmosferische O2 (pO2). Verlies van ijzer tijdens erosie van de Hekpoort paleosol (2,25-2,2 Ga) (Button, 1979) wijst erop dat atmosferische pO2 vóór 2,2 miljard jaar geleden minder bedroeg dan 8 × 10−4 atm. De aanwezigheid van bedekkende red beds op de Hokkalampi,- Ville Marie,- en Hekpoort paleosols suggereert dat er rond ongeveer 2,2 miljard jaar geleden een onbekende maar aanzienlijke hoeveelheid zuurstof in de atmosfeer was. Verlies van ijzer was verwaarloosbaar tijdens de vorming van de Drakenstein paleosol (2,2-2,0 Ga) (Wiggering & Beukes, 1990) en Wolhaarkop paleosol (2,2-2,0 Ga) (Holland & Beukes, 1990) en tijdens de vorming van alle jongere paleosols die door Holland & Rye (1998) bekeken werden. Sinds ergens tussen 2,2 en 2 miljard jaar geleden is atmosferische pO2 dus waarschijnlijk ≥ 0,03 atm geweest. Ohmoto (1996) onderzocht de chemische eigenschappen van twaalf paleosols, in ouderdom variërend van 2,9 tot 1,8 miljard jaar, en besloot dat de chemische profielen aantonen dat atmosferische pO2 tijdens de laatste drie miljard jaar geologische geschiedenis niet beduidend wijzigde.

Eburneaanse orogenese (Baoulé-Mossi gebied, West-Afrika) 
 Ca. 2200-ca. 2000 Ma: Eburneaanse orogenese. De Eburneaanse gebergtevorming (orogenese) in West-Afrika (Gabon, Congo, Kameroen) verwijst naar alle tektonische, metamorfe en plutonische processen die het zuidelijke deel van het West-Afrikaanse kraton (het Baoulé-Mossi gebied) beïnvloedden. De gebergtevorming is het resultaat van de continentale collisie tussen het Congokraton en het São Franciscokraton. Het Congokraton vormt met het Kaapvaalkraton, het Tanzaniakraton, het West-Afrikakraton en het Zimbabwekraton het huidige Afrikaanse continent. De Eburneaanse orogenese wordt als een overschuiving (fold-thrust belt) beschouwd. Het Palaeoproterozoïsche Baoulé-Mossi gebied bestaat vooral uit uitgestrekte, afwisselende graniet-greenstoneprovincies verbonden door kratonische schuifzones die overeenkomsten vertonen met het Archeïsche Kénéma-Mankraton (Guinea). Het West-Afrikaanse kraton geeft de gelegenheid om de evolutie van geologische processen op de Archeïsche-Palaeoproterozoïsche overgang te bestuderen en te vergelijken met huidige processen. Het kraton vertegenwoordigt de eerste fase van gebergtevorming in een periode van globale orogenese tussen 2,1 en 1,8 miljard jaar geleden. Tijdens deze periode werd het supercontinent Columbia (ook nog foutief 'Nuna' of 'Nena' genoemd) gevormd. Gedurende minstens honderdvijftig miljoen jaar was het gehele Baoulé-Mossi gebied onderhevig aan voortdurende magmatische activiteit dat nogal verschilde in het oostelijke tegenover het westelijke gedeelte van het gebied. Deze verschillen komen tot uiting in een westwaartse migratie van de magmatische activiteit, het ophouden van deze activiteit ca. 2050 Ma in het meest westelijke deel en ca. 2100 Ma in het meest oostelijke deel. Het Baoulé-Mossi gebied werd gevormd door de accretie (het 'samengroeien') van twee grote blokken aardkorst.

Hekpoortformatie (Waterval Onder, Zuid-Afrika): Diskagma buttonii, het oudste bekende landorganisme (2,2 Ga) 

 Ca. 2200 Ma: In oppervlaktehorizonten van een vertisolpaleosol in de 2,2 miljard jaar oude (2,2 giga-annum of 2,2 Ga) Hekpoortformatie nabij Waterval Onder (Zuid-Afrika) werden plaatselijk veelvuldig voorkomende 0,3 tot 1,8 mm grote urnvormige fossielen ontdekt. Zoals de omvattende matrix zijn de fossielen gemetamorfoseerd tot groenschistfacies. Niettegenstaande deze metamorfose bevatten de fossielen 0,04 % organische koolstof. De isotopensamenstelling (δ¹³C) is −25,6 ± 0,08 ‰. De organische contouren van de fossielen worden geaccentueerd door geherkristalliseerde berthieriete en donkere oxiden. De chemische samenstelling van de paleosol wijst op een gematigd vochtig klimaat met een gemiddelde jaarlijkse temperatuur van 11,3 ± 4,4 °C en gemiddelde jaarlijkse neerslag van 1489 ± 182 mm. Gerelateerde paleosols wijzen op 0,9 tot 5 % atmosferische O2 en op een atmosferische CO2 van 6640 ppm (0,6%). De fossielen werden in 2013 door de Australische paleontoloog Gregory Retallack beschreven, benoemd als Diskagma buttonii Retallack (2013) en taxonomisch geplaatst in het Rijk schimmels (Fungi), stam Glomeromycota, orde Archaeosporales, geslacht (genus) Diskagma en soort (species) (en typesoort) Diskagma buttonii Retallack (2013). De best bewaard gebleven specimina hebben de vorm van een urn met een bekervormige top. Het holle en ellipsvormige inwendige bevatte, in tegenstelling tot de donkere omvattende matrix, geen donker opvulmateriaal. Onder de bekervormige top is de urn gesloten. Onderzoek van honderden specimina met behulp van dunne slijpplaatjes matrix wijst op beduidende variatie in groei en verval. De bekervormige top bevatte vezelvormige structuren waarvan door herkristallisatie van de omvattende matrix de precieze aard onzeker is. De basis van de holle urnen bestaat uit een systeem van holle buisjes die over de paleosol lopen en de urnen in groepen verbinden. De wanden van de urnen vertonen verspreide stekelige of buisvormige verlengingen. Reproductieve structuren zijn onbekend. Door de ondoorzichtigheid van de matrix, de kleine afmetingen van de fossielen en hun driedimensionale structuur was voor beeldvorming computertomografie nodig waarbij van een cyclotronbron gebruik gemaakt werd. Voor sommige onderzoekers is Diskagma buttonii een problematisch fossiel dat benoemd werd vooraleer de biologische verwantschappen begrepen werden. Afmetingen en complexiteit geven aan dat het een graad van cytoskeletale complexiteit had zoals bij Eukaryota. Met een ouderdom van 2,2 miljard jaar is Diskagma buttonii ca. honderd miljoen jaar ouder dan de tweede oudste (bekende) Eukaryoot, Grypania spiralis Walter, Oehler & Oehler (1976), uit het Rhyacium van de Negaunee IJzerformatie te Michigan (VS), en veel ouder dan de moleculaire klokschattingen voor Eukaryota op 1,6 miljard jaar (overgang era's Paleoproterozoïcum-Mesoproterozoïcum). De oudste bekende Fungi vóór de ontdekking van Diskagma buttonii hebben een ouderdom van 1,5 miljard jaar en de moleculaire klokschattingen voor dit Rijk liggen rond de 1,1 miljard jaar. De afmetingen en holle vorm zijn vergelijkbaar met nu levende korstmossen (Rijk Fungi) zoals Geosiphon (Stam Glomeromycota) en Cladonia (Stam Ascomycota), maar een bekervormige top met vezelvormige structuren komen bij deze geslachten niet voor. Geosiphon is endosymbiotisch met de fotosynthetiserende Cyanobacterie Nostoc. Diskagma buttonii leefde in een periode waarin de oceanen en de atmosfeer een aanzienlijke toename van de hoeveelheid zuurstof kenden (Great Oxidation Event) vergeleken met het voorgaande eon Archeïcum. Indien in de centrale holte van Diskagma buttonii, zoals bij Geosiphon, een fotosymbiont (een fotosynthetiserende endosymbiont) leefde, is het mogelijk dat het organisme bijdroeg tot de zuurstofvorming en de zuurstofopslag in de Paleoproterozoïsche atmosfeer. Alhoewel er geen zekerheid over de biologische verwantschappen bestaat leveren de fossielen van Diskagma buttonii bewijs voor heel vroege levensvormen op het land en voor de algemene morfologie van dit vroege landleven. Met een ouderdom van 2,2 miljard jaar (2,2 Ga) was het groter dan de gelijktijdig levende marine micro-organismen van de Gunflint Chert in Ontario (Canada) en complexer dan de kolonievormende Stromatolieten. Een nauw verwant geslacht is Horodyskia (rijk Fungi, stam Glomeromycota, orde Archaeosporales, familie Geosiphonaceae) dat voorkomt in Noord-Amerikaanse, West-Australische en Zuid-Chinese siliciclastische gesteenten met een ouderdom van 1,5 miljard (1,5 Ga) (periode Calymmium) tot 900 miljoen jaar (900 Ma) (periode Tonium).

Francevilleformatie (Zuidoost-Gabon, West-Afrika): kolonievormende multicellulaire organismen of pseudofossielen ? 
 Ca. 2100 Ma: in zwarte leisteen van de Francevilleformatie (Franceville B formatie) (FB2) die dagzoomt nabij de stad Franceville in Zuidoost-Gabon (Afrika) komen centimetergrote structuren voor die door El Albani et al. (2014) als georganiseerde populaties kolonievormende organismen beschouwd worden die leefden in een zuurstofrijk marien ecosysteem. Deze gestructureerde gepyritiseerde macrofossielen hebben verschillende afmetingen en vormen zoals stokvormig, gelobd en langwerpig. Er zijn ook talrijke niet-gepyritiseerde schijfvormige macrofossielen en acritarchen met organische wanden. Een combinatie van sedimentaire analyse, geochemie en microtomografie onderstelt een biota dat vroeg tijdens de diagenese fossiliseerde. Het verschijnen van deze biota volgt op een toename van atmosferische zuurstof, wat correleert met het idee dat dit laatste de evolutie en ecologische uitbreiding van complex macroscopisch leven mogelijk maakte. Meldingen van Paleoproterozoïsche macrofossielen zijn controversieel zodat grote onzekerheid over de aard van zulke resten blijft bestaan. Maar Volgens El Albani et al. (2014) werpen de vondsten in de zwarte leisteen van Franceville nieuw licht op de evolutie van macroscopische muliticellulaire organismen. De vermoedelijke biologische oorsprong werd getest met behulp van niet-invasief structureel onderzoek gecombineerd met δ34S-analyse ter verheldering van het proces van pyritizatie. Het onderzoek van Albani et al. besloot dat de structuren voldoen aan de algemeen aanvaarde criteria voor biogeniciteit (van organische aard) en zijn dus waarschijnlijk fossielen van organismen die zich mogelijk op een evolutionair pad richting het verschijnen van muliticellulaire macro-organismen bevonden.

Uitgebreid onderzoek van de Franceville B formatie leidde tot het onderscheiden van minstens vijfenveertig fossielhoudende niveaus zwarte leisteen en het verzamelen van meer dan vierhonderd specimina. El Albani et al. waren er zich bij hun onderzoek van bewust van de potentieel verstorende en misleidende effecten van sommige diagenetische (bv. de groei van concreties) en sedimentaire (bv. de binding van sedimenten door microbiële matten) processen waardoor macroscopische structuren kunnen ontstaan. Het nagaan van de wijze van vorming en de oorsprong is dus cruciaal. De fossielhoudende leisteen is vijf meter dik. De bedekkende Franceville C formatie bevat vooral stromatolitische chert en dolomiet wat op een sedimentatiepaleomilieu met ondiep marien zuurstofrijk water wijst. Alle specimina zijn afkomstig uit fijngelaagde delen van de leisteenlagen. Tussen de lagen fossielhoudende leisteen bevinden zich dunne lagen zandsteen waarin zich geen macrofossielen bevinden. Analyse van het lithofacies toont de afwezigheid aan van beddingparallelle microbiële matten doorheen het volledig fossielhoudend profiel, rustige sedimentatie en ontbreken van herwerking. De macrofossielen komen zonder beduidende overlapping verspreid op de gesteente-oppervlakken voor.

De leisteen bevat vele dunne sedimentlaagjes die de specimina omgeven, wat erop wijst dat de specimina al aanwezig waren voordat compactie door bedekkend sediment optrad. De meeste fossielen zijn gedeeltelijk tot volledig gepyritiseerd, maar sommige komen slechts als indrukken voor in het sediment. Andere zijn bedekt met ijzeroxiden ten gevolge van pyrietoxidatie. Er zijn twee hoofdcategorieën vermeende macrofossielen: niet-gepyritiseerde ronde schijven op het oppervlak van de leisteen en gepyritiseerde gelobde en ogenschijnlijk verwante langwerpige vormen. De fossielhoudende niveaus kunnen meerdere morfotypen bevatten. Vooral niet-gepyritiseerde of licht gepyritiseerde schijfvormige morfotypen komen tezamen met gepyritiseerde specimina voor. Soms bevinden er zich per vierkante meter meer dan veertig specimina. Het gelobde morfotype is het meest voorkomende (ca. 40%). De langwerpige en schijfvormige specimina maken beide ongeveer 30% van het fossielenbestand uit. Naar de top van de fossielhoudende lagen, waar zandige en siltige lagen meer algemeen voorkomen, neemt de dichtheid van de specimina af, wat doet veronderstellen dat grotere hydrodynamische energie en ondieper water minder gunstig waren voor fossilisatie. De gelobde specimina variëren van langwerpig tot bijna isodiametrisch en hebben verschillende afmetingen; lengte ca. 7 tot 170 mm, breedte ca. 5 tot 70 mm en dikte ca. 1 tot 10 mm.

El Albani et al. beschreven de fossielen als afkomstig van kolonievormende organismen die mogelijk verwant zijn met microbiële matten vormende Eukaryota, maar die verschillend zijn van alle bekende structuren in het fossielenbestand. Zij wijzen op de complexiteit van de fossielen en op de aanwezigheid van steraan als suggestief voor een mogelijke Eukaryote identiteit. De paleontologen Philip Donoghue en Jonathan Antcliffe van het Department of Earth Sciences van de Universiteit van Bristol (Bristol, Groot-Brittannië) pleitten in Nature (2010) in afwachting van verder bewijs voor een meer conservatieve benadering vooraleer de biota van Franceville als Eukaryota te beschouwen. Maar de paleontoloog Adolf Seilacher van Yale (New Haven, Connecticut, V.S.) interpreteert de 'fossielen' niet als afkomstig van organismen, maar als pseudofossielen gevormd door anorganische pyriet. El Albani et al. (2014) trekken Seilachers interpretatie uitdrukkelijk in twijfel omdat zowel gepyritiseerde als niet-gepyritiseerde indrukken van de fossielen, evenals licht gepyritiseerde vormen, bewaard bleven en omdat de structuren in één keer, op hetzelfde moment als het sediment, gevormd werden. Dit wordt aangetoond door de uniforme verdeling van zwavelisotoop ratio's. De biota van Franceville ontbreekt in de zwarte leisteen die zich er boven bevindt, wat El Albani et al. aan uitsterven wijten. De biota werd gevormd tijdens het Great Oxidation Event (GOE) en verdween weer als gevolg van mariene anoxie tijdens een daling van het zuurstofniveau gedurende het Lomagundi–Jatuli Event (LJE) tussen 2,3 en 2,1 Ga. Indien de structuren van de Francevilleformatie werkelijk fossielen zijn, dan vertegenwoordigen deze het oudste bekende experiment op weg naar meercellige organismen.

Natuurlijke kernreactoren van Oklo (Zuidoost-Gabon, West-Afrika) 

 Ca. 2100 Ma : Van 1972 tot 1988 werden in 2,1 miljard jaar oude uraniumafzettingen in een sedimentaire opeenvolging van het Franceville Bekken te Oklo en te Bangombé (Zuidoost-Gabon, West-Afrika) meer dan vijftien natuurlijke reactoren ontdekt. De stratigrafische kolom in het Franceville Bekken is een opeenvolging van vijf formaties die samengesteld zijn uit conglomeraten, zandsteen en zwarte leisteen, uit detritische sedimenten en aan de top uit chemisch en vulkanoklastisch materiaal. De zwarte leisteen met een zeer hoog gehalte organische koolstof (tot 15%) is het brongesteente geweest voor koolwaterstof, waardoor het Franceville Bekken een zeer hoog petroleumpotentieel kreeg met olievelden in petroleumvallen, de oudst bekende ter wereld. De ontdekking van grotere meercellige organismen in de zwarte leisteen wijst op het voorkomen van gediversifieerde biota die waarschijnlijk aan de oorsprong liggen van het hoge petroleumpotentieel van het Franceville Bekken.

De circulatie van uranium in het Franceville Bekken werd veroorzaakt door de toename van atmosferische zuurstof tijdens het Rhyacium, waardoor het uranium beter oplosbaar werd in het diagenetische water dat circuleerde door een netwerk van breuken, die karakteristiek zijn voor de zandsteen-conglomeraat formatie in het Franceville Bekken. Uranium in de vorm van uraninietinclusies is nauw geassocieerd met organische materie dat een belangrijke reducerende rol speelde bij de neerslag van het uranium. De uraniumafzetting van Oklo is de oudste bekende hooggradige uraniumafzetting in een sedimentaire opeenvolging en kan beschouwd worden als een oud koolwaterstofveld voordat het een uraniumafzetting werd.

Het verklaren van de omstandigheden waaronder te Oklo een natuurlijke kernreactor ontstond is niet eenvoudig. Het onderzoek van Bentridi et al. (2011) legt uit dat twee tegenovergestelde chemische en fysische processen de opstart van de kernsplijtingreacties veroorzaakten, nl. progressieve verarming van 235U en uraniumverrijking. Geavanceerde fysische, geologische en geochemische onderzoeken werden uitgevoerd om te achterhalen onder welke fysische en geologische omstandigheden natuurlijke kernsplijtingreacties spontaan konden opstarten in een natuurlijke omgeving, om het effect te bepalen van zulke reacties op de omgevende gesteenten en om informatie te bekomen over het gedrag van actinoïden en splijtingproducten die voor een lange periode in een geologische omgeving opgeslagen werden. Omdat deze fossiele reactoren goed bewaard zijn gebleven en door hun hoge opslagcapaciteit van actinoïden, fissiogene rare earth elements (REE) en vele afgeleiden van splijtingproducten, is de locatie te Oklo een uniek voorbeeld van een natuurlijke (geologische) opslagplaats van hoogradioactief afval.

Megascopische algen uit de 2,1 miljard jaar oude Negaunee Ironformatie (Michigan, V.S.) 
 Ca. 2100 Ma : Honderden megascopische specimina spiraalvormig opgerolde, koolstofhoudende fossielen, gelijkend op Grypania spiralis (Walcott, 1899), werden ontdekt in de 2,1 miljard jaar oude (2,1 Ga) Onder-Negaunee Ironformatie (Upper-Menominee Group, Marquette Range Supergroup) bij de Empire Mine in de buurt van Marquette in Noord-Michigan (Grote Merenregio en middenwesten van de V.S.). Dit voorkomen van Grypania gaat zevenhonderd miljoen tot 1 miljard jaar terug in de geologische tijd ten opzichte van fossielen van Grypania die aangetroffen werden op reeds langer bekende Laat-Proterozoïsche vindplaatsen in Montana (1,3 Ga, Belt Supergroup), Noord-China (Gaoyuzhuangformatie van Tianjin) en Oost-India (Rohtasformatie, Semri Group, Vindhyan Supergroup te Bihar). Omdat Grypania een fotosynthetische alg (Algae is de oude wetenschappelijke naam) blijkt geweest te zijn, plaatst de ontdekking van dit genus de oorsprong van organeldraagende eukaryotische cellen vóór 2,1 miljard jaar geleden. De Negaunee Ironformatie en de gecorreleerde Biwabikformatie werden op 2110 ± 52 Ma radiometrisch gedateerd met behulp van isochrone Sm-Nd-isotopen.

Grypania spiralis was een lang, draadvormig organisme dat spiraalsgewijs of spiraalsgewijs-kronkelig of gekruld-kronkelig opgewonden was. Sommige exemplaren worden als slechts licht gekronkelde, langgerekt geknikte of bijna rechte linten in het gesteente aangetroffen. Grypania werd maximum ongeveer een halve meter lang en had een diameter tot 2 mm. Doorgaans is het gepreserveerd als onvertakte, lintachtige films of afdrukken op het oppervlak van de afzettingen waar het aangetroffen wordt. Maar in India ontdekte men een uniek exemplaar dat niet samengedrukt is en dat laat zien dat Grypania bij leven een cirkelvormige doorsnede had. Begin- en uiteinden van het lichaam komen zelden voor en zijn afgerond. Goed gefossiliseerde exemplaren uit China vertonen overdwarse markeringen die het best kunnen worden geïnterpreteerd als de sporen van spiraalvormige elementen binnenin de wand van het organisme. De spiraalvormige morfologie van Grypania lijkt dus het gevolg te zijn geweest van intensieve kronkeling die tijdens het leven en in de dood gehandhaafd werd met behulp van spiraalvormige filamenten in de lichaamswand. Dientengevolge zijn fossielen van Grypania bijna altijd gepreserveerd als samengedrukte spiraalvormige spoelen, kronkelige linten of geknikte linten ('cuspaat'). Walter et al. beschouwde de geknikte linten als specimina die door stromingen waren uitgerekt. Hierom hypothetiseert men dat Grypania tijdens het leven sessiel was.

De exemplaren Grypania spiralis uit de Negaunee Ironformatie werden ontdekt in dunne lagen magnetiet/carbonaat/silicaat/chert in de silicaathorizont van de Empire Mine. De fossielen bevinden zich aan de basis en aan de top van 1 tot 10 mm dikke magnetietrijke lagen. Ze zijn talrijk en koolstofhoudend en kunnen in twee hoofdtypen onderverdeeld worden : opgerolde, dunne filamenten die gelijkenis vertonen met de Grypania spiralisspecimina van Montana en opgerolde, dikkere vormen die een nieuw geslacht of een nieuwe soort kunnen vertegenwoordigen. De dunnere vormen zijn vlakke gebogen of opgerolde, gelijkmatig brede filamenten met een lengte tot 90 mm en een breedte van 0,7 tot 1,1 mm. Vele specimina werden gefossiliseerd als strak gewonden spoelen van drie of minder windingen. Maar op sommige sedimentoppervlakken liggen de filamenten in bochtige, onregelmatige of geknikte curves. Sommige sedimentoppervlakken zijn bedekt met fragmenten van vele verschillende grootten. De spoelen zijn van 5 tot 30 mm in gemiddelde diameter, zijn van verschillende afmetingen op hetzelfde oppervlak en zijn typisch ovaalvormig als gevolg van post mortem vervorming. Begin- en uiteinden van het lichaam zijn afgerond, behalve in die specimina waarbij ze duidelijk gescheurd zijn. De dikkere vormen hebben een breedte van ongeveer 1,5 mm, zijn tot ca. 30 mm lang en zijn strakker spoelvormig opgerold dan de dunnere vormen. De spoelen van de dikkere vormen meten 5 tot 9 mm in diameter. Ze zijn in andere opzichten niet duidelijk verschillend van de dunnere vormen. Geen van beide typen vertoont sporen van dwarsmarkeringen.

Grypania wordt als een waarschijnlijke eukaryote alg beschouwd vanwege zijn complexiteit, structurele rigiditeit en grote omvang en heeft geen levende verwanten. Fossiele spiraalvormige Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) zoals Spirellus en Obruchevella zijn wijdverspreid tijdens het Boven-Proterozoïcum en Onder-Cambrium (eon Fanerozoïcum, era Paleozoïcum), maar zelfs de uitzonderlijk grote Cambrische Spirellus is veel kleiner dan Grypania. Het is even onwaarschijnlijk dat Grypaniafossielen de verlaten omhullingen zijn van zeer grote sulfide-oxiderende bacteriën (geslacht Beggiatoa), zoals is gesuggereerd voor Laat-Proterozoïsche koolstofhoudende macrofossielen van het geslacht Vendotaenia. De grootste bekende bacteriële omhulsels meten een halve mm in diameter en zijn smaller dan grote specimina Grypania. Ze missen echter een opgerolde morfologie, afgeronde uiteinden en dwarsstructuren. Dat Grypania een cluster van bacteriële of cyanobacteriële filamenten zou zijn, zoals bij onder meer Nostockolonies, kan eveneens verworpen worden omdat Nostockolonies de structuren die een opgerolde morfologie mogelijk maken, zoals bij Grypania, missen. De beste moderne analoog voor Grypania is eventueel de zeer grote eencellige groene alg Acetabularia (familie Dasycladaceae, orde Dasycladales, klasse Ulvophyceae, stam Chlorophyta, clade Viridiplantae, domein Eukaryota).
Concreet wordt Grypania beschouwd als een sessiele eukaryote alg die mogelijk eencellig was, maar meer waarschijnlijk meercellig of meerkernig. Weinig eenkernige organismen hebben het cytoplasmatische volume (1,5 ml) van Indiase exemplaren van Grypania uit de Rohtasformatie. Grypania had geen duidelijke moderne tegenhanger en kan tot een uitgestorven groep algen behoren. Omdat het waarschijnlijk ademde had het minstens 1% van het huidige atmosferische niveau (present atmospheric level of PAL) aan zuurstof nodig om te kunnen overleven, wat aangeeft dat zuurstof al geruime tijd een belangrijk bestanddeel vormde van de aardatmosfeer ten tijde van de afzetting van de Negaunee Ironformatie.

Supercontinent Columbia (wereldomvattend) 
 Ca. 2100-ca. 1800 Ma : Lithostratigrafische, tectonothermale, geochronologische en paleomagnetische gegevens van 2,1-1,8 miljard jaar oude (2,1 tot 1,8 Ga) orogenese door continentale collisie en gerelateerde kratons van over de hele wereld wijzen erop dat deze orogenese verbindingen tot stand bracht tussen Zuid-Amerika en West-Afrika, West-Australië en Zuid-Afrika, Laurentia en Baltica, Siberia en Laurentia, Laurentia en Centraal-Australië, Oost-Antarctica en Laurentia en Noord-China en Indië. Volgens Zhao et al. wijzen deze verbindingen op de aanwezigheid van een Paleoproterozoïsch supercontinent, genaamd Columbia. In dit supercontinent, dat bijna alle continentale blokken bevatte, werden Archeïsche tot Paleoproterozoïsche kratonische blokken door wereldomvattende 2,1 tot 1,8 miljard jaar oude orogene gordels samengevoegd.

Het bestaan van Columbia, ook nog foutief 'Nuna' of 'Nena' genoemd, werd voor het eerst voorgesteld door Rogers en Santosh in 2002. Zij stelden de naam Columbia voor voor een supercontinent dat bestond vóór het supercontinent Rodinia en kozen deze naam omdat doorslaggevend bewijs voor Columbia geleverd werd door het verband tussen het Columbiagebied van Noord-Amerika (in de staat Washington) en Oost-Indië. Van noord naar zuid wordt het supercontinent op het breedste deel op ongeveer 12.900 km geschat. De oostelijke kust van Indië was vastgehecht aan westelijk Noord-Amerika, met Zuid-Australië aanleunend tegen Westelijk Canada. In dit tijdperk was het grootste deel van Zuid-Amerika zodanig geroteerd dat de westelijke rand van het huidige Brazilië op één lijn lag met het oosten van Noord-Amerika en een continentale rand vormde die zich tot de zuidelijke rand van Scandinavië uitstrekte. Nadat ca. 1,82 miljard jaar geleden de vorming van het supercontinent voltooid was, onderging het tot ca. 1,5 miljard jaar geleden een subductiegerelateerde groei door accretie aan sleutelposities van continentale randen, waardoor in dat tijdsinterval een grote magmatische accretiegordel langs de huidige zuidelijke rand van Noord-Amerika, Groenland en Baltica gevormd werd.

Ongeveer 1,5 tot 1,35 Ga begon Columbia uiteen te vallen ten gevolge van continentale rifting langs de westelijke rand van Laurentia (Belt-Purcell Supergroup), de zuidelijke rand van Baltica (Telemark Supergroup), de noordwestelijke rand van Zuid-Afrika (Kalahari Copper Belt), de noordelijke rand van het Noord China Block (Zhaertai-Bayan Obo Belt), de zuidoostelijke rand van Siberia (Meso- en Neoproterozoïsche aulacogenen) en langs de oostelijke rand van Indië (de rivieren Mahanadi en Godavari). Het uiteenvallen ging gepaard met uitgebreide anorogene magmatische activiteit, waardoor anorthosiet-mangeriet-charnockiet-graniet (AMCG) opeenvolgingen in Noord-Amerika, Amazonia, Baltica en Noord-China gevormd werden. De anorogene magmatische activiteit hield aan totdat Columbia rond ongeveer 1,3 to 1,2 miljard jaar geleden volledig uiteen gevallen was. De inplanting van de 1,27 miljard jaar oude Mackenzie dykes en de 1,24 miljard jaar oude Sudbury mafische dikeclusters in Canada, markeren dit tijdstip. Onder meer de dikecluster van het eiland Galiwinku in Noord-Australië en de dikecluster van het Finse Satakunta-Ulvö in Fennoscandië zijn nog enkele voorbeelden van dikeclusters die in verband gebracht worden met de extensietektoniek van het uiteenvallen van Columbia. De fragmenten van het uiteengevallen supercontinent werden tussen 1,2 miljard en 1 miljard jaar geleden (tijdens het Stenium) weer samengevoegd tot het supercontinent Rodinia.

Periode Orosirium (ca. 2050-ca. 1800 Ma) 
Het Orosirium is de derde geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Paleoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Orosirium zich op ca. 2050 miljoen jaar geleden (2,05 Ga) (giga-annum) en de bovengrens op ca. 1800 miljoen jaar geleden (1,8 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald. De laatste honderd miljoen jaar van de periode was een interval met intensieve orogenese op nagenoeg alle toenmalige continenten.

Vredefort Impactstructuur (Witwatersrand Bekken, Zuid-Afrika) 
 Ca. 2023 ± 4 Ma: Een meteoriet met een mogelijk zuidzuidoost-noordnoordwest traject slaat in op de Aarde in de buurt van de locatie van de huidige Zuid-Afrikaanse stad Vredefort in het Witwatersrand Bekken en veroorzaakt een schokgolf die doorgegeven wordt naar de geïmpacteerde gesteenten en terug naar het impacterende lichaam. Gesteente wordt straalsgewijs vanuit het inslagpunt weggeslingerd (ejecta). Met het afnemen van de extreme schokgolfdruk wordt meer en meer Aards gesteente en materiaal van de meteoriet gebroken, gesmolten en verdampt. Gedurende dit impactstadium worden pseudotachyliete gesteenten en shatter cones gevormd. Uitdieping door de impact en verplaatsing van materiaal langs de wanden van de tijdelijke inslagkrater vond plaats in een straalsgwijs groeipatroon. De primaire schokgolf degradeerde naar een elastische drukgolf die zich verder verplaatste buiten de tijdelijke krater. Het breken van de geïmpacteerde gesteenten werd door rekdruk voortgezet en cataclistische deformatie door de uitwaaierende elastische drukgolf. Granietbreccie en granofiere gesteenten bevinden zich onder de maximum penetratiediepte van de meteoriet. De ejecta vertegenwoordigen verschillende niveaus van inslagmetamorfose. Vóór de vorming van een scharnierzone en vóór het bereiken van de maximale straalsgewijze groei van de impactstructuur wordt een opwaartse beweging (uplift) van granitisch gesteente opgestart, later resulterend in een dome die de Vredefort Dome wordt genoemd. Het terugstuiten van de geïmpacteerde gesteenten begon bij de lager gelegen delen van de kraterwanden waardoor een deel van de bodem van de tijdelijke krater en delen van de centrale naar beneden gedreven kegel geïsoleerd werden. Na het bereiken van de top van hun traject vielen de ejecta onder invloed van de zwaartekracht naar de Aarde. Een door opeenhoping van strata te hoge en daardoor onstabiele centrale uplift stortte in. Perifere blokken vielen naar binnen en de fel gebroken tijdelijke kraterwand en rand stortten in de ringvormige trog van de krater rond de centrale uplift. Door de zeer fragmentarische staat van de kraterrand ging deze als afzonderlijke structuur tijdens de instorting waarschijnlijk verloren. Ejecta, smelten, breccie en kleine blokken van de scharnierzone en de bovenste gedeelten van de krater vallen, worden vermengd en accumuleren uiteindelijk op de flanken van de uplift in breuken en in de perifere depressie. Verder van het centrum van de inslagkrater was de kinetische energie kleiner en de instorting minder chaotisch. Structurele materieverplaatsingen in de finaal gevormde inslagkrater gebeurden op geringe diepte en in het centrum sterk in opwaartse richting. Voor impactkraters die voldoende diep zijn vergeleken met de plaatselijke dikte van de aardkorst kan een beduidende opwelling van compact mantelmateriaal onder de centrale uplift optreden. De centrale uplift stortte in tot onder het oorspronkelijk oppervlak en er vond verdere uitdieping van de perifere depressie plaats.

Na de afzetting van post-impact fall out, dat niet langer voorkomt in het Vredefortgebied, en vóór de afzetting van de bedekkende Karoo Supergroupsedimenten uit de perioden Carboon tot Perm, was erosie van ongeveer acht tot tien kilometer gesteente nodig om te komen tot de huidige geomorfologie van de Vredefortstructuur. Het huidige erosieniveau opent een zeldzaam venster op de diepere structuur van een complexe inslagkrater met dagzomende gesteenten die aangetroffen werden onder het niveau van de smeltplaat, en mogelijk op of onder de kraterbodem. Deze dagzomende gesteenten zijn onder meer door de inslag verstoorde gesteentemassa's, pseudotachyliete breccie en resten van de impactsmelt die voorkomen als breukopvulling (granofier dikes). Dat de Vredefortstructuur het gevolg is van een meteorietimpact wordt onder meer aangetoond door shatter cones in de rand- en basisgesteenten (bv. in de rivierbedding van de nabijgelegen Vaalrivier), door microscopische planaire deformatiekenmerken in kwartskorrels van de omgevingsgesteenten en in klasten binnenin de granofiere dikes. Andere kenmerken die consistent zijn met kenmerken van een meteorietimpact omvatten het voorkomen van coesiet en stishoviet, circulariteit doorheen de gehele structuur, circumferentiële ringbreuken en groepen van plooien gecentreerd rond de granitische kern van Vredefort, de uplift (de Vredefort Dome) en het aan de oppervlakte komen van granulietfaciesgesteente (bv. het Inlandsee Leucogranofels Terrain) in het midden van de structuur. De Vredefort structuur onderging ongeveer 2 miljard jaar erosie, wat resulteerde in het verwijderen van de oorspronkelijke kraterstructuur en alle uitwendige afzettingen. Enkel kleine hoeveelheden van de inwendige afzettingen, inbegrepen delen van de impactsmeltplaat (de granofier dikes) en breccie (pseudotachyliete aders en dikes, en granitische breccie in de Inlandsee Leucogranofels Terrain) bleven bewaard binnenin de structuur.

De Vredefortmeteoriet was sinds het Hadeïcum een van de grootste die ooit op Aarde insloegen, en had een geschatte diameter van ongeveer 10 tot 15 km. Men schat de diameter van de oorspronkelijke impactstructuur op ruwweg 300 km. Het zou groter geweest zijn dan de Sudburykrater (Sudbury Structure of Sudbury Basin) (250 km in diameter) in Ontario (Canada) en eveneens groter dan de Chicxulubkrater (180 km in diameter) onder het Yucatán Schiereiland tussen de Golf van Mexico, de Straat Yucatán en de Caribische Zee. De huidige structuur, de Vredefort Dome, bestaat uit een onderbroken ring van heuvels met een diameter van 70 km. Het is het restant van een dome die ontstond na het terugstuiten van de gesteentemassa's onder de impactlocatie na de inslag. De centrale granieten dome (de uplift) heeft een diameter van 40 km. Dit gedeelte van de structuur wordt niet bedekt door de veel jongere gesteenten van de Karoo Supergroup. De Karoo Supergroup is een dagzomend deel van het Kaapvaalkraton. De dome typeert een complexe impactstructuur waar de gesmolten gesteenten omhoog spatten in het kielzog van de meteoriet toen deze het aardoppervlak binnendrong. De Vredefort Impactstructuur is de tweede oudste algemeen aanvaardde impactstructuur op onze planeet. De Yarrabubba Impactstructuur (Murchison Domain, West-Australië) is met een ouderdom van ca. 2,23 miljard jaar de oudste bekende (periode Rhyacium). De Sudburykrater is ca. 1,85 miljard jaar oud (periode Orosirium). Deze drie impactstructuren behoren tot de weinige multi-ring impactstructuren op Aarde. De Vredefortimpact vervormde de geologische structuur van het Witwatersrand Bekken dat tussen 950 en 700 miljoen jaar vóór de inslag over een periode van 250 miljoen jaar afgezet werd. De bedekkende Ventersdorp Lavas en de gesteenten van de Transvaal Supergroup werden eveneens vervormd door de vorming van de impactstructuur. Vandaag vormen de gesteenten onvolledige concentrische ringen rondom het centrum van de structuur. De oudste gesteenten, die van het Witwatersrand Bekken, vormen op 25 km van het centrum een semicirkel. De Witwatersrandgesteenten bestaan uit verscheidene lagen zeer harde sedimenten, zoals bv. banded iron formation en kwartsiet.

Glenburgh Orogenese (West-Australië) 
 Ca. 2000-ca. 1960 Ma : De Glenburgh Orogenese (Glenburgh gebergtevorming) omvatte de collisie van een Laat-Archeïsch microcontinent (Glenburgh Terrane genoemd) met het Archeïsch Yilgarnkraton (West-Australië). Daardoor is het tektonisch verschillend van en beduidend ouder dan de grootschalige tectonothermale gebeurtenissen die 1,9 tot 1,8 miljard jaar geleden (1,9 tot 1,8 Ga) plaatsvonden in Noord-Australië. De geologische geschiedenis van het Glenburgh Terrane is verschillend van zowel dat van het Yilgarn- als van het Pilbarakraton (Noordwest-Australië). Protolieten van de Halfway Gneiss met een ouderdom van 2550-2430 Ma en bestaande uit granitische gneis werden geïntrudeerd door wijdverbreid granietmagmatisme dat tussen 2005 en 1970 miljoen jaar geleden (2005 en 1970 Ma) plaatsvond, en gepaard ging met deformatie en hooggradige metamorfose doorheen het Glenburghterrein. In hetzelfde tijdsinterval werd de Dalgaringa Supersuite gevormd, een uitgebreide batholiet langsheen de zuidelijke rand van het Glenburgh Terrane. Men neemt aan dat de magmatische gesteenten van de Dalgaringa Supersuite gevormd werden in een continentale vulkanische boog langsheen de (huidige) zuidelijke rand van het terrein tijdens de finale samensmelting van het West-Australische kraton. Ongeveer 1,96 miljard jaar geleden intrudeerde kiezelhoudend graniet van de Bertibubba Supersuite (een supersuite in West-Australië, ca. 1965 tot ca. 1950 Ma) de noordelijke rand van het Yilgarnkraton langs de Errabiddy Shear Zone (Errabiddy-afschuifzone), een crustale afschuifzone die nu het contact tussen het Yilgarnkraton en het Glenburgh Terrane markeert. Ongeveer 1,95 miljard jaar geleden intrudeerden kiezelhoudende dikes het zuidelijkste deel van het Glenburgh Terrane. Dit markeerde het einde van de Glenburgh Orogenese. Ten oosten van het Glenburgh Terrane resulteerde de Glenburgh gebergtevorming in de stopzetting van mafisch vulkanisme in het Bryah Basin (West-Australië) en het uiteindelijke afsluiten van dit geologisch bekken. Het Glenburgh orogeen onderging herhaalde herwerking en heractivering tijdens de Capricorn Orogenese (ca. 1817 tot ca. 1772 Ma, periode Orosirium – periode Statherium), de Mangaroon Orogenese (ca. 1680 tot ca. 1620 Ma, Statherium ), het Mutherbukin Tectonic Event (ca. 1321 tot ca. 1171 Ma, Ectasium-Stenium), de Edmundian Orogenese (ca. 1026 tot ca. 954 Ma, Stenium-Tonium), het Kuparr Tectonic Event (ca. 931 tot ca. 749 Ma, Tonium) en het Mulka Tectonic Event (ca. 570 Ma, Ediacarium).

Stirling Rangeformatie (Zuid-West Australië) : Myxomitodes stirlingensis en Cyclomedusa davidi, terrestrische megascopische eukaryota 

 Ca. 1900 Ma : op het oppervlak van paleosols van de westelijke rode zandsteen (redbeds) in de Stirling Rangeformatie van zuidelijk West-Australië werden megascopische 'haarspeld-achtige' ichnofossielen aangetroffen die Myxomitodes stirlingensis (Bengtson et al., 2007) benoemd werden en schijfvormige fossielen die als Cyclomedusa davidi (Sprigg, 1947) geïdentificeerd werden. Retallack & Mao (2019) onderzochten en analyseerden verschillende lagen sediment als vermeende paleosols op de locaties Barnett Peak (Tulborr-paleosol), Mount Hassell (Kumbar-paleosol), Mondurup (Yaly-paleosol), Toolbrunup (Budgar-paleosol) en Bluff Knoll (Wiluk-paleosol). Op Barnett Peak, waar de meeste fossielen aangetroffen werden, werd een gedetailleerd gedeelte opgemeten en in kaart gebracht.

De Stirling Rangeformatie is minstens 1600 m dik en bestaat voornamelijk uit kwartsrijke zandsteen met ingebedde leisteenlagen. Deze harde gesteenten vormen kegelvormige heuvels, structureel en topografisch boven en ten noorden van metamorfe gesteenten van de in het zuiden gelegen Albany Mobile Belt, waarvan ze door een grote oost-west lopende plooi gescheiden zijn. In het noorden bedekt de formatie discordant hoog-metamorfe gesteenten van het Archeïsche Yilgarnkraton. Volgens onder meer Bengtson et al. (2007) wijzen de sedimentaire structuren van de Stirling Rangeformatie op ondiepe mariene, fluviatiele en intertidale paleomilieus. Vlakke en trogvormige gelaagdheid wijst op stroming vanuit het zuidwesten en westen, wat samen met de kwartsrijke samenstelling van de formatie en datering van detritische xenotiem- en zirkoonkristallen duidt op herkomst uit het in het noorden gelegen Yilgarnkraton. De Stirling Rangeformatie werd gevormd op een stabiele continentale rand die al bestond vooraleer de metamorfose, deformatie en tektonische opheffing van de Albany Mobile Belt plaatsvond, geologische processen die het samengevoegde Yilgarn-Pilbarakraton aan het Mawsonkraton (Oost-Antarctica) hechtten binnen het supercontinent Rodinia. SHRIMP-U-Pb-datering van detritische xenotiem- en zirkoonkristallen resulteerde in een ouderdom tussen ca. 2,0 en ca. 1,8 miljard jaar voor de Stirling Rangeformatie.

Bengtson et al. (2007) interpreteren de sedimentaire eigenschappen van de formatie als de kenmerken van een wad, een kustvlakte en ondiepe zee. Maar het onderzoek van Retallack & Mao (2019) bracht binnen hetzelfde geobserveerde gedeelte van Barnett Peak een verscheidenheid aan kenmerken aan het licht die ongewoon zijn in milieus die door de zee beïnvloed zouden geweest zijn. Deze kenmerken komen alleen voor in de redbeds van Barnett Peak, Mondurup en op de toppen van Toolbrunup en Mount Hassell. De verschillende intergetijde tot mariene facies vastgesteld door Bengtson et al. (2007) werden door Retallack & Mao (2019) bevestigd na onderzoek van grijskleurige delen van de Stirling Rangeformatie op Bluff Knoll en de lagere gedeelten van Toolbrunup en Mount Hassel. De redbeds van de westelijke Stirling Rangeformatie vormen volgens Retallack & Mao (2019) een opeenvolging van fossiele bodems (paleosols) die naar het oosten bij Bluff Knoll in grijze mariene tot intergetijde facies overgaan. Deze auteurs ondersteunen de interpretatie van Cruse et al. van de Stirling Rangeformatie als een reeks van fluviatiele,- eolische,- intergetijde,- en ondiepe mariene paleomilieus. Bij Toolbrunup en Bluff Knoll in het oosten bevinden zich grijze gesteentelagen met getijde- en turbidietfacies, in het westen bij Barnett Peak redbeds met ingebedde zandsteen dat de paleokanalen van oude rivieren vult. De locaties van Mount Hassell en Toolbrunup bevatten ook paleosols en eolische ripple marks in redbeds nabij de toppen. Eronder bevinden zich leisteen en grijze zandsteen. De paleokustlijn bevindt zich in de buurt van de huidige lengtegraad van 118° OL (oosterlengte). De brongesteenten waaruit de paleosols samengesteld werden waren meestal slib en zand met arkosische samenstelling waarbij kaliveldspaat het dominante veldspaat was. Muscovitische mica en biotiet waren ook belangrijke componenten. Kleien bestaan voornamelijk uit illiet en alle sedimenten hebben een hoge chemische veranderingsindex (chemical index of alteration of CIA). Deze sedimenten waren afkomstig van een laaggelegen granitisch-metamorf terrein van het Yilgarnkraton.

Het veldwerk van Retallack & Mao (2019) wijst op geografische verspreiding voornamelijk naar het westen van megascopische fossielen
op de paleosites Barnett Peak en Mondurup en nabij de toppen van Mount Hassell en Toolbrunup. De uitgestrekte ontsluitingen van Bluff Knoll zijn niet fossielhoudend. De door Bengtson et al. (2007) onderzochte locatie op Barnett Peak met Myxomitodes stirlingensis-fossielen ligt op 50 m ten oosten van de hoofdsectielijn op een stratigrafisch niveau van 54 m. De specimina bevinden zich in kleigesteenten van het Tulborr-pedogenesetype (Tulborr-paleosol) langs een ondiepe erosiegeul. Schijfvormige organismen, door Cruse et al. (1993, 1994) geïdentificeerd als Cyclomedusa davidi, werden op drie niveaus aangetroffen : bovenop Wiluk-paleosols op 10 en op 20,5 m en bovenop een Kumbar-paleosol op 72,2 m. Wiluk-paleosols bestaan uit grijsgroene siltsteen op rode zandsteen dat wit kristal bevat. Kumbar-paleosols vertonen een textuur met een complex patroon van barsten op rode zandsteen dat witte kristalpseudomorfen bevat.

Rasmussen et al. (2002a) beschouwen Myxomitodes als het spoor van een wormachtige (domein Eukaryota, klade Opisthokonta, Rijk Animalia (of Metazoa)), Rasmussen et al. (2002b) en Bengtson & Rasmussen (2009) als het spoor van een rollende cyanobacteriële of algenbal, Seilacher (2007) als het spoor van gasbellen voortgedreven door de wind en Bengtson et al. (2007) als het spoor van een cellulaire slijmzwam (infrastam Mycetozoa, familie Dictyostelidae). De interpretatie als slijmzwammen bevestigt het paleosolmilieu zoals aangegeven door Retallack & Mao (2019). Slijmzwammen zijn meestal verspreide amoeboïde bodemorganismen, maar klonteren ook samen tot een massa om korte afstanden af te leggen voordat ze een sporenvormende steel opbouwen (Bonner, 2015). Andere waarschijnlijke sporen van fossiele slijmzwammen zijn bekend uit de 2,1 miljard jaar oude (2,1 Ga) Francevilleformatie in Zuidoost-Gabon (Afrika) (periode Rhyacium) (El Albani et al., 2019) en uit de 550 miljoen jaar oude (550 Ma) Shibantan Member van de Doushantouformatie in China (periode Ediacarium) (Retallack, 2013b). De problematische Nilpenia rossi uit de 550 miljoen jaar oude Ediacara Member van Zuid-Australië is mogelijk een vertegenwoordiger van plasmodiale slijmzwammen (infrastam Mycetozoa, klasse Myxogastrea) (Droser et al., 2014). Dit zijn allemaal Eukaryota, maar de oudste bekende bodem-eukaryoot is de 2,2 miljard jaar oude Diskagma buttonii (Retallack, 2013) uit een paleosol van de Hekpoortformatie (periode Rhyacium) nabij Waterval Onder (Zuid-Afrika) (Retallack et al., 2013). Van vergelijkbare ouderdom zijn de 2,1 miljard jaar oude intergetijde-mariene Franceville biota (El Albani et al., 2010, 2014, 2019) en misschien de 1,9 miljard jaar oude lacustrine Grypania spiralis (Walcott, 1899) (Han & Runnegar, 1992).

In de paleosols Kumbar en Wiluk komen fossielen voor van Cyclomedusa davidi, een soort die voor het eerst beschreven en benoemd werd naar aanleiding van de ontdekking van de Ediacarische biota in 1946 door de Australische geoloog Reginald Claude Sprigg in de Zuid-Australische Ediacara Hills. Cyclomedusa davidi werd door onder meer Sprigg (1947) en Glaessner & Wade (1966) als een vertegenwoordiger van de kwallen beschouwd (Rijk Animalia, stam Cnidaria, onderstam Medusozoa). Zoals de specimina van de Ediacara Hills zijn de schijfvormige fossielen van de Stirling Rangeformatie gefossiliseerd als positieve indrukken aan de onderkant van bedekkende zandsteen en zijn ze ten gevolge van compressie afgeplat (Retallack, 1994). Zoals de Cyclomedusaspecimina van de Ediacara Hills missen de Stirling Rangespecimina de straalsgewijze opdeling, het spierstelsel en de geslachtsklieren van kwallen (Seilacher, 1992). Dergelijke vormloze schijfvormige organismen worden nu algemeen als microbiële kolonies beschouwd, zoals die van cyanobacteriën (Grazhdankin & Gerdes, 2007). Hoewel de verschillende soorten bacteriën morfologisch verschillend ogende kolonies vormen, wordt hun vorm ook door de lokale omgeving beïnvloed (Ben-Jacob et al., 1994, Shapiro, 1995). De precieze biologische verwantschap van Cyclomedusa davidi met andere organismen is onbekend en dus ook de taxonomische positie.

Naast deze problematische megascopische fossielen bevatten de paleosols microbieel geïnduceerde sedimentaire structuren. Op de paleosoloppervlakken komen dikwijls texturen voor met een complex patroon van scheuren en barsten, waarnaar wordt verwezen als het ichnotaxon Rivularites repertus (Retallack, 2012, 2013a). Naast texturen met een complex patroon van scheuren en barsten komen op de paleosoloppervlakken ook opstaande richels en koepels voor, wat op afwisselend spanning en samendrukking wijst in het sediment.
Deze door uitdroging gebarsten zandsteen was volgens Retallack (1992), toen het nog niet gelithificeerd was ca. 1,9 miljard jaar geleden, een bodem gebonden door een uitdrogingsgevoelige matrix. Deze bodem noemt hij 'microbiële aarde' omdat de paleosols van de Stirling Rangeformatie, in tegenstelling tot microbiële matten, moeras, zoutmoeras en vennen met drassige bodems (Retallack, 2012), goed gedraineerd waren. Microbiële matten van lokale aquatische (waterbewonende) levensgemeenschappen werden in de Stirling Rangeformatie ook onderscheiden, en beschreven en benoemd als het ichnotaxon Rugalichnus matthewi (Stimson et al., 2017). In tegenstelling tot de terrestrische (landbewonende) Rivularites heeft de aquatische Rugalichnus minder hechtingen met het substraat (Retallack, 2012). Zowel gebarsten als golvende matten komen algemeen voor in Paleoproterozoïsche niet-mariene gesteenten. In de paleosolen van de Stirling Rangeformatie komen eveneens onregelmatige oppervlakken met organisch materiaal voor en subvertikale (bijna vertikale) microfilamenteuze buisvormige structuren die ingebed zijn in het sediment en met rode kleisteen gevuld zijn. Deze structuren zijn vergelijkbaar met cyanobacteriële draden (Garcia-Pichel & Wojciechowski, 2009), rhizines van korstmossen (Vogel, 1955, Poelt & Baumgärtner, 1964) en slijmzwammen (Martin et al., 1983, Stephenson & Stempen, 1994), die recent veel voorkomen in biologische bodemkorsten (Belnap, 2003). Het is niet mogelijk om onderscheid te maken tussen deze buisvormige structuren wegens de lage graad van preservering ervan in paleosolen (Driese et al., 1995, Retallack, 2008, 2009b). Subvertikale buisvormige structuren in sediment zijn kenmerken van microbiële biomassa dat gestructureerd is om oppervlakteverstoring te weerstaan, door latere lagen te groeien en in stand te blijven ondanks oppervlaktescheuren, en vergelijkbaar met microbiële sporenfossielen bekend uit paleosolen van het Ediacarium tot het Cambrium (Retallack, 2008, 2009b, 2011). Microbiële bodems omvatten een verscheidenheid aan draadvormende (filamenteuze) en bolvormige massa's van interstitiële micro-organismen (Belnap, 2003). Het oppervlak van de gesteenten die onderworpen werden aan petrografisch onderzoek bevat geen stromatolieten.

Hoge verhoudingen ijzerhoudend/ijzer in de paleosols van de Stirling Rangeformatie wijzen erop dat het niveau atmosferische zuurstof 1,9 miljard jaar geleden zeer laag was, vergelijkbaar met het niveau atmosferische zuurstof in recente moerasbodems die ten gevolge van microbiële ademhaling zuurstofarm zijn (Vepraskas & Sprecher, 1997). De rode kleur van de zandsteen en de gipshoudende zandkristallen geven echter aan dat deze paleosols niet waterverzadigd waren. De schattingen atmosferische zuurstof zijn zeer laag aangezien de paleosols gevormd werden na het Great Oxidation Event (GOE) dat begon tijdens het Neoarcheïcum ca. 2,45 miljard jaar geleden, toen het niveau dizuurstof (O2) mogelijk van 21 naar 210 ppm (10−7–10−8 PAL = Present Atmospheric Level) steeg, tot 2100–84,0000 ppm (0,01–0,4 PAL) tijdens het Paleoproterozoïcum (Kump, 2008). Deze overgang van een nagenoeg zuurstofloze toestand vóór het Great Oxidation Event naar een aanzienlijke stijging van de hoeveelheid zuurstof in de aardatmosfeer en de bovenste lagen van de oceanen wordt niet langer gezien als een eenvoudig stapsgewijs proces, maar als een reeks gebeurtenissen die gerelateerd zijn aan ijstijden en isotopische afwijkingen tussen 2,7 en 2 miljard jaar geleden (Lyons et al., 2014). Het is onduidelijk wanneer precies binnen deze schommelingen de Stirling Rangeformatie werd afgezet. Wijdverspreide mariene anoxie en sedimentaire Cr-isotopische fractionatie tonen aan dat tijdens het Paleoproterozoïcum het gehalte atmosferische zuurstof kleiner was dan 2100 ppm. De paleosols in de Stirling Rangeformatie zijn roodkleurig omdat ze hematiet bevatten maar ook veel gereduceerd ijzer, zoals algemeen voorkomt in paleosols van het Proterozoïcum (Planavsky et al., 2018). De analyse door Retallack & Mao (2019) van zesentwintig monsters uit sedimenten en paleosols van de formatie geeft een gematigd paleoklimaat aan tijdens de afzetting ervan. Een ruwe leidraad voor de afleiding van paleotemperaturen, temperaturen zoals die heersten in het geologisch verleden, is de chemische veranderingsindex die nu < 65% bedraagt in polaire klimaatgordels en > 80% in tropische klimaatgordels. Tussen deze grenzen in liggen gematigde klimaatgordels (Nesbitt & Young, 1989). De chemische veranderingsindex voor de zesentwintig analyses van de Stirling Rangeformatie bedraagt 76,2 ± 1,2%, wat een gematigd paleoklimaat aangeeft. In tropische paleolatitudes kunnen tijdens de afzetting van de formatie de equatoriale temperaturen laag geweest zijn.

Barramundi Orogenese (Noordoost-Australië) 
 Ca. 1900-ca. 1870 Ma : De Barramundi Orogenese was een regionale oost-west naar noordoost-zuidwest verlopende verkorting van de aardkorst in Noordoost-Australië en wordt gekenmerkt door een intensieve foliatie van gneisen in parallelle lagen en noord-zuid lopende rechtopstaande plooien. Tijdens deze uitgebreide orogenese werden metasedimentaire pakketten van de Yaringa Metamorphics, de May Downs Gneiss en Tewinga Group afgezet en vervolgens vervormd en gemetamorfoseerd. Deze vervorming (deformatie) registreerde de collisie van de keldergesteenten onder Mount Isa (Noordwest-Queensland, Noord-Australië) met het Noord-Australische Kraton. De orogenese is ook vastgesteld doorheen andere Australische Proterozoïsche terreinen en ging hand in hand met omvangrijk en dominant felsisch magmatisme, gekarakteriseerd door de plaatsing van I-type granieten. Fylliet, micaschist en gneis van de ca. 1890 miljoen jaar oude Yaringa Metamorphics dagzomen op 30 km ten westen van Mount Isa. De Yaringa Metamorphics worden geïntrudeerd door de ongeveer 1,8 miljard jaar oude Big Toby Granite. In het Kalkadoon-Leichhardt Domain bestaan magmatische gesteenten met Barramundi-ouderdom onder meer uit de ongeveer 1875-1850 Ma granodioritische tot monzogranitische intrusieve gesteenten van de Ewen Batholith en Kalkadoon Batholith, en uit de ongeveer 1870-1840 miljoen jaar oude felsische Leichhardt Volcanics. Stratigrafische eenheden geassocieerd met de Barramundi Orogenese vormen plaatselijk keldergesteenten doorheen een groot deel van de Mount Isa Inlier (Noordwest-Queensland) en zijn het best zichtbaar in de diep uitgesneden Kalkadoon-Leichardt Fold Belt (Noordwest-Queensland). Diep seismisch onderzoek geeft aan dat gesteenten met Barramundi-ouderdom bedekt worden door gesteenten van zowel de Eastern Fold Belt als van de Western Fold Belt (beide in Noordwest-Queensland). Vermoedelijk sloot de Barramundi Orogenese rond ongeveer 1,87 miljard jaar geleden af (periode Statherium). Vanaf dat tijdstip tot ca. 1,79 miljard jaar geleden ondervond het terrein een periode van relatieve rust, vooral in vergelijking met haar latere tektonische evolutie.

Eoentophysalis belcherensis : de oudste bekende taxonomisch geïdentificeerde Cyanobacterie (Kasegalik- en McLearyformaties, Belcher Supergroup, Hudson Bay, Canada) 

 Ca. 1890-ca. 1840 Ma: In verkiezelde Stromatolieten die aangetroffen werden in de ca. 1,89- ca. 1,84 miljard jaar oude (ca. 1,89- ca. 1,84 Ga) McLearyformatie en Kasegalikformatie van de Belcher Supergroup (geologische groep) (Hudson Bay, Canada) werden de oudste bekende en met zekerheid geïdentificeerde Cyanobacteria ontdekt, en beschreven en benoemd als Eoentophysalis belcherensis Hofman, 1976. Taxonomisch zijn Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) dus ca. 1,89 miljard jaar oud, maar er zijn veel oudere biomarkers bekend uit onder meer bitumen dat onttrokken werd uit 2,78 tot 2,45 miljard jaar oude schalie van de Fortescue Group en Hamersley Group (Mount Bruce Supergroup) van het Pilbarakraton in Noordwest-Australië. De identificatie van Cyanobacteria in het vroege fossielenbestand blijft dubbelzinnig omdat de gebruikelijke morfologische criteria voor taxonomische identificatie niet altijd betrouwbaar zijn voor de interpretatie van microfossielen. De identificatie van Eoentophysalis belcherensis is gebaseerd op vergelijking met het hedendaagse Cyanobacteria-genus Entophysalis (orde Chroococcales). Cyanobacteria speelden een belangrijke rol in de evolutie van de vroege Aarde en haar biosfeer. Zij zorgden voor de oxygenatie (productie en inbreng van zuurstof) van de atmosfeer en de oceanen sinds de Great Oxidation Event (GOE) (of Oxygen Crisis) die tussen ca. 2,45 en ca. 2,31 miljard jaar geleden plaatsvond (eon Proterozoïcum, era Paleoproterozoïcum, periode Siderium).

De geologische context van de twee formaties waar Eoentophysalis belcherensis aangetroffen werd wijst op facies karakteristiek voor zowel ondiepe subtidale en supratidale zones als intertidale mudflats. Deze paleomilieus zijn vergelijkbaar met de hedendaagse ecologische niches die door Entophysalis ingenomen wordt. Eoentophysalis belcherensis en Entophysalis hebben vergelijkbare morfologische attributen en beide bestaan uit even grote coccoïdale cellen. Beide genera planten zich voort door middel van binaire deling in drie loodrechte vlakken met een hoge productie van exopolymere omhulsels. Zowel de hedendaagse als de fossiele kolonies hebben dezelfde karakteristieke wrattige vorm en donkere buitenlaag. De aard van deze donkere buitenlaag in de fossiele kolonies moet nog opgehelderd worden omdat deze in plaats van specifieke pigmenten te vertegenwoordigen aan uitdroging te wijten zou kunnen zijn. De cellen van Eoentophysalis belcherensis zijn gerangschikt in tweetallen, viertallen, achttallen of in losse of palmelloide kolonies die een bolvormige, halfronde of paddestoelachtige vorm hebben. De soort werd tot 2,5 μm lang en tot 9 μm breed. De morfologie van de coccoïdale cellen en van de kolonies komen uitsluitend voor bij Cyanobacteria van de orde Chroococcales. Daarom maakte de combinatie van de criteria morfologie, ontwikkeling, omgeving en koloniepigmentatie de ondubbelzinnige identificatie van dit microfossiel mogelijk.

Eoentophysalis belcherensis werd aangetroffen in een goed bewaarde levensgemeenschap micro-organismen (in totaal achttien genera en vierentwintig soorten coccoïde en draadvormige taxa) in zwarte lagen chert, lenzen en knobbeltjes in stromatolitische dolosteen. Deze micro-organismen bouwden koloniale gelamineerde microbiële matten en kleine aaneengesloten tot open koepels in intertidale mudflats en aangrenzende ondiepe subtidale- en supratidale milieus op een carbonaatplatform. De micro-organismen zijn bewaard gebleven als gevolg van een zeer vroege diagenetische permineralisatie door silica. Het meest opvallende kenmerk van deze levensgemeenschap is de verwantschap met de micro-organismen van de Australische Bitter Springsformatie, die slechts half zo oud is, niet met de even oude micro-organismen van de Gunflint Chert in Ontario (Canada) (1,88 Ga), waarvan er ook in verkiezelde Stromatolieten bewaard gebleven zijn. Veertien van de vierentwintig taxa zijn identiek of nauw vergelijkbaar met vormen in de Bitter Springsformatie, wat misschien eerder een weerspiegeling is van een vergelijkbare omgeving in plaats van een vergelijkbare ouderdom.

Kakabekia umbellata : een 1,88 miljard jaar oude prokaryoot (Gunflint Ironformatie, Ontario, Canada) 

 Ca. 1880 Ma : De Gunflint Chert in de Gunflint Ironformatie bevat een variëteit aan goed gepreserveerde micro-organismen. In 1964 ontdekte men in een 1,88 miljard jaar oude laag compacte zwarte chert in de buurt van Kakabek Falls (Zuid-Ontario, Canada) een afgeplat bolvormig organisme met een slanke stengel en een 'kroon' of 'mantel' met een paraplu-achtige vorm. In 1965 werd het typesoort door Barghoorn en Tyler beschreven en benoemd als de prokaryoot Kakabekia umbellata Barghoorn & Tyler, 1965. De lengte van de stengel varieert van 12 to 30 µm en de diameter van de 'paraplu' (umbrella) van 5 to 30 µm. Een mogelijk specifiek kenmerk van de typesoort is de variatie in het diep ingesneden patroon van de mantelomtrek. In een review van de verschillende mogelijke groepen binnen dewelke structurele analogieën met Kakabekia umbellata werden gezocht merkten Barghoorn en Tyler in 1965 op dat het moeilijk is om verwantschap met een levende vertegenwoordiger vast te stellen, laat staan dat er een bestaat. Maar men vond, eveneens in 1964, in een kweekcultuur afkomstig van een bodemstaal uit Noordwest-Wales (nabij Harlech en Tremadoc Bay) een levende vertegenwoordiger van het geslacht, nl. Kakabekia barghoorniana Siegel, 1968. Het wordt soms het oudste levende fossiel genoemd. Het heeft een diameter van ongeveer 5 µm, heeft een bloemvormige umbrella en een basaal vergrote steel. De meeste variaties in mantelmorfologie komen zowel bij fossiele als bij levende vormen van Kakabekia voor, maar het diep ingesneden patroon dat bij iets meer dan de helft van de fossiele specimina algemeen voorkomt ontbreekt totaal bij levende specimina. Wat betreft vele andere kenmerken overlapt elke populatie de andere populaties. Het voorkomen van een enkel marginaal type in het fossielenbestand leidt tot de vraag of de diep ingesneden mantel een gevolg is van inbedding in sediment en van compressie eerder dan van biologische variatie ?

Volgens Siegel en Giumarro (1966) is Kakabekia barghoorniana waarschijnlijk een ammonofiel en facultatief (an)aeroob koudetolerant micro-organisme. Kakabekia barghoorniana is eveneens bekend uit Noord-Alaska (nabij Point Barrow) en uit Zuid-Alaska (nabij Juneau, laterale zijmorene van de Mendenhall Glacier). Een expeditie van NASA (Washington D.C., V.S.) en het Boston College (Massachusetts, V.S.) naar Surtsey (zuidkust van IJsland) in juni 1970 resulteerde in bodemstalen afkomstig van Bláfjöll nabij Reykjavik, van Reykjahlíð op de noordoostelijke oever van het Mývatnmeer en van de rand van de Fláajökull Glacier. In deze bodemstalen kon Kakabekia barghoorniana gecultiveerd worden. Barghoorn en Tyler (1965) stelden voor Kakabekia umbellata een ontogenie voor waarbij startend van een spore de steel begon te groeien die dan de umbellate 'mantel' produceerde. De morfologie van Kakabekia barghoorniana verschilt van die van Kakabekia umbellata omdat het een ronde structuur heeft met straalsgewijze segmentatie. Kakabekia barghoorniana heeft een mogelijk kiezelhoudende ring rond deze structuur. De stofwisseling is ongewoon omdat het geen zuurstof nodig heeft om te groeien terwijl het er ook niet door beperkt wordt, zoals bij Clostridium. Dit, en het feit dat het enkele van de zuurstofgebruikende enzymen heeft, geeft aan dat Kakabekia barghoorniana een overgangsfase in het gebruik van zuurstof vertegenwoordigt. Het kan enkel in een ammoniarijke omgeving gecultiveerd worden wat kan verwijzen naar de samenstelling van de oude atmosfeer ten tijde van het Precambrium.

Microfossielgemeenschappen van het Gunflint-type komen voor in cherts die in ondiep water gevormd werden en rijk zijn aan Stromatolieten en oncoïden en in niet-stromatolitische cherts die mogelijk in relatief dieper water gevormd werden.
De best gepreserveerde en tevens typegemeenschap werd ontdekt in de 1,88 miljard jaar oude Gunflint Ironformatie in Ontario (Canada). De Gunflint-type microfossielgemeenschap wordt gewoonlijk gedefinieerd door het onderlinge verband van haar dominante fossielen. Deze omvatten a) Gunflintia spp. (genoemd naar de Gunflint Ironformatie), een genus draadvormige (filamenteuze) Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae), en andere niet-gedetermineerde draadvormige micro-organismen die Cyanobacteria zouden kunnen vertegenwoordigen of FE/S-oxiderende Bacteria, b) Huroniospora spp., een geslacht Cyanobacteria of andere, mogelijk heterotrofe micro-organismen, c) Eoastrion spp., FE/Mn-oxiderende Bacteria of pseudofossielen en d) Kakabekia, mogelijk een ammonia-metaboliserende bacterie. Deze microbiële fossiele levensgemeenschappen kunnen cruciale informatie bevatten over de Paleoproterozoïsche biosfeer. Ze zijn afwezig in oudere gesteenten en zeldzaam in jongere gesteenten, maar komen wijd verbreid voor in het Paleoproterozoïcum, onder meer nog in de 2,1 miljard jaar oude cherts van de Francevilleformatie die dagzoomt nabij de stad Franceville in Zuidoost-Gabon (Afrika), de 1,88 miljard jaar oude Frereformatie in West-Australië, de 1,88 miljard jaar oude Ferriman Group van Canada, de 1,8 miljard jaar oude Tylerformatie van Michigan (V.S.), de 1,80–1,65 miljard jaar oude McArthur Group (Noord-Australië) en in de 1,77-1,65 miljard jaar oude Dahongyuformatie.

Sudburykrater (grens Superior Province en Southern Province, Ontario, Canada) 
 Ca. 1840 Ma: De Sudbury Impactstructuur bestaat uit de geërodeerde resten van een 1,84 miljard jaar oude impactkrater met een diameter van 150–260 km, gelegen op de grens tussen de Superior Province en de Southern Province in Ontario (Canada). Zoals karakteristiek is voor continentale korst bevatten de sedimenten in deze provincies relatief weinig siderofiele elementen die afkomstig zijn van ruimtelichamen. Het grootste deel van het getroffen gebied werd waarschijnlijk door metasedimenten uit de Huron Supergroup bedekt. De Huron Supergroep, een geologische supergroep die dagzoomt op de noordelijke oever van Lake Huron in Ontario (Canada), werd tussen 2,49 en 2,45 miljard jaar geleden (periode Siderium) en 2,22 miljard jaar geleden (periode Rhyacium) afgezet. Onder deze metasedimenten bevond zich in de Superior Province naar het noorden toe Neoarcheïsche Levack Gneiss en greenstone-graniet van de Abitibi Greenstone Belt. In de Southern Province bevonden zich granitoïden onder de tot twaalf kilometer dikke sedimentpakketten. Het inslaggebied bevatte ook kleine mafische intrusies zoals de East Bull Lake Suite en de Nipissing Diabase. De huidige impactstructuur is de grootste bekende en best zichtbare stratigrafische doorsnede door een krater vanaf de door de impact beschadigde korst eronder doorheen de smeltplaat en impactbreccie erboven tot post-impact sedimenten. Deze doorsnede bestaat uit een dik pakket gebreccieerde footwall rocks doorsneden door straalsgewijs en concentrisch lopende dikes (plaatselijk kwartsdioriet genoemd), een gedifferentieerde smeltplaat (Sudbury Igneous Complex) en een bedekkende opeenvolging van sedimenten die de krater opvulden (Onapingformatie). De 1,4 tot 1,6 km dikke Onapingformatie werd heel onlangs geïnterpreteerd als een complexe hydrothermaal gewijzigde reeks brecciën bestaande uit impact-ejecta en smeltlichamen. Deze breccie ontwikkelde zich tijdens intense interacties tussen de zich vormende smeltplaat en het zeewater. In termen van meteoritisch materiaal komen anomaliën voor in verafgelegen ejectasedimenten en in de Onapingformatie.

Het smelten en de verdamping van een hemellichaam tijdens een impact aan hypersnelheid kan resulteren in meteoritisch materieel dat ingesloten werd binnenin impactieten. In het onderzoek van Petrus et al (2014) werden ejectamonsters geselecteerd die verzameld werden in de Onapingformatie en monsters van niet-gedifferentieerde impactsmelten die verzameld werden in de kwartsdioriet dikes, om de aanwezigheid en verspreiding van meteoritisch materieel geassocieerd met de Sudbury-impact vast te kunnen stellen. De meerderheid van de geanalyseerde monsters werd verzameld gebruik makend van intervals van honderd meter in twee trajecten van 3 km door de Onapingformatie te Joe Lake en te Morgan, en werd nog aangevuld met extra monsters uit dezelfde formatie rond het Sudbury Igneous Complex (SIC) en met twee analyses van glazige kwartsdioriet van de Trill Offset dike (Sudbury, Canada). Gebaseerd op de aanwezigheid van geschokte (shocked) lithische klasten en meerdere 'glazige' vormingsfasen beschrijven Grieve et al. (2010) de Onapingformatie als een suevitische breccie. De oorspronkelijke samenstellende componenten van deze breccie bestaan minstens deels uit ejecta. De Sudbury Impactstructuur werd gevormd in een bekken op een landtong. Water speelde een essentiële rol in de evolutie van de Onapingformatie, wat aangegeven wordt door het voorkomen van een omvangrijk hydrothermisch systeem dat tijdens de vorming van de formatie gegenereerd werd. De wisselwerking van het zeewater met de impactsmelt resulteerde in repetitieve explosieve interacties waarbij proto-materialen van het Sudbury Igneous Complex (SIC) betrokken waren en vermenging met reeds bestaande gesteenten.

Capricorn Orogenese (West-Australië) 

 Ca. 1830-ca. 1780 Ma : De Capricorn orogene gordel is een ca. 500 km breed en ca. 1000 km lang gebied van wisselend gedeformeerde Archeïsche tot Proterozoïsche gesteenten tussen het Yilgarnkraton en het Pilbarakraton. Het orogeen omvat de gefaseerde Paleoproterozoïsche samenstelling van deze kratons en een Archeïsch tot Paleoproterozoïsch continentaal fragment (het Glenburgh Terrane van de Gascoyne Provincie) en vormde het West-Australische Kraton. Het weerspiegelt ook meer dan een miljard jaar opeenvolgende intrakratonische herwerking en heractivering. Het orogeen omvat de vervormde randen van de Yilgarn- en Pilbarakratons en gerelateerde continentale randgesteenten van de geologische groepen Fortescue Groep, Turee Creek Groep, Shingle Creek Groep en Hamersley Groep, verder medium- tot hooggradige metastollingsgesteenten en metasedimentaire gesteenten van de Gascoyne Provincie en diverse laaggradige (meta)sedimentaire gesteenten van onder meer de Mount Minnie Groep, Edmund Groep, Wyloo Groep, Bryah Groep, Padbury Groep, Bresnahan Groep, Collier Groep, Earaheedy Groep en Yerrida Groep. Seismisch onderzoek van de aardkorst en talrijke andere geofysische onderzoeken hebben verschillende dagzomende aardkorstblokken gelokaliseerd, inbegrepen de Yilgarn- en Pilbarakratons en het Glenburgh Terrane, en eveneens verschillende niet ontsloten diepe aardkorstterreinen, zoals de MacAdam Seismische Provincie en Bandee Seismische Provincie. Deze tektonische blokken zijn samengevoegd langs drie grote breukstructuren, de Lyons River Breuk, Cardilya Breuk en Baring Downs Breuk. Deze zijn het meest waarschijnlijk suturen die gerelateerd zijn aan de samenstelling van het West-Australische kraton. De locatie en oriëntering van deze collisiegerelateerde structuren lijken alle volgende continentale herwerkingen van intratektonische platen en de locatie van magmatisme, sedimentatie en mineralizatie fundamenteel te hebben gecontroleerd.

Periode Statherium (ca. 1800-ca. 1600 Ma) 
Het Statherium is de vierde en laatste geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Paleoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Statherium zich op ca. 1800 miljoen jaar geleden (1,8 Ga) en de bovengrens op ca. 1600 miljoen jaar geleden (1,6 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald. Na het Statherium begon de era Mesoproterozoïcum (ca. 1,6 Ga-ca. 1,0 Ga). De benaming 'Statherium' werd afgeleid van het Griekse statherós ('stabiel, vast') en werd gekozen om een geologisch interval met gestabiliseerde kratons aan te duiden. Het volgt op een periode van globale episodische orogenese, het Orosirium, dat eindigde met de voltooiing van de samenstelling van het supercontinent Columbia. Het wordt dus verondersteld dat de Paleoproterozoïsche-Mesoproterozoïsche stratigrafische grens afgebakend werd door verhoogde continentale stabiliteit, gedefinieerd als de overgang van gebergtevorming en boog-magmatisme tijdens het Orosirium tot niet-gemetamorfoseerde sedimentatie in ondiep-water en intraplaatmagmatisme ('intraplaatvulkanisme') tijdens het Statherium. Door onderzoek werd echter duidelijk dat de samenstelling van Columbia zeer diachronisch bleek te zijn, zich situerend tussen ca. 1,8 Ga en 1,4 Ga. Bijkomend lijken vele stabiele kratonische sedimentaire opeenvolgingen die als Mesoproterozoïsch beschouwd werden afgezet te zijn vóór 1,6 miljard jaar geleden. Deze tegenstrijdigheden hebben geleid tot de recente suggestie door een grote groep Precambrische geologen dat het Statherium meer tot het Mesoproterozoïcum behoort en dat het einde van het Paleoproterozoïcum dus opnieuw moet worden fijngesteld op ca. 1,8 miljard jaar geleden. Het Noord-Chinakraton is een van de kratons dat pre-1,6 Ga stabiele sedimentaire opeenvolgingen bevat. Volgend op het Statherium vertegenwoordigt het Calymmium (ca. 1600– ca. 1400 Ma) een periode waarin oude platforms werden voortgezet of nieuwe platforms werden ontwikkeld. Het Statherium was dus een belangrijke overgangsperiode. Vanaf de basis van het Statherium ca. 1,8 miljard jaar geleden tot ca. 1,7 miljard jaar geleden valt de vorming van banded iron formations langzaam stil en worden de diepe oceanen anoxisch en sulfidisch. De oxidatie van ijzer naar IJzer(III)oxide (Fe2O3) gebeurde waarschijnlijk enkel in de oppervlaktewateren van de oceanen. Het zuurstofniveau bedroeg 10 to 20% van de huidige waarden. Het begin van het Statherium markeert het aanbreken van een periode van ca. een miljard jaar (ca. 1,8 miljard tot ca. 800 miljoen jaar geleden) die omstreden de "Boring Billion" ('Saai Miljard') genoemd wordt, ook wel bekend als het 'Midden-Proterozoïcum'. De Boring Billion begon ca. 200 miljoen jaar vóór het aanbreken van de era Mesoproterozoïcum (ca. 1600-ca. 1000 Ma), overspande dit era voor de volledige 600 miljoen jaar en nam ca. 200 miljoen jaar in beslag van het daarop volgende era Neoproterozoïcum (periode Tonium), en wordt gekenmerkt door min of meer tektonische stabiliteit, het ontbreken van glaciaties en door een vertraging van de evolutie van complex leven voornamelijk ten gevolge van een laag gehalte aan atmosferische zuurstof.

Colorado Orogenese (Zuidwestelijke Verenigde Staten) 
 Ca. 1780-ca. 1700 Ma : De Colorado-geologische provincie is een belangrijk onderdeel van een meer dan 1000 km brede gordel Paleoproterozoïsche eilandbooggesteenten die het zuidwesten van de Verenigde Staten beslaat. Bekend als de Transcontinentale Proterozoïsche Provincies werd deze gordel van grotendeels jonge gesteenten tussen 1,8 en 1,7 miljard jaar geleden (tussen 1,8 en 1,7 Ga) door convergerende tektoniek langs de Cheyenne Belt toegevoegd aan de zuidelijke rand van het Noord-Amerikaanse Kraton. Een groeiend aantal gegevens suggereert dat deze gesteenten minstens plaatselijk op oudere gesteenten uit het vroegste Proterozoïcum en uit het Archeïcum afgezet werden. Deze afzetting was waarschijnlijk gecorreleerd met de Trans-Hudson Orogenese (tussen 2,0 en 1,8 Ga tijdens de Orosiriumperiode) en de Penokeïsche Orogenese (tussen 1,86 en 1,83 Ga tijdens de Statheriumperiode). De vulkanoplutonische en bijbehorende sedimentaire gesteenten van de Colorado-geologische provincie documenteren twee belangrijke regionale orogenesen : een oudere langdurige thermotektonische episode tussen 1,78 en 1,70 miljard jaar geleden (1,78 en 1,70 Ga), genaamd de Colorado Orogenese, met voornamelijk amfibolietfaciesmetamorfose tijdens fragmentarische samenvoeging (accretie) van verschillende eilandboogterreinen langs de zuidelijke rand van de Archeïsche Wyomingkraton, en een jongere Mesoproterozoïsche intracontinentale gebergtevorming, de Berthoud Orogenese (tussen 1,45 en 1,40 Ga tijdens de Calymmiumperiode). Om verschillen in de tijdstippen en in de geodynamica van de metamorfoses te onderscheiden en vergelijkingen van plaats tot plaats te vergemakkelijken werden typelocaties (geologische provincies) vastgesteld voor de afzonderlijke fasen tijdens de Colorado Orogenese. De kristallijne sokkel van het Rocky Mountain National Park ontstond tijdens deze orogenese. Een collisie in de subductiezone met fragmenten van het Wyomingkraton verhoogde de druk en temperatuur en creëerde de metamorfe gesteenten die het kristallijne basisgesteente van leisteen en gneisn vormden.

Gotische Orogenese (Zuid-Oost Noorwegen) 

 Ca. 1760-ca. 1560 Ma : De stratigrafische ondergrens van de Gotische Orogenese in Zuid-Oost Noorwegen werd vastgelegd op basis van de ouderdom van de supracrustale gneisen van de Østfold-St. Le-Marstrandformatie. Deze formatie ligt binnen de zuidwestelijke grens van het Baltisch Schild. De gneisen werden door Åhåll & Daly (1989) op ca. 1,76 miljard jaar gedateerd met een Sm-Nd errorchronouderdom van 1758 ± 78 Ma, MSWD : 9,4. Brooks et al. (1972) stelden de term errorchron voor voor de situatie waarin de ouderdomsgegevens (vertegenwoordigd door punten op een diagram) van een reeks monsters niet op een rechte lijn liggen binnen de grenzen van analytische afwijkingen. Hoe meer de ouderdomsgegevens van een reeks monsters een lijn vormen (isochron), hoe betrouwbaarder de ouderdomsbepaling. Concreet houdt een errorchron in dat de niet-lineaire spreiding van de punten een gevolg is van een geologische afwijking, en geeft aan dat een of meer van de aanvankelijke aannames van de isochron niet vervuld zijn. De oorsprong van een isochroonverspreiding is een van de belangrijkste interpretatieve aspecten van de geochronologie. Als de spreiding resulteert in een MSWD van 2,5 of minder, wordt dit als analytisch beschouwd. Als de MSWD groter is dan 2,5 is het geologisch. De stratigrafische ondergrens werd verder nog mede bepaald door de ouderdom van de oudste orthogneisen die het supracrustale gesteentecomplex binnengedrongen zijn (intrusie). Deze zijn de augengneis geïntrudeerd in het Mediaan Segment (een geologische provincie in Zuid-West Zweden) en het biotietgneis geïntrudeerd in het Østfold Segment (Zweeds-Noorse geologische provincie), beide ca. 1,71 miljard jaar geleden. De initiële stadia van de Gotische Orogenese worden gekenmerkt door subductie en langdurige calcium-alkalische magmatische activiteit langsheen de rand van het Svecofennisch Orogeen of Svecofennia (Zweeds-Fins Orogeen, 1,96-1,82 Ga). Deze kenmerken passen bij het B-subductiemodel en de vormingscriteria voor type F kristallijne stuwplaten. De voorlopers en vroege stadia van de orogenese in de oostelijke subprovincie, werden gedomineerd door subductie-gerelateerde intrusie van de oude suites van de 1,85-1,65 miljard jaar oude (1,85-1,65 Ga) Trans-Scandinavian Igneous Belt (TIB). Granitoïden van de Trans-Scandinavian Igneous Belt intrudeerden in de rand van Svecofennia (ook nog Svecofennisch Kraton) en incorporeerden continentale korst bestaande uit gneisen met vermoedelijk een Gothiaanse ouderdom. Aangenomen wordt dat de subductie, die de accretie (korstaangroei) van deze subprovincie domineerde, in oostelijke richting verliep.

De locatie van de Gotische accretiesuturen is onbekend, maar ligt vermoedelijk ergens ten westen van de Kongsberg-Bamble Belt (Kongsberg-Bamble Gordel) onder de oppervlakte verborgen. Tijdens de Gotische Orogenese werden jongere terreinen in westwaartse richting door accretie samengevoegd met het voorland van de Trans-Scandinavian Igneous Belt over een ca. 175 km brede noord-zuid lopende gordel. Tijdens dit proces werd het voorland van de Trans-Scandinavian Igneous Belt (TIB) vervormd, wat blijkt uit gneisachtige granitoïden van 1,8–1,65 miljard jaar oud van het Klarälven Terrane. Deze granitoïden worden dan ook als vervormde TIB-gesteenten beschouwd. De protolietouderdom van de belangrijkste aardkorstcomponenten van het Gotische Orogeen neemt af naar het westen. Het parallochtone oostelijke segment bestaat uit twee terreinen : het Klarälven Terrane (TIB-voorland) en het Ätran Terrane, met dominante orthogneisen die het voornaamste 1,7–1,65 miljard jaar oude Gotische accretie-interval vertegenwoordigen. De late fase van de Gotische Orogenese 1,57-1,50 miljard jaar geleden, wordt gekenmerkt door uplift, tektonische stabilisering en het begin van een anorogeen regime waarvan wordt aangenomen dat het tot het begin van de Sveconoorse Orogenese (Zweeds-Noorse Orogenese) (ca. 1,1–ca. 0,9 Ga) geduurd heeft. De huidige bovenste aardkorstgesteenten van het Gotische Orogeen waren gedurende een lange tijdspanne onderhevig aan voornamelijk ductiele vervorming. Het ca. 1,56-1,58 miljard jaar oude (1,56-1,58 Ga) Nordstrand-Sørmarka metatonaliet/graniet complex markeert de stratigrafische bovengrens van de Gotische Orogenese. Het onderzoek van Lassen en Thybo (2004) geeft duidelijk aan dat de geologische structuren van de Gotische en Sveconoorse Orogenen tijdens het late Precambrium gereactiveerd werden en eveneens meerdere keren tijdens de daaropvolgende Fanerozoïsche vorming van geologische bekkens.

Big Sky Orogenese (Westelijke Verenigde Staten) 
 Ca. 1750-ca. 1705 Ma : Het Big Sky Orogeen in het midden- en zuidwesten van Montana is een grote convergente orogene gordel die verband houdt met de Proterozoïsche samensmelting van het paleocontinent Laurentia. Geochronologische, structurele en petrologische gegevens van de Northern Madison Range, die de orogene gordel noordoost-zuidwest doorkruist, verschaffen belangrijke informatie over de interne dynamiek van de orogene gordel. Thermochronologisch en geochronologisch onderzoek wijzen tussen ca. 1,8 en 1,7 Ga op hoogwaardige metamorfose tot granulietfacies aan 1,2 GPa (gigapascal) en op deformatie in de westelijke metasedimentaire gebieden in de Montana-geologische provincie. Harms et al. (2004a) definieerde deze tektonische gebeurtenissen als de Big Sky Orogenese en suggereerde dat ze veroorzaakt werden door de sluiting van een oceanisch bekken en de daaropvolgende collisie van het Archeïsch Medicine Hat Block met de Wyoming-geologische provincie. Ten minste twee fasen in de Big Sky Orogenese zijn bewaard gebleven. Beide fasen zijn nagenoeg even oud met ca. 0,9–0,8 GPa en > 700 °C als maximum metamorfe waarden. Datering van metamorfe zirkoonkorrels afkomstig van een vervormde mafische dike gaf een gewogen gemiddelde U-Pb-ouderdom van 1737 ± 28 Ma. Datering van monazietkorrels van een metapeliet gaf een U-Th-Pb-ouderdom van ca. 1750–1705 Ma, verspreid over prograde,- piek,- en retrograde intervallen. Hoewel Giletti (1966) langs de noordelijke rand van de Wyoming-geologische provincie een aanzienlijke laat-Paleoproterozoïsche thermische verstoring herkende, is het pas sinds een goede twintig jaar dat er substantieel kan aangetoond worden dat een orogene gordel van beduidende omvang het midden en zuidwesten van Montana doorsnijdt.

Kimban Orogenese (Centraal Zuid-Australië) 
 Ca. 1730-ca. 1690 Ma : De Kimban Orogenese wordt beschouwd als het meest ingrijpende orogeen proces in het Gawlerkraton (Centraal Zuid-Australië). Geochronologisch onderzoek toonde aan dat de orogenese over het gehele kraton plaatsvond. Gegevens uit het noorden, zuiden en westen van het kraton met betrekking tot syntektonisch magmatische en metamorfose wijzen erop dat de orogene gordel tussen 1,73 en 1,69 miljard jaar geleden gevormd werd. Ten gevolge van dextrale transpressie ontstonden in het zuiden van het Gawlerkraton noord-oost lopende orogene structuren die uiteindelijk naar het noorden afbuigen. Binnen de Peake Inlier en Denison Inlier, in het noorden van het kraton, kunnen oude noord-zuid lopende orogene structuren met de Kimban Orogenese gecorreleerd worden. Payne et al. (2008) zijn van mening dat de Kimban Orogenese ook tot uiting komt in de opvallende noord-oost richting van de regionale aeromagnetische gegevens van het noordwestelijke Gawlerkraton. Het metamorfisme en het magmatisme van de Kimban Orogenese wijzen erop dat het Gawlerkraton tijdens het interval ca. 1730- ca. 1690 Ma effectief samengevoegd werd. De ca. 1730- ca. 1690 Ma-tijdlijn wordt beschouwd als een belangrijke geologische gebeurtenis in functie van correlatie en reconstructie van Proterozoïsche kratons.

De metamorfosegraad in het westelijke Gawlerkraton bedraagt 625-650 °C en 5,5-6,5 kbar (kilobar = 1000 bar) tot 700-750 °C en 8-9 kbar, en 600-675 °C en 5–7 kbar tot 800–850 °C en 7–9 kbar in het zuidelijke Gawlerkraton. Binnen het Kimban Orogeen (de Kimban orogene gordel) wordt aanzienlijke variatie in metamorfosegraad waargenomen. Dit blijkt uit de gebieden in het zuidelijke Gawlerkraton (bv. in het noordelijke deel van het schiereiland Eyre Peninsula (Zuid-Australië)) die de metamorfosegraad van groenschistfacies (een metamorfe facies die wordt gekenmerkt door een graad van metamorfose van gemiddelde druk en temperatuur) behouden en grenzen aan gebieden met granulietfacies (de metamorfe facies met de hoogste graad van metamorfose). Het bijna samenvallen van het metamorfisme tijdens de vroege Kimban Orogenese (ca. 1730- ca. 1720 Ma) met het metamorfisme van de Nimrod Group (ca. 1730- ca. 1723 Ma) suggereert een verwante en mogelijk aangrenzende thermotektonische gebeurtenis waarbij beide regio's betrokken waren. Volgens Payne et al. (2009) duiden de aanwezigheid van relict-eclogiet (ca. 1730 Ma) en het gebrek aan bewijzen voor latere continentale accretie op het samenvoegen van het Miller Range terrein met het Gawler-Adeliekraton tijdens de ca. 1730- ca. 1690 Ma Kimban-Nimrod Orogenese. De sutuurzone die door deze samenvoeging ontstond bevindt zich mogelijk op of nabij de locatie van de Nimrod Group, zoals aangegeven door de aanwezigheid van eclogietfacies binnen de opeenvolgingen van deze geologische groep.

In de suites van de Moody Suite, Middlecamp Suite en Tunkillia Suite kan magmatisme worden waargenomen dat gerelateerd is aan de Kimban Orogenese. De Middlecamp Suite in het oostelijke Gawlerkraton is een granietsuite met een ouderdom tussen 1737 ± 7,0-1726 ± 7,0 Ma, dus tot juist vóór en vroeg in de Kimban Orogenese. De Moody Suite situeert zich met een ouderdom van 1720 ± 9,0-1701 ± 12 Ma later in de orogenese en bevat intrusies variërend van muscoviethoudende leucograniet tot hoornblendehoudende granitoïden. De Tunkillia Suite heeft een ouderdom van ca. 1690-ca. 1670 Ma en wordt, gebaseerd op geochemie van sporenelementen en van Nd-isotopen, beschouwd als een post-tektonische magmatische suite. De plaatselijke vorming van een bekken tijdens de Kimban Orogenese bleef bewaard in het centrale Gawlerkraton. Hier wordt de ca. 1715 miljoen jaar oude Labyrinthformatie gekenmerkt door opwaartse geërodeerde opeenvolgingen. Deze formatie werd binnen een breukbegrensd bekken gevormd met sedimenten uit lokale bronnen. De ouderdom van ca. 1715 ± 9,0 Ma werd afgeleid van de datering van een ryoliet binnen de formatie. In het Kimban Orogeen kunnen geen aanwijzingen gevonden worden voor subductiegerelateerd magmatisme.

Yavapai Orogenese (Zuidwestelijke Verenigde Staten) 
 Ca. 1720-ca. 1680 Ma : Tijdens dit orogeen interval van het Statherium vond in wat nu het zuidwesten van de Verenigde Staten is de continentale collisie met progressive vervorming plaats van het complexe 1800-1700 miljoen jaar oude Yavapai-eilandboogterrein (een reeks eilandbogen) met het proto-Noord-Amerikaans continent. Het Yavapai-eilandboogterrein maakt het grootste deel uit van de noord-oost lopende 1800-1700 miljoen jaar oude Yavapai-geologische provincie die samen met de 1700–1600 miljoen jaar oude Mazatzal-geologische provincie tijdens een reeks orogene episodes door accretie aan de zuidwestelijke rand van het paleocontinent Laurentia toegevoegd werd. Deze twee geologische provincies bestaan voornamelijk uit jonge aardkorst en ondergingen tijdens de accretie door de hoge temperatuur vervorming en metamorfose op gemiddelde diepte, waar ze doorsneden worden door 1,45–1,35 miljard jaar oude Mesoproterozoïsche intrusies. Onder meer Karlstrom & Humphreys (1998) definieerden de Yavapai-geologische provincie als de brede zone van overwegend jonge (aard)korst die reikt van Arizona tot het gebied van Colorado ten zuiden van de Cheyenne Belt en vervolgens noordoostwaarts in de ondergrond tot het midden van het Noord-Amerikaanse continent. De gesteenten van de Yavapai-geologische provincie zijn langs twee semi-continue routes in het westen van de Verenigde Staten ontsloten, nl. de noordwest-zuidoost lopende Arizona Transition Zone en de noord-zuid lopende Rocky Mountains. De Arizona Transition Zone is een diagonaal van noordwest naar zuidoost lopend gebied in centraal-Arizona. De regio is een overgang van het hoger gelegen Coloradoplateau in het noordoosten van Arizona naar het Basin and Range gebied met lager gelegen woestijnen in het zuiden en zuidwesten. Paleoproterozoïsche gesteenten (ca. 1,8-1,7 Ga) van beide regio's omvatten grotendeels vergelijkbare metasedimentaire gesteenten, bimodale metavulkanische gesteenten en granietachtige intrusies. Het magmatische raamwerk van de Yavapai-geologische provincie is zeer goed bekend, maar de tektonische setting, timing en regionale omvang van de orogeneses in het westen van de Verenigde Staten blijven onderwerp van discussie.

Accretie van het Archeïsche (?) Mojavia Terrane en bijbehorende herwerkte Paleoproterozoïsche aardkorstcomponenten, zoals onder meer de Elves Chasm Gneiss (nabij Grand Canyon Village, Grand Canyon, Arizona), culmineerde tijdens de Yavapai Orogenese. In sommige delen van de Yavapai-geologische provincie werden zirkonen aangetroffen waarvan de radioactieve isotopen de aanwezigheid van oudere korstcomponenten aantonen en in sommige supracrustale opeenvolgingen werden zirkonen van Archeïsche ouderdom geïdentificeerd. De hoeveelheid Archeïsch en pre-1,80 Ga Paleoproterozoïsch materiaal dat in de Yavapai-geologische provincie opgenomen is, wordt op basis van de ouderdom van Nd-modellen van 2,0-1,8 Ga echter als klein beschouwd. 2,0-1,8 Ga is iets ouder dan 1,8-1,7 Ga, de ouderdom van de Yavapai-geologische provincie. Onderzoek met behulp van Pb-isotopen geeft evenzo aan dat de geologische provincie voornamelijk van jong aardmantelmateriaal afkomstig is. In het zuiden van Colorado geven de aanwezigheid van aureolen en dateringen van monaziet rond syntektonische plutonieten aan dat een globale noordwest-zuidoostelijke verkorting door het orogeen plaatsvond rond 1,71-1,70 en 1,69-1,67 Ga. Deze dateringen duiden op een tientallen miljoenen jaren durende piek tijdens de Yavapai Orogenese. Het verloop van de gebergtevorming toont dat decompressie van sommige aardkorstblokken plaatsvond door omhoogstuwing ten gevolge van collisie en dat andere blokken op hetzelfde moment begraven werden. Structureel onderzoek van foliaties en plooien toont aan dat de structuur van de gesteenten gedomineerd werd door contractievervorming waardoor de Yavapai Orogenese kan geïnterpreteerd worden als een langdurig convergent orogeen langs de rand van een tektonische plaat aan een zuidwaarts groeiend Laurentia. De accretie van de Yavapai-eilandbogen werd op de voet gevolgd door omvangrijke intrusie door granitoïden die bestaande provinciegrenzen binnendrongen en hielpen om de jonge korst te stabiliseren. Rond ca. 1,7 miljard jaar geleden werden ryoliet- en kwartsietopeenvolgingen gevormd.

1,6 miljard jaar oude rode algen in de Tirohan Dolomite (Vindhyan Supergroup, Centraal-India) 

 Ca. 1600 Ma : de 1,6 miljard jaar oude sedimentaire gesteenten in de Tirohan Dolomite van de Chitrakootformatie (Boven-Semri Group, Onder-Vindhyan Supergroup) in Centraal-India bevat gefosfatiseerde stromatolitische microbialieten waarin uitstekend bewaard gebleven fossiele gemeenschappen met microfossielen ontdekt werden en die beschouwd worden als mogelijke kroongroeproodwieren (stam Rhodophyta, klade ('supergroep') Archaeplastida (Primoplantae)). De afzettingen werden gevormd in een equatoriaal ondiep marien paleomilieu dat gekenmerkt wordt door fotosynthetische microbiële matten. Temidden deze uitgestrekte cyanobacteriële (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) matten werd een biota van filamenteuze (draadvormige) en gelobde organismen aangetroffen die belangrijke kenmerken gemeen hebben met moderne eukaryote algen, meer bepaald rode algen. De gesteenten die de resten bevatten bestaan voornamelijk uit calcium- en magnesiumcarbonaten, maar de fossielen en microbiële matten zijn gepreserveerd in calciumfosfaat. Hierdoor kunnen de cellulaire en subcellulaire structuren (het cytoplasma, het cytoplasmatisch membraan en de celwand) in drie dimensies met behulp van synchrotronstraling-röntgentomografische microscopie bekeken worden. Om de gefosfateerde microfossielen uit het carbonaatgesteente te isoleren, werden gesteentemonsters in 10% gebufferd azijnzuur opgelost en werden de microfossielen handmatig uit de residuen genomen.

Tijdens veldwerk te Jankikund (district Chitrakoot) in november 2006 en januari 2011 werden drie soorten Rhodophyta ontdekt. De eerste soort is de typesoort en enige soort Rafatazmia chitrakootensis, een niet-vertakte draadvormige alg met een breedte van 58 tot 175 μm. De cellen hebben een variërende grootte, met cellengtes van de helft tot meer dan tweemaal de celbreedte. Rafatazmia groeide door middel van septatie (het vormen van tussenschotten). Nieuw gevormde septa hebben een centrale porie. Sommige septa dragen ook een centraal bolvormig object dat soms in het septum doordringt. Deze structuren zijn mogelijke 'verbindingen' en 'pluggen' tussen de cellen. In het midden van elke cel bevindt zich een grote ruitvormige schijf die als een pyrenoïde beschouwd wordt, een onderdeel van het fotosynthetische apparaat van rode algen. De tweede soort is de typesoort en enige soort Denaricion mendax, eveneens een niet-vertakte draadvormige alg, óf een Prokaryoot. Specimina zijn 130 tot 275 μm breed en zijn opgebouwd uit korte, muntvormige cellen. De interne structuur lijkt op een stapel munten. Denaricion groeide door gecoördineerde septatie waardoor een geometrisch 4/8/16 patroon van cellen binnen compartimenten geproduceerd werd. Deze compartimenten zijn minstens gedeeltelijk van elkaar afgesloten door een solide tussenschot (septum). De cellen vertonen gelijkenis met die van grote zwaveloxiderende bacteriën. Er zijn ook overeenkomsten met oscillatorische cyanobacteriën, hoewel de celvolumes van de laatste veel kleiner zijn. De bredere verwantschappen van Denaricion zijn onzeker. De derde soort is de typesoort en enige soort Ramathallus lobatus (Sallstedt, 2017), een sessiele alg met een gelobde thallus die bolvormige en vingerachtige takken heeft die vanuit een centraal gebied uitstralen. Het pseudoparenchymateus weefsel vormt dikwijls cellen in de vorm van waaiers ('celfonteinen'). De celgrootte varieert van ongeveer 5 tot 15 μm. In bolvormige lichamen bevinden zich mogelijke tetrasporen. De thallus wordt bedekt door niet-cellulaire matrix die tot 40 μm dik is. Er is geen duidelijke cortex, maar de distale cellaag in een tak is soms groter dan die van het aangrenzende pseudoparenchymateuze weefsel. De groeiwijze is apicaal, wat op verwantschap met Florideophyceae wijst, een klasse roodwieren (rode algen). Indien Ramathallus en Rafatazmia meercellige kroongroeproodwieren zijn, zijn ze ongeveer 400 miljoen jaar ouder dan de oudste eerder geaccepteerde rode alg in het fossielenbestand. Dit kan erop wijzen dat Eukaryota een langere evolutiegeschiedenis hebben dan algemeen werd aangenomen. Er bestaat consensus dat de laatste gemeenschappelijke voorouder van moderne Eukaryota tijdens het Mesoproterozoïcum leefde, ongeveer 1,6 tot 1 miljard jaar geleden, mogelijk iets eerder (perioden Boven-Statherium-Boven-Stenium).

De Chitrakootformatie maakt deel uit van het bovenste deel van de Semri Group (geologische groep) in Centraal-India. De Tirohan Dolomite te Chitrakoot (deelstaat Madhya Pradesh, district Satna, Bundelkhandregio) kan gecorreleerd worden met de Rohtas Limestone in de Son Valley. De ouderdom van 1,6 Ga voor de Tirohan Dolomite wordt bevestigd door overeenstemming tussen meerdere radiometrische dateringen. De belangrijkste zijn de U-Pb-analyses, de meest precieze en accurate absolute dateringsmethode voor gesteenten van deze ouderdom, van magmatisch zirkoon uit het Onder-'Vindhyan' van de Son Valley en de rechtstreekse Pb-Pb-isochrondatering van het fossielhoudende fosfaatgesteente. Drie Pb-Pb-isochrondateringen van de Rohtas Limestone leverden de ouderdom van 1.601 ± 130 Ma, 1.599 ± 48 Ma en 1.514 ± 120 Ma respectievelijk. De correlatieve equivalenten van de Tirohan Dolomite in de Son Valley zijn dus met precisie en congruentie zeer dicht bij 1,6 Ga gedateerd. Dit valt binnen de foutmarges identiek aan de ouderdom van 1.650 ± 89 Ma die verkregen werd uit een rechtstreekse Pb-Pb-isochrondatering van het fossielhoudende fosforiet in de Tirohan Dolomite.

Era Mesoproterozoïcum (ca. 1600-ca. 1000 Ma) 
Het Mesoproterozoïcum is het middelste era van het eon Proterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de chronometrische ondergrens van het Mesoproterozoïcum zich op ca. 1600 miljoen jaar geleden (1,6 Ga) en de chronometrische bovengrens op ca. 1000 miljoen jaar geleden (1,0 Ga). Het era wordt in drie geochronologische perioden (chronostratigrafische systemen) onderverdeeld: het Calymmium (ca. 1600 tot ca. 1400 Ma), het Ectasium (ca. 1400 tot ca. 1200 Ma) en het Stenium (ca. 1200 tot ca. 1000 Ma). De onder- en bovengrenzen van deze perioden werden chronometrisch bepaald en zijn arbitrair. De perioden vertegenwoordigen dus geen geostratigrafische of biostratigrafische eenheden. De tijdschaal van het Precambrium is gebaseerd op radiometrische datering omdat het fossielenbestand zeer schaars is. De geologische onderverdelingen van de tijdschaal vertegenwoordigen ruwweg belangrijke tektonische cycli. Het Precambrium is onderwerp van voortdurend onderzoek zodat mogelijk in de toekomst de onderverdelingen van de tijdschaal meer natuurlijke grenzen vertegenwoordigen op basis van gecorreleerde geologische gebeurtenissen.

Het Mesoproterozoïcum is het eerste era in de geschiedenis van de aarde waarvan het geologisch bestand redelijk bewaard gebleven is. Het Calymmium wordt gekenmerkt door de uitbreiding van toenmalige platforms op toen recent gekratoniseerd keldergesteente. Deze platforms blijven tijdens het daaropvolgende Ectasium belangrijke componenten van de meeste geologische schilden. Het Stenium, de laatste periode van het Mesoproterozoïcum, wordt gekenmerkt door smalle polymetamorfe en actieve orogene gordels die de talrijke platforms van elkaar scheidden. Belangrijke gebeurtenissen waren het uiteenvallen van het supercontinent Columbia tussen 1,5 en 1,2 miljard jaar geleden (tijdens het Calymmium en Ectasium) waarna de fragmenten ervan tussen 1,2 miljard en 1 miljard jaar geleden (tijdens het Stenium) weer samengevoegd werden tot het supercontinent Rodinia, en vanaf ca. 1,2 miljard jaar geleden rond de overgang van het Ectasium naar het Stenium het ontstaan en de evolutie van seksuele voortplanting waardoor de complexiteit van het toekomstige leven exponentieel toenam en de ontwikkeling van echte meercellige organismen ingeluid werd. Meercellige organismen behoren tot het domein Eukaryota, een van de drie domeinen waarin de huidige biologische wetenschap het leven indeelt. Er werd lang aangenomen dat er vóór de geologische periode Ediacarium (van 635 tot 538,8 ± 0,2 miljoen jaar geleden) geen noemenswaardige biosfeer was buiten het bestaan van de ééncellige Bacteria (superrijk Prokaryota, domein Bacteria), voornamelijk Cyanobacteria (superrijk Prokaryota of Monera, domein Bacteria, klade Terrabacteria, stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae) die Stromatolieten vormden. Stromatolieten kenden hun hoogtepunt van ontwikkeling tijdens het Calymmium en Ectasium, maar ook meercellige organismen begonnen deel uit te maken van de Mesoproterozoïsche biotopen.

'Boring Billion' (ca. 1800- ca. 800 Ma) 
Buick et al (1995) beschreven het ogenschijnlijke ontbreken van belangrijke klimatologische, geologische en biologische gebeurtenissen tijdens de volle 600 miljoen jaar tellende tijdspanne van het Mesoproterozoïcum als "The dullest time in Earth's history". Dit leidde in 2012 tot het ontstaan van de nu omstreden term "Boring Billion" ('Saai Miljard') voor de periode tussen 2 miljard (2 Ga) en 1 miljard jaar geleden (1 Ga) die volgens de paleontoloog Brasier gekenmerkt wordt door glaciale en geochemische stilstand, terwijl langdurige glaciale perioden of ijstijden met regelmatige periodiciteit wél waargenomen worden in andere perioden van de geologische geschiedenis van de Aarde. Young omschreef in 2013 de tijdspanne tussen 1,8 en 0,8 Ga als "Barren Billion" wegens het schijnbare ontbreken van afwijkingen in de waarden van koolstofisotopen en schijnbare glaciale stasis. Wegens de ogenschijnlijke afwezigheid van tektonische activiteit omschreven Cawood & Hawkesworth (2014) de tijdspanne tussen 1,7 miljard en 750 miljoen jaar geleden als "Earth's Middle Ages". Met Boring Billion wordt nu vrij algemeen de tijdspanne van ca. 1,8 miljard tot ca. 800 miljoen jaar geleden bedoeld, vervat in het eon Proterozoïcum en voornamelijk het volledige Mesoproterozoïcum. Na de uitvinding van de term door Brasier in 2012 geraakte deze stevig ingebed in het geologische bewustzijn.

Evolutie van complex leven (Eukaryota) 
Onderzoek door onder meer Buick et al. (1995) resulteerde in opmerkelijk stabiele en vlakke curven koolstof- en chroomisotopen en lage hoeveelheden sporenelementen tijdens de zogenaamde 'stasis' (Boring Billion), een periode van 'stilstand' veroorzaakt door langdurige klimatologische, atmosferische en tektonische stabiliteit, en door langdurig gebrek aan toevoer van nutriënten. Volgens Lyons et al. (2014) wijst hun onderzoek op een vertraging in de evolutie van complex leven, voornamelijk als gevolg van het ontbreken van zuurstof in de atmosfeer, maar meer waarschijnlijk als gevolg van een te laag gehalte aan zuurstof. Er werd aangenomen dat pas in het era Neoproterozoïcum (ca. 1000- ca. 538,8 ± 0,2 Ma), meer bepaald tegen het einde van het Boring Billion tijdens de Toniumperiode, een grote biodiversiteit in zowel het microscopische als het macroscopische complexe leven ontstond. Afwezigheid van fosforiet,- evaporiet,- banded iron formation,- glaciatie- en ertsafzettingen gerelateerd aan convergente plaatranden valt ook in de periode van de stasis. Deze afzettingen zijn orogene goudafzettingen, porfierafzettingen, VMS (Volcanic-hosted Massive Sulfide)-afzettingen en MVT (Mississippi Valley Type)-afzettingen. De bewegingen van de tektonische platen werden mogelijk door een stagnerende dekseltektoniek onderdrukt. Moderne platentektoniek trad pas tegen het einde van het Neoproterozoïcum in werking.

Door dit alles was de algemene consensus dat de periode van ca. 1800 tot ca. 800 miljoen jaar geleden een miljard jaar geologische 'stilstand' vertegenwoordigt die de evolutie van complex leven tot 'stilstand' bracht. Maar tijdens deze periode vonden juist verschillende belangrijke gebeurtenissen plaats op het gebied van biologische evolutie zoals de eerste grote biodiversificatie van de kroongroep Eukaryota en het ontstaan van meercelligheid en seksuele voortplanting. De eerste grote diversificatie binnen de Eukaryota, het verschijnen van Viridiplantae (meercellige planten) en de voorlopers van de dieren (domein Eukaryota, klade Opisthokonta, Rijk Animalia (of Metazoa)), gebeurde tussen het Great Oxidation Event (GOE) dat plaatsvond tussen ca. 2,45 en ca. 2,31 miljard jaar geleden tijdens de Paleoproterozoïsche periode Siderium en het Neoproterozoïc Oxidation Event (NOE) dat plaatsvond tussen ca. 800 en ca. 600 miljoen jaar geleden (tijdens de Neoproterozoïsche perioden Tonium en Ediacarium). Tijdens de intermediaire periode tussen deze oxidation events, de Boring Billion dus, was het niveau zuurstof zeer laag met kleine schommelingen, wat resulteerde in wijdverspreide anoxische wateren, en wat aangeeft dat zuurstof misschien niet de enige motor achter de diversificatie van de Eukaryota was. Mogelijk veroorzaakte een periode met weinig voor complex leven essentiële nutriënten in de oceanen, tussen ca. 1800 en ca. 1400 Ma, evolutionaire druk als essentiële trigger voor het bevorderen van biologische innovaties in het domein Eukaryota. Deze essentiële nutriënten zijn stikstof, molybdeen, fosfor en ijzer en de lage concentraties ervan waren grotendeels het gevolg van een gebrek aan zuurstof en de resulterende oxidatie die nodig is voor deze geochemische cycli. Latere perioden met een relatief hoge concentratie aan sporenelementen en nutriënten vergemakkelijkten de biodiversificatie. Mogelijk kwamen nutriënten overvloediger voor in terrestrische milieus, zoals meren of kustgebieden die dichter bij continentale afvoer liggen.

Mukherjee et al. (2018) interpreteren de tijdspanne van de Boring Billion als een periode van sequentiële stapsgewijze evolutie en biodiversificatie van complexe Eukaryota (met celorganellen), waarschijnlijk als resultaat van schommelingen in de beschikbare nutriënten en sporenelementen. Hierdoor werden evolutionaire paden geactiveerd die de latere opkomst ca. 750 miljoen jaar geleden (tijdens het Tonium) van micrometazoa (Animalia; domein Eukaryota, klade Opisthokonta) en hun macroscopische tegenhangers mogelijk maakten. In de boeken Wohin die Spuren führen (Troppenz, 2015) en The New Precambrian (Troppenz, 2017) compileert Troppenz de kennis over de Boring Billionperiode en maakt een actuele stand van zaken op. Hij verving de term Boring Billion ('Saai Miljard') door Bustling Billion ('Bruisend Miljard') en voerde voor de effectief bestaande toenmalige biosfeer de term Montana Biota in, genoemd naar de eerste vindplaats in Montana (VS) van het 1,4 miljard jaar oude schimmelgeslacht Horodyskia (domein Eukaryota, rijk (regnum) Fungi, stam (phylum) Glomeromycota, orde (ordo) Archaeosporales, familie (familia) Geosiphonaceae). De Montana Biota bestonden uit complexe meercellige levensgemeenschappen die lang vóór de Ediacarische biota bestonden en minstens 2,1 miljard jaar in de tijd teruggaan, gebaseerd op de ouderdom van de Franceville biota van Zuidoost-Gabon (Afrika). De Ediacarische biota omvatten complexe meercellige organismen die ca. 600 miljoen jaar geleden verschenen en een grote bloei kenden tot het begin van de oudste periode van het eon Fanerozoïcum, het Cambrium (538,8 ± 0,2 miljoen jaar geleden). Volgens Troppenz bewijst de ontdekking van de Franceville biota het bestaan van een overgangsfauna tussen de Franceville- en Ediacarische biota.

Oceanen en zuurstof 
Tijdens de Boring Billion was de oppervlaktelaag van de oceanen mogelijk relatief zuurstofrijk, was de middenlaag sulfidisch en de bodemlaag suboxisch (< 1 μM zuurstof). De suboxische bodemlaag werd mogelijk in stand gehouden door de uitstoot van lagere concentraties waterstofsulfide (H2S) en diwaterstof (H2) door hydrothermale bronnen in de diepzee, gassen die anders door zuurstof chemisch zouden gereduceerd zijn. De voornamelijk sulfidische samenstelling heeft er mogelijk voor gezorgd dat de oceanen in plaats van een blauwe een zwarte- en melkachtige/turquoise kleur hadden. Zelfs in de meest ondiepe wateren kunnen grote hoeveelheden zuurstof voornamelijk beperkt gebleven zijn tot de kustgebieden. De ontbinding van zinkende organische resten zou ook zuurstof uit diep water onttrokken hebben. Het zuurstofniveau bedroeg tijdens de Boring Billion mogelijk minder dan 0,1 tot 1% van het huidige niveau. In de Velkerriformatie (ca. 1380 Ma, periode Ectasium) van de Roper Group (geologische groep) in de Northern Territory (McArthur Basin) van Noord-Australië, de Xiamalingformatie (ca. 1400 Ma, Ectasium) in het noorden van het Noord-Chinakraton en de Kaltasyformatie (ca. 1443 Ma) van de Wolga-Oeralregio in Rusland vond men echter duidelijke aanwijzingen van een oxidation event ca. 1,4 miljard jaar geleden (1,4 Ga). Maar het is onduidelijk in welke mate deze gebeurtenis representatief is voor de zuurstofniveaus wereldwijd. Tijdens het Neoproterozoïc Oxidation Event (NOE) dat plaatsvond tussen ca. 800 en ca. 600 miljoen jaar geleden (tijdens de Neoproterozoïsche perioden Tonium en Ediacarium) werden oxische omstandigheden (paleomilieus met vrij opneembare zuurstof) dominant, waardoor aërobe activiteit de overhand kreeg over anaërobe.

Oceanen en ijzer 
In gesteenten die tijdens de Boring Billion gevormd werden heerst een opvallend gebrek aan banded iron formations, die ontstaan uit ijzer dat in de bovenste waterkolom reageert met zuurstof en uit het water neerslaat, waardoor op de bodem de banded iron formations gevormd worden. Dit ijzer is afkomstig uit de diepe oceaan. Na 1,85 miljard jaar geleden was er over de hele wereld slechts zeer sporadische vorming van banded iron formations. Canfield (1998) voerde aan dat SO42− in de oceanen al het ijzer in de anoxische diepzee reduceerde. Maar het ijzer kan ook gemetaboliseerd zijn door anaërobe bacteriën. Slack (2009) bracht ook aan dat tsunami's volgend op de inslag van de Sudburymeteoor 1,84 miljard jaar geleden in Ontario (Canada) de voorheen gelaagde waterzones in de oceaan vermengde, interactie veroorzaakte tussen verdampt zeewater en de relatief zuurstofrijke atmosfeer, oceanische cavitatie teweegbracht en massale afvoer van vernietigde continentale randen in de oceaan. Als gevolg van de vermenging van zuurstofrijk oppervlaktewater met voorheen zuurstofloos diep water door de meteorietimpact werd het diepe water suboxisch waardoor het ijzer uit dit diepe water zou geoxideerd zijn en niet kon worden getransporteerd en afgezet op continentale randen. Toch bestonden er ijzerrijke wateren tijdens de Boring Billion, zoals de samenstelling van de 1,4 miljard jaar oude Xiamalingformatie in Noord-China aangeeft. Misschien werden deze afzettingen gevoed door hydrothermale bronnen in diep water. Ijzerrijke paleomilieus in deze formatie duiden ook op anoxisch bodemwater in dit gebied, aangezien oxische milieu-omstandigheden al het ijzer zouden hebben geoxideerd.

'Tektonische stilstand' 
De evolutie van de atmosfeer, biosfeer en hydrosfeer van de Aarde is gerelateerd aan de supercontinentcyclus, waarin de paleocontinenten samengevoegd worden (aggregatie) en vervolgens uit elkaar drijven (rifting). Tijdens de Boring Billion evolueerden twee supercontinenten : enerzijds Columbia, dat tussen ca. 2,1 en ca. 1,8 miljard jaar geleden (ca. 2,1 en ca. 1,8 Ga) gevormd werd (tijdens het Rhyacium tot het einde van het Orosirium) en tussen ca. 1,5 en 1,35 Ga begon uiteen te vallen (tijdens het Calymmium en het Ectasium), en anderzijds Rodinia, dat tussen ca. 1,2 en ca. 1 Ga (tijdens het Stenium) samengesteld werd uit de aggregatie van de fragmenten van het voormalige supercontinent Columbia. Paleomagnetische en geologische gegevens geven aan dat Columbia tijdens haar evolutie slechts kleine veranderingen onderging. Vanwege het gebrek aan bewijs van sedimentaccumulatie op passieve marges, een accumulatie die normaliter het gevolg is van rifting, viel het supercontinent Columbia vermoedelijk niet uiteen, maar was eerder een verzameling van naast elkaar geplaatste kratons en proto-continenten. Volgens Cawood (2014) is er geen bewijs van rifting tot de vorming van Rodinia 1,2 miljard jaar geleden in Noord-Laurentia en 1 miljard jaar geleden in Zuid-Siberië en Oost-Baltica. Rodinia begon door rifting uit elkaar te vallen rond ca. 750 miljoen jaar geleden (tijdens het Tonium).

De asthenosfeer, de plastische laag van de aardmantel waarop tektonische platen drijven en bewegen, was tijdens de Boring Billion mogelijk te heet voor moderne platentektoniek. In plaats van krachtige plaatrecycling in subductiezones, werden tektonische platen honderden miljoenen jaren door accretie aan elkaar gekoppeld totdat de aardmantel voldoende was afgekoeld. Pas aan het einde van de Boring Billion koelde de aardkorst voldoende af en verdikte, waardoor de plaatsubductie geïnitieerd werd. Moderne platentektoniek trad pas tegen het einde van het Neoproterozoïcum in werking (tijdens de periode Ediacarium). Maar toch vonden er nog steeds grote magmatische gebeurtenissen plaats, bv. de vorming van de 2700000 km² grote Canadian Mackenzie Large Igneous Province 1,27 miljard jaar geleden (Ectasium) en de vorming 1,22 tot 1,12 miljard jaar geleden (Ectasium-Stenium) van de 220000 km² grote Central Australian Musgrave Province. De toenmalige primitieve plaattektoniek was tijdens de Boring Billion nog steeds actief genoeg om te resulteren in meerdere perioden van gebergtevorming. Tijdens het Calymmium bv. de Isan Orogenese (Queensland, Noordoost-Australië) (ca. 1600-ca. 1500 Ma) en de vorming van de Belt Supergroup (Canada, West-Montana, Noord- en Centraal-Idaho, Oost-Washington) (ca. 1470- ca. 1400 Ma), tijdens het Ectasium bv. de Grenville Orogenese (zuidoostelijk en zuidelijk Noord-Amerika) (ca. 1300-ca. 980 Ma) en tijdens het Stenium bv. de Sveconoorse Orogenese (langs de zuidwestelijke rand van Fennoscandia) (ca. 1065–ca. 915 Ma), de Late Ruker Orogenese (ook nog Nimrod Orogenese genoemd) (West-Antarctica) (ca. 1000 ± 150 Ma) en de Musgrave Orogenese (Centraal-Australië) (ca. 1220-ca. 1120 Ma).

Klimatologische stabiliteit 
De gesteenten die tijdens de Boring Billion afgezet werden bevatten weinig bewijzen van beduidende klimatologische variabiliteit. Omdat de zon 5 tot 18 % minder licht gaf dan nu, werd het klimaat initieel waarschijnlijk niet bepaald door haar helderheid. Niettegenstaande de lichtintensiteit van de zon lager was, zijn er echter geen aanwijzingen dat het klimaat op aarde aanzienlijk koeler zou geweest zijn. In feite lijkt de tijdspanne van de Boring Billion geen enkel geologisch bewijs van langdurige ijstijden te bevatten, ijstijden die met regelmatige periodiciteit in andere perioden van de geologische geschiedenis van de aarde wel kunnen waargenomen worden. Maar een schijnbaar ontbreken van zulke bewijzen zou ook en misschien eerder kunnen te wijten zijn aan de onvolledigheid van het geologisch bestand dan aan de afwezigheid ervan. Het lage niveau zonne-intensiteit en het lage zuurstofgehalte in de aardatmosfeer kunnen de vorming van een ozonlaag verhinderd hebben, waardoor atmosferische broeikasgassen niet in de atmosfeer werden opgeslagen en een broeikaseffect voorkomen werd, en wat ijsvorming zou hebben veroorzaakt Eventuele glaciale bewegingen tussen 1,8 miljard en 800 miljoen jaar geleden hebben misschien niet veel zichtbare sporen achtergelaten. Hoewel er niet veel zuurstof nodig is om een ozonlaag in stand te houden en het zuurstofniveau tijdens de Boring Billion daarvoor misschien voldoende hoog was, werd de Aarde in die tijdspanne mogelijk zwaarder door UV-straling gebombardeerd dan nu.

De eerste sporen van ijsvorming achtergelaten tijdens de Boring Billion werden gerapporteerd door Hartley et al. (2020). Zij beschreven een dropstone-horizont in meerafzettingen van een paleovallei in de ca. 1 miljard jaar oude Diabaigformatie van de Torridon Group (geologische groep) in Noordwest-Schotland. In dezelfde horizont bevinden zich over een laterale afstand van meer dan 250 meter vijf lokale dropstones in fijnkorrelige silt- en zandsteen met golfribbels. Deze silt- en zandsteen vertonen syneresescheuren en mudcracks, wat op wisselende meerniveaus wijst. De meest waarschijnlijke verklaring voor de aanwezigheid van de dropstone-horizont is de aanwezigheid van puin op en in ijs. Het gebied lag toen tussen 35-50° zuiderbreedte (ZB), en was een mogelijk hooggelegen meer waarvan wordt aangenomen dat het in de winter bevroren was en in de lente ontdooide, waarbij puin dat van de valleihellingen in en op het ijs van het meer terecht kwam door het smelten van de ijslaag op de bodem van het meer terechtkwam. De Diabaigformatie levert het oudste bewijs voor de aanwezigheid van ijs aan het aardoppervlak tijdens de Boring Billion, meer bepaald tijdens het late Mesoproterozoïcum (Bovenste Stenium) tot het vroege Neoproterozoïcum (Onderste Tonium), ongeveer 1 miljard jaar geleden.

Periode Calymmium (ca. 1600-ca. 1400 Ma) 
Calymmium, Belt Supergroup). Glacier National Park, Noordwest-Montana, VS.
Het Calymmium (afgeleid van het Oudgrieks κάλυμμα en geromaniseerd naar kálymma, wat 'deksel' betekent) is de eerste geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Mesoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Calymmium zich op ca. 1600 miljoen jaar geleden (1600 Ma of 1,6 Ga) en de bovengrens op ca. 1400 miljoen jaar geleden (1400 Ma of 1,4 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald. Het Calymmium wordt gekenmerkt door de uitbreiding van toenmalige platforms op toen recent gekratoniseerd keldergesteente. Volgens onder meer Zhang et al. (2021) begon tijdens het Calymmium het Mesoproterozoic Oxidation Event (MOE) (ca. 1,59–ca. 1,36 Ga), dat zich dus situeert tussen de twee belangrijkste oxidation events van het eon Proterozoïcum, het Great Oxidation Event (GOE) (ca. 2,45-ca. 2,31 Ga) en het Neoproterozoïc Oxidation Event (NOE) (ca. 0,8-ca. 0,6 Ga). Het Mesoproterozoic Oxidation Event is gekoppeld aan het uiteenvallen van het supercontinent Columbia tussen 1,5 en 1,2 miljard jaar geleden (tijdens het Calymmium en Ectasium). Uit het Calymmium stammen ook enkele van de oudste bekende soorten Eukaryota (ca. 1,48 Ga), nl. Horodyskia moniliformis en Horodyskia williamsii (Rijk Fungi (schimmels)), ontdekt in onder meer de Lower Appekunny Argillite van Glacier National Park (Montana, VS). Onder meer het verschijnen van Horodyskia, het plaatsvinden van het Mesoproterozoic Oxidation Event en verder nog enkele tektonische gebeurtenissen zoals bv. de Isan Orogenese (Queensland, Noordoost-Australië) (ca. 1600-ca. 1500 Ma), doen afbreuk aan het Boring Billion-concept van onder meer Buick et al (1995), Brasier (2012) en Cawood & Hawkesworth (2014).

Isan Orogenese (Noordoost-Australië) 
 Ca. 1600-ca. 1500 Ma : in de dagzomende Mount Isa Inlier in Noordwest-Queensland (Noordoost-Australië) is een complexe geologische historiek van metamorfose en deformatie in de gesteenten bewaard gebleven. Deze metamorfose en deformatie beïnvloedden het terrein tussen 1,6 en 1,5 miljard jaar geleden tijdens de Isan Orogenese. De intensiteit van deformatie en de graad van metamorfose geassocieerd met de Isan Orogenese variëren van sub-groenschistfacies en relatief lage tektonische spanning tot volledig amfibolietfacies en relatief hoge tektonische spanning doorheen de Mount Isa Inlier, waardoor deze plaatselijk een gedetailleerd structureel, stratigrafisch en magmatisch bestand van pre-orogene bekkenevolutie vertoont (in de tijdspanne van ca. 1800 tot ca. 1600 miljoen jaar geleden), evenals een metamorf en structureel profiel van de latere orogenese zelf.

Het onderzoek van Giles et al. (2006) wijst op een orogenese in twee fasen waarin er een transitie plaatsvond van vroege dunlagige deformatie naar latere diklagige deformatie tijdens de evolutie van het orogeen. Metasedimentaire gesteenten van de Maronan Supergroup (ca. 1700 -ca. 1650 Ma) werden afgezet in een bekken aan de rand van de Mount Isa Inlier. Daarna werden deze naar het noorden en westen geduwd tijdens vroege stadia van tektonische verkorting tussen ca. 1600 -ca. 1580 miljoen jaar geleden, waardoor een boogvormige plooi- en stuwgordel ontstond met oostwest lopende plooien in het oosten en noordzuid lopende plooien in het westen van de Mount Isa Inlier. Tijdens de vroege fase van deformatie werd amfiboliet- tot bovenamfibolietfacies bereikt (metamorfe omstandigheden met hoge temperatuur en lage druk), wat aangetoond wordt door de aanwezigheid van andalusiet,- granaat,- en sillimanietporfyroblasten. Daaropvolgende deformatie, tussen ca. 1550 -ca. 1500 Ma, resulteerde in rechtopstaande tot steil hellende plooiing van oudere gesteenten en steil naar het oosten aflopende omgekeerde breuken. Giles et al. (2006) zijn van mening dat, op basis van de verschillende aard en oriëntatie van geologische structuren in de Mount Isa Inlier en hun verband met afzonderlijke metamorfose-events, de twee fasen van deformatie, ca. 1600 –ca. 1580 Ma en ca. 1550 –ca. 1500 Ma, afzonderlijke tektonische processen vertegenwoordigen die mogelijk verschillende drijvende krachten hebben gehad.

Mesoproterozoïc Oxidation Event 
.
 Ca. 1590-ca. 1360 Ma : onafhankelijk veldwerk door verschillende wetenschappelijke teams in het Noord-Chinese Yanliao Basin hebben aangetoond dat tijdens de intervals 1,59–1,56, 1,44–1,43 en 1,40– 1,36 miljard jaar geleden (Ga) de concentraties atmosferische zuurstof > 4% PAL (Present Atmospheric Level = huidig atmosferische niveau) bereikt hadden. Deze geschatte waarden zijn hoger dan de eerder en lange tijd algemeen aangenomen zeer lage waarden van < 0,1–1% PAL tijdens het interval tussen 1,8 miljard en 800 miljoen jaar geleden (de periode die "the Boring Billion" genoemd wordt) en resulteren in een scenario dat consistent is met de geochemische waarden van gelijktijdig afgezette lagen in Siberië en Australië. Dit wijst op een Mesoproterozoïsch oxidation event tussen de twee belangrijkste oxidation events van het eon Proterozoïcum (het Vroeg-Paleoproterozoïsche Great Oxidation Event (GOE) (ca. 2,45-ca. 2,31 Ga) en het Laat-Neoproterozoïsche Neoproterozoïc Oxidation Event (NOE) (ca. 0,8-ca. 0,6 Ga)). Een oxidation event is de gebeurtenis waarbij grote hoeveelheden zuurstof geproduceerd worden en geaccumuleerd in de atmosfeer. Het Mesoproterozoïc Oxidation Event (MOE) ging gepaard met het uiteenvallen van het supercontinent Columbia tussen 1,5 en 1,2 miljard jaar geleden (tijdens de perioden Calymmium en Ectasium), de vorming van Fe/Mn-afzettingen en schalie rijk aan organisch materiaal, en met de versnelde evolutie van eukaryote algen ('Algae'). Deze ontwikkelingen geven aan dat de biogeologische co-evolutionaire processen het aardoppervlaktesysteem controleerden.

De atmosferische opstapeling van zuurstof wordt als de belangrijkste factor beschouwd bij het ontstaan en de ontwikkeling van complexe levensvormen (Eukaryota), en de "Boring Billion", de periode met het vermeende zeer geringe gehalte aan atmosferische zuurstof en weinig zuurstofrijke oppervlaktewateren in de oceanen, als de meest essentiële omgevingsfactor die de evolutie van Eukaryoten beperkte. De graad van de Mesoproterozoïsche biodiversiteit en de evolutie van het paleomilieu bleken na het uitgebreide onderzoek van de afgelopen jaren veel gecompliceerder dan eerder werd aangenomen. Er zijn vijf formaties in het Noord-Chinese Yanliao Basin (het Noord-Chinese Yanliao Bekken) die de geochemische kenmerken van oxidation events vertonen : de Xiamalingformatie, de Gaoyuzhuangformatie, de Yangzhuangformatie, de Wumishanformatie en de Tielingformatie. In de Gaoyuzhuang,- Tieling- en Xiamaling formaties werd geochemisch bewijs gevonden van aanzienlijke zuurstofaccumulatie in de atmosfeer en in de oceanen, met gehaltes atmosferische zuurstof van meer dan 4% PAL. Het Mesoproterozoïc Oxidation Event wordt geassocieerd met het optreden van de oudste bekende meercellige Eukaryota. Deze zuurstofaccumulatie was waarschijnlijk het resultaat van versterkte erosie van intermediaire tot mafische gesteenten. Deze erosie kan de primaire zuurstofproductie bevorderd hebben door de verhoogde instroom van fosfor (chemisch element P) in de oceanen en leidde tot de toename van het zuurstofgehalte. De geochemische gegevens van vooral de Gaoyuzhuangformatie wijzen erop dat tijdens het Midden-Proterozoïcum versterkte erosie kortstondige oxidation events kan uitgelokt hebben.

Horodyskia moniliformis en Horodyskia williamsii : 1,48 miljard jaar oude eukaryoten (Appekunnyformatie, Montana, VS) 

 Ca. 1480 Ma : in 1982 vond Horodyski op de vindplaats 'Appekunny Falls' talrijke fossielen van het enigmatische geslacht (genus) Horodyskia (soorten Horodyskia moniliformis en Horodyskia williamsii) in situ in een stratigrafische sectie van twee meter dikte in de Lower Appekunny Argillite (Appekunnyformatie, Belt Supergroup) van Glacier National Park in Montana (VS). In steenslag beneden dit stratigrafisch niveau werden eveneens vele specimina aangetroffen. Horodyskia werd voor het eerst in Montana gevonden en door Horodyski initieel beschreven als enigmatic bedding-plane markings ('problematische sporen op het gesteente-oppervlak'). Nog twee andere vindplaatsen in de Lower Appekunny Argillite zijn 'Rising Sun' en 'Two Medicine'. De Rising Sun-vindplaats bevat zeer slecht gefossiliseerde fragmenten die vergelijkbaar zijn met Horodyskia williamsii (Fedonkin & Yochelson, 2002). Op de Two Medicine-vindplaats werd het holotype van Horodyskia moniliformis gevonden en nog een ander specimen dat als Horodyskia williamsii beschouwd wordt (Fedonkin & Yochelson, 2002). Een van de kenmerken van het genus is de grote verspreiding, zowel in tijd als in ruimte. Buiten de 1,48 miljard jaar (1,48 Ga) oude vondsten uit Montana (Fedonkin & Yochelson, 2002) werd Horodyskia ook nog ontdekt in de 1,42–1,26 Ga Balfour Subgroup (perioden Calymmium en Ectasium) (Rocky Cape Group) in Tasmanië (Calver et al., 2010), in de 1,17–1,07 Ga Backdoorformatie en Stag Arrowformatie (periode Stenium) van de Bangemall Supergroup in West-Australië (Cutten et al., 2021), in de 550–539 Ma Zhengmuguanformatie, Liuchapoformatie en Piyuancunformatie (periode Ediacarium) in China en mogelijk eveneens in het Laat-Ediacarium van de Kauriyalaformatie van de Krol Group in India (Mathur & Srivastava, 2004). Een belangrijke bijzonderheid aan Horodyskiafossielen is dat ze in siliciclastische gesteenten gefossiliseerd werden en op dezelfde manier als de Ediacarische biota in de Zuid-Australische Ediacara Hills.

Onderzoek van dunne plaatjes sediment toont aan dat Horodyskia uit serieel uitgelijnde koolstofhoudende indrukken van 'kralen' (blaasjes) op het gesteente-oppervlak bestaat. Deze brede kegelvormige blaasjes ('zooiden') hebben een relatief constante grootte en een relatief constante onderlinge tussenruimte, en zijn gewoonlijk door een fijne stoloon verbonden om zo lineaire subparallelle tot boogvormige, halfronde en onregelmatig gevormde 'snoeren' te vormen. Horodyskia was een kolonievormend organisme met een benthischsessiele levenswijze en kreeg door zijn morfologie de bijnaam string of beads (kralensnoer) en lijkt op een halsketting met kralen. De zooiden bereikten een maximale hoogte van een centimeter. Een Horodyskiakolonie werd maximaal dertig centimeter lang en begon te groeien als een horizontale uitloper (stoloon) op het oppervlak van het substraat waarop het leefde. In het volgende groeistadium begonnen de zich op de stoloon ontwikkelende zooiden te zwellen. Zodra Horodyskia door sediment overdekt werd, groeide elke tweede zooide sneller opwaarts dan zijn buren, die hun celmateriaal aan de groeiende zooide doorgaven en zelf degenereerden. Omdat de overdekking door sediment zich steeds herhaalde werd dezelfde groeiwijze gestimuleerd, wat resulteerde in een steeds groter wordende onderlinge afstand tussen de groeiende zooiden in het sediment. De complexe groeiwijze van de kolonie, de regelmatige opstelling van de zooiden, de afwezigheid van vertakte zooiden, de stijve wand van de zooiden en de sterke stoloon die bij sommige specimina zelfs transport van de kolonie door waterstromingen overleefd heeft, wijzen op een organisme met weefsel en op een set regulerende genen. Horodyskia vertegenwoordigt het eerste optreden van weefsels en complexe meercelligheid (zoals bij dieren, Rijk Animalia (of Metazoa); domein Eukaryota, klade Opisthokonta), maar Horodyskia wordt als een schimmel beschouwd (rijk Fungi)) in de geschiedenis van het leven en levert het oudste bewijs dat de morfologie van een organisme een essentiële factor in het evolutieproces werd. Het onderscheid tussen Horodyskia williamsii en Horodyskia moniliformis is gebaseerd op de diameter van de zooiden. Een bepalend kenmerk van Horodyskia is de aanwezigheid van een halo rond de zooiden. Dit kenmerk is beschreven aan de hand van exemplaren Horodyskia die op verschillende tafonomische manieren bewaard zijn gebleven. De halo's zijn geïnterpreteerd geweest als biologische structuren zoals geleiachtige omhulsels, bladachtige linten van zeewier of samengeklonterde schalen van Protista en als abiotische structuren die het resultaat zijn van recente activiteit en afbraak van organisch materiaal. In de loop van de jaren werd Horodyskia geïnterpreteerd als een pseudofossiel, een slijmzwam (Mycetozoa), een prokaryote kolonie, een bruine alg ('Algae'), een spons (Porifera), Foraminifera, een Hydrozoo (Hydrozoa), een kolonie Bryozoa (Bryozoa), een bovist (Bovista) of een fecale sliert van een Metazoo (Metazoa). Deze interpretaties worden volgens Retallack et al. (2013) door hun onderzoek ontkracht, en ze zijn van mening dat de Horodyskiazooiden endolietblazen zijn, vergelijkbaar met de nu levende Geosiphon pyriformis (rijk Fungi, phylum Glomeromycota, orde Archaeosporales). Deze hypothese is verenigbaar met het weinige dat bekend is over de evolutie van schimmels en kan worden geëvalueerd door aanvullende studies van de paleomilieus en thanatocoenoses waarin Horodyskia aangetroffen werd. Het genus Horodyskia Yochelson & Fedonkin (2000), met typesoort Horodyskia moniliformis Yochelson & Fedonkin (2000), wordt taxonomisch geclassificeerd in het rijk Fungi (schimmels), phylum Glomeromycota, orde Archaeosporales, familie Geosiphonaceae. Er zijn vier soorten bekend : Horodyskia moniliformis Yochelson & Fedonkin (2000), Horodyskia minor Dong, Xiao, Shen & Zhou (2008) (Boven-Ediacarium van Zuid-China), Horodyskia williamsii Grey, Yochelson, Fedonkin & Martin (2010) en Parahorodyskia minor Liu & Dong (2022) (Ediacarium-Cambrium van Zuid-China).

Maar gebaseerd op vondsten van Horodyskia minor in de Jiuliqiaoformatie (Toniumperiode, ca. 950– ca. 720 Ma) in het gebied van de stad Huainan en in de Shiwangzhuangformatie (Tonium, ca. 850– ca. 720 Ma) in West-Shandong, beide in Noord-China, interpreteren Li et al. (2023) Horodyskia als een kolonievormende Protist bestaande uit zeer grote cellen en meer bepaald waarschijnlijk een coenocytische ('veelkernige') alg. Horodyskia minor is ook nog bekend uit het Laat-Ediacarium van de Piyuancunformatie (provincie Anhui) en uit het Laat-Ediacarium van de Liuchapoformatie (provincies Guizhou en Hunan), beide in Zuid-China. De Noord-Chinese specimina zijn uniek wat betreft de diverse vormen van conservatie, onder meer als koolstofhoudende samengedrukte fossielen, driedimensioneel gepreserveerde fossielen met organische wanden, ondiepe afdrukken en als 'afgietsels' (Engels : casts) en 'mallen' (Engels : molds). De gegevens van het onderzoek door Li et al. (2023) vormen een morfologische en chronologische brug tussen de Mesoproterozoïsche Horodyskia moniliformis uit Montana, Tasmanië en West-Australië (perioden Calymmium, Ectasium en Stenium) en Horodyskia minor uit het Neoproterozoïcum (perioden Tonium en Laat-Ediacarium) van Noord- en Zuid-China. De bewaard gebleven organische wanden in de Horodyskiaspecimina uit het Tonium versterkt hun biogeniciteit (hun organische aard). Samen met ander onderzoek van Horodyskiafossielen uit het Mesoproterozoïcum en Ediacarium wijzen Li et al. (2023) op het uitzonderlijk uitgebreid stratigrafisch voorkomen (Vroeg-Mesoproterozoïcum tot Laat-Ediacarium, > 900 miljoen jaar) en op de morfologische stilstand van dit kolonievormende Proterozoïsche macrotaxon.

Horodyskia heeft in de Lower Appekunny Argillite een Calymmiumouderdom, wat kan afgeleid worden uit stromatolietbiozones met de geslachten Collenia en Conophyton in de Helenaformatie en het geslacht Collenia in de Altyn Limestone. De stromatolieten en de leisteen van de Belt Supergroup werden door onder meer Fedonkin & Yochelson (2002) als marien beschouwd, maar er zijn steeds meer aanwijzingen dat een groot deel van het Belt-Purcell Basin een intracontinentaal riftbekken was met grote meren en vlechtende rivieren (Winston et al., 1984). Dit is verenigbaar met de afwezigheid van glauconiet in de Horodyskiafossielen en het zeer zeldzame voorkomen van pyriet rond Horodyskia. De ouderdom van de Belt Supergoup werd nauwkeurig bepaald door U-Pb-datering met behulp van SHRIMP, wat resulteerde in een ouderdom van ca. 1,48 miljard jaar voor de Horodyskiahorizonten op alle drie de locaties in de Lower Appekunny Argillite, waarin Horodyskia een grote verspreiding heeft. De Lower Appekunny Argillite bestaat uit een dikke opeenvolging van grijze en groene gemetamorfoseerde gelamineerde leisteen, onderliggende red beds van de Grinnellformatie en bedekkende stromatolitische Altyn Limestone. De wijze van mineraalbreuk en de aanwezigheid van geïllitiseerde klei en chloriet wijzen erop dat de Appekunnyformatie (genoemd naar Appekunny Mountain) laaggradige groenschistfaciesmetamorfose onderging. Zoals bij andere organische resten in de Belt Supergroup heeft deze metamorfose de preserveringskwaliteit van organische resten in Horodyskia aanzienlijk verminderd.

In de Lower Appekunny Argillite werden de fossielen van Horodyskia aangetroffen in koolstofhoudende schilferige schalie en in gelamineerde (fijngelaagde) slibachtige schalie dat paleokanalen in zandsteen bevat. Het paleomilieu wordt als een zeer ondiepe meerrand geïnterpreteerd, Horodyskia leefde dus in zeer ondiep water. In tegenstelling tot de kenmerken van dorre en koele paleoklimaten op andere stratigrafische niveaus in de Belt Supergroup, geeft de chemische index van wijziging (Engels: Chemical Index of Alteration (CIA)) van horizonten met Horodyskia aan dat er een warm gematigd tot subtropisch vochtig paleoklimaat heerste. Op de vindplaats Appekunny Falls en in soortgelijke facies van de vindplaats Rising Sun wordt Horodyskia geïnterpreteerd als een sessiel organisme dat op ondiepe modderige meerbodems leefde. De vindplaats Two Medicine bevindt zich in slibachtige leisteenfacies met donkergrijze leisteen en vertegenwoordigt mogelijk een dieper lacustrien paleomilieu. Zulke variatie in waterdiepte is vergelijkbaar met de subtidale tot intertidale paleomilieus die in West-Australië aan Horodyskia gerelateerd worden en waar de sedimentaire kenmerken eerder als marien dan als lacustrien beschouwd worden (onder meer Calver et al., 2010). Ten gevolge van een chemische index van wijziging van 77–86 wordt aan de onderste zestig meter van de Appekunny Argillite een vochtig tropisch paleoklimaat gekoppeld, maar boven zestig meter is er een terugval naar een index van 62 in de stratigrafische kolom, wat dus op een droger en koeler klimaat wijst, en waar Horodyskia niet meer voorkomt.

Belt Supergroup (West-Montana, Noord- en Centraal Idaho, Oost-Washington (VS) en Canada) 
 Ca. 1470-ca. 1380 Ma : De Midden-Proterozoïsche Belt Supergroup (geologische groep) is een zeer dik pakket sedimentair gesteente (15 tot 20 km) dat tussen ca. 1,47 en ca. 1,38 miljard jaar geleden afgezet werd op Archeïsche en Paleoproterozoïsche kristallijne sokkelgesteenten. Het immense gebied beslaat een oppervlakte van meer dan 200.000 km² en de dikte van de sedimentpakketten maakt de Belt Supergroup tot een van de grootste sedimentaire bekkens op Aarde. Het werd afgezet voorafgaand aan de ontwikkeling van gravende organismen en behoudt zo enkele spectaculaire sedimentaire structuren. De geologische groep strekt zich zuidwaarts uit van Canada (Zuidoost-British Columbia), waar het de benaming Purcell Supergroup heeft, door het westen van Montana, naar het noorden en centrum van Idaho en westwaarts tot in het oosten van Washington. De meeste van de spectaculair door gletsjers gevormde gesteenten in Glacier National Park maken deel uit van de Belt Supergroup en bevatten de ertsafzettingen van Silver Valley in de staat Idaho. In Idaho behoren deze tot de Lemhi Group, de Swaugerformatie, Hoodooformatie en Yellowjacketformatie. De Belt Supergroup is om verschillende redenen wereldberoemd en enigmatisch. Donald Winston (Washington D.C. 1931 - Missoula, Montana 2022), een geoloog die verbonden was aan de University of Montana, onderzocht ongeveer een kwart eeuw lang de sedimentologie en stratigrafie van deze geologische groep. De sedimentaire structuren die bewaard zijn gebleven zijn opvallend en maken een gedetailleerde interpretatie mogelijk van de sedimentologie tijdens de afzetting. Omdat dit plaatsvond voorafgaand aan de evolutie van landplanten was het toenmalige landschap waarschijnlijk desolaat en anders dan elke moderne omgeving.

De gesteenten van de Belt Supergroup werden afgezet in het Belt-Purcell Basin, het grootste Midden-Proterozoïsche bekken op het Noord-Amerikaanse continent. Volgens de meeste onderzoekers was het een intrakratonisch bekken dat periodiek verbonden was met de oceanen. De perioden waarin deze verbinding er niet was, was het intrakratonisch bekken ingesloten en vormde het lacustriene afzettingen. Gebaseerd op sedimentologie en geochemie wordt algemeen aangenomen dat het intrakratonisch bekken ten gevolge van rifting van het achterland binnen een compressieve orogene gordel en binnen een 1,45 miljard jaar oud Midden-Proterozoïsch supercontinent, de voorloper van Rodinia, gevormd werd. Maar er is uitgebreide discussie over de vraag of extensie van het Belt Supergroup bekken resulteerde in de vorming van een oceaanbekken en het volledig uiteenvallen van het continent of dat rifting mislukte voordat een groot oceaanbekken werd gevormd. Reconstructie van de tektonische platen voor de periode tussen ca. 1,47 en ca. 1,38 miljard jaar geleden is complex en onderwerp van actief onderzoek. Toen de rifting een aanvang nam en het Belt-Purcell Basin gevormd werd, werd de snelle tektonische daling van het bekken veroorzaakt doordat de korst met tafelvormige basalthoudende intrusies verzwaard werd, die de Pritchardformatie binnendrongen. Daaropvolgende plooiing en breukvorming binnen de Idaho-Montana stuwgordel en het binnendringen van magma uit het Neoproterozoïcum, Ordovicium (era Paleozoïcum), Krijt (era Mesozoïcum) en Eoceen (periode Paleogeen) hebben de Belt Supergroup beïnvloed.

De Belt Supergroup wordt in vier grote stratigrafische eenheden onderverdeeld. Deze zijn van ouder naar jonger de Lower Belt, Ravalli Group (Yellowjacketformatie en Hoodoo Quartzite), Piegan Group (Apple Creekformatie en voorheen ook de Middle Belt Carbonate) en de Missoula Group (Gunsightformatie en Swauger Quartzite). De Lower Belt bestaat overwegend uit sedimenten van de Prichardformatie met een diepwaterfacies van een uit het zuidwesten afkomstige fijnkorrelige klastische wig. Sommige zirkonen in de Prichardformatie zijn niet uit Noord-Amerika afkomstig en vonden hun oorsprong waarschijnlijk in het Oost-Australische kraton. De Ravalli Group is een fluviatiele klastische wig die grotendeels aan de oppervlakte gevormd werd en ook uit het zuidwesten afkomstig is. De Piegan Group is samengesteld uit cyclische carbonaat-siliciclastische afzettingen. De Missoula Group bevat ook een fluviatiele klastische wig die vanuit het zuiden vanuit een ander riviersysteem dan de Ravalli Group bevoorraad werd. Vanwege de omvang van de Belt Supergroup variëren de namen van formaties en beschreven gesteentesoorten naargelang de locatie. Een voorbeeld zijn de Mesoproterozoïsche gesteenten in Oostcentraal-Idaho die door grote overschuivingen en door de Bitterroot Batholith van de Belt Supergroup gescheiden worden. Correlaties tussen de Belt Supergroup en gesteenten in Oostcentraal-Idaho zijn omstreden (Link et al., 2007). Waarover wel consensus bestaat is dat zowel in de Belt Supergroup als in gesteenten in Idaho dezelfde populaties detritische zirkonen voorkomen en dat de Swaugerformatie in Idaho veel gelijkenis vertoont met de Bonnerformatie uit de Bovenste Missoula Group. Een buitengewoon kenmerk van de Belt Supergroup is dat de sedimenten voornamelijk accumuleerden in een snel tektonisch dalend en weinig gevuld sedimentair bekken waar dus voldoende opslagruimte was voor vertikale opstapeling van sedimenten bestaande uit zand, silt, klei en carbonaat. Het Belt-Purcell Basin produceerde niet het soort sedimentaire structuren die in Paleozoïsche mariene kustafzettingen voorkomen. Dergelijke opeenvolgingen vertonen een sequentiestratigrafie die verband houdt met plaatselijke en mondiale veranderingen in het zeespiegelniveau. De afzetting van de sedimenten vond grotendeels plaats in een enorm meerbekken waar de ruimte voor accumulatie niet beperkt was en het sediment zich kon ophopen om de buitengewoon dikke Belt Supergroup te vormen.

Periode Ectasium (ca. 1400-ca. 1200 Ma) 
Het Ectasium (afgeleid van het Oudgrieks ἔκτασις en geromaniseerd naar éktasis, wat 'uitbreiding' betekent) is de tweede (middelste) geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Mesoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Ectasium zich op ca. 1400 miljoen jaar geleden (1400 Ma of 1,4 Ga) en de bovengrens op ca. 1200 miljoen jaar geleden (1200 Ma of 1,2 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden chronometrisch bepaald. Het Ectasium wordt gekenmerkt door onder meer de voortdurende uitbreiding van platforms en vanaf ca. 1,2 miljard jaar geleden (ca. 1,2 Ga), rond de overgang van het Ectasium naar de periode Stenium, het ontstaan en de evolutie van seksuele voortplanting. De diversiteit van Stromatolieten neemt in belangrijke mate toe met wijdverbreide kolonies blauwgroene algen en riffen die de getijdenzones van oceanen en zeeën domineren.

Grenville Orogenese (Noord-Amerika, Schotland, Zuid-Noorwegen en Zuid-Zweden) 
 Ca. 1300-ca. 980 Ma : de Grenville Orogenese is genoemd naar het dorp Grenville in de Canadese provincie Québec. De term 'Grenville Orogenese' wordt algemeen gebruikt om een reeks bijna uitsluitend Mesoproterozoïsche tektonische gebeurtenissen die plaatsvonden tussen ongeveer 1300 en ongeveer 980 miljoen jaar geleden (perioden Ectasium en Stenium, era Mesoproterozoïcum en periode Tonium, era Neoproterozoïcum) aan te duiden. Deze tektonische gebeurtenissen hadden een reeks orogenen tot resultaat die zich mogelijk over een lengte van bijna 10000 km door Noord-Amerika uitstrekten. Het meest in detail bestudeerde deel van het Grenville Orogeen ligt binnen de Grenville Province (het jongste deel van het Canadees Schild) waar een vroeg stadium van accretie tussen ca. 1,3–ca. 1,2 Ga (ca. 1,3–ca. 1,2 miljard jaar geleden), een tussenperiode ca. 1,18–ca. 1,08 Ga met wijdverbreid magmatisme en een periode met continent–continent collisie tussen Laurentia en Amazonia in de periode ca. 1,08–ca. 0,98 Ga onderscheiden worden. Deze laatste periode werd snel gevolgd door uplift en als gevolg daarvan dagzomen van de orogene kern. Ook in de Sveconoorse Provincie (geologische provincie) van Zuid-Noorwegen en Zuid-Zweden vind men gesteenten die hun oorsprong vinden in de Grenville Orogenese. Ze worden beschouwd als inliers binnen de jongere Scandinavische Caledoniden van Noord-Ierland, Schotland en Noorwegen. Aardkorst gevormd tijdens de Grenville Orogenese wordt over heel de aardbol aangetroffen, maar meestal worden enkel tektonische processen op de zuidelijke en oostelijke randen van Laurentia als 'Grenvilliaans' erkend. In West-Europa maakten deze processen deel uit van de Sveconoorse Orogenese (ca. 1140- ca. 960 Ma) en in Afrika van de Kibara Orogenese (ca. 1400- ca. 1000 Ma). Paleogeografische reconstructies geven aan dat fragmenten van het Grenville Orogeen ook in Zuid-Amerika, Antarctica en Australië aanwezig zijn. De evolutie van het uitgestrekte Grenville Orogeen was de laatste belangrijke tektonische gebeurtenis die de Precambrische kern van Laurentia beïnvloedde en markeerde de voltooiingsfase in de vorming van het Mesoproterozoïsche-Neoproterozoïsche supercontinent Rodinia. In Noord-Amerika is deze tektoniek over een lengte van 2000 km vastgelegd in een brede band metamorfe gesteenten en stollingsgesteenten van de Atlantische kust van Zuid-Labrador tot Lake Huron in Canada en de Adirondack Mountains in de Verenigde Staten, en vervolgt naar het zuidwesten meestal in de ondergrond over een lengte van nog eens 1500 km door de staten Ohio en Kentucky naar de Mississippi embayment in de Verenigde Staten, en komt tenslotte naar het westen weer aan de oppervlakte in Texas en Mexico. De Grenville Orogenese vertegenwoordigt een periode van uitzonderlijk omvangrijke tektonische processen die de paleogeografie van de Aarde diepgaand beïnvloedde, en markeerde zoals andere grote orogenen het einde van een belangrijk tijdperk in de geologische tijdschaal van de geschiedenis van de Aarde.

Rivers (2008) deelt de orogenese in de Grenville Province in vier kleinere in op basis van de metamorfose van de aanwezige gesteenten. De oudste orogene periode is de Elzevir Orogenese (ca. 1240-ca. 1220 Ma), gevolgd door de Shawinigan Orogenese (ca. 1190-ca. 1140 Ma), de Ottawan Orogenese (ca. 1090–ca. 1020 Ma) en de Rigolet Orogenese (ca. 1010–ca. 980 Ma). Deze laatste twee orogeneses worden gegroepeerd in de Grenville Cycle. Daar de Grenville Province niet onderhevig was aan regionale post-orogene metamorfose is het gebied ideaal voor de bestudering van de pre-Grenville en Grenvilletektoniek. De meeste gegevens over de Grenville Orogenese werden dan ook afgeleid van de Grenville Province. De oudste tektonische activiteit was de accretie van een eilandboog tijdens de Elzevir Orogenese. Vooraleer dit proces plaatsgreep vond subductie plaats tussen een continentale plaat en vermoedelijk een oceanische plaat. Drijvende krachten in de platentektoniek, zoals ridge push en slab pull, sloten de opening tussen de eilandboog en het continent. Afhankelijk van de subductiehoek was de deformatie van de continentale korst en dus de verdikking van de lithosfeer al aan de gang. Tegen 1190 Ma. (het begin van de Shawinigan Orogenese) was het back-arc basin van de Elzevir Orogenese zich aan het sluiten. Tijdens het interval ca. 1,18- ca. 1,14 Ga (de Shawinigan Orogenese) trad extensietektoniek op, veroorzaakt door ofwel lithosferische afkoeling, ook wel bekend als thermische bodemdaling, of door compressie waardoor extensieplooien gereactiveerd werden. Er werden sedimentaire bekkens gevormd, wat betekent dat de continentale rand voldoende rustig was zodat er zich sedimenten konden ophopen. Maar in sommige gebieden tijdens de Shawinigan Orogenese vonden er nog altijd overschuivingen plaats en werden geologische terreinen gevormd, gelijktijdig met extensietektoniek. Volgens een bepaald tektonisch model vond er tussen ca. 1,12- ca. 1,09 Ga (een interval tussen de Shawinigan Orogenese en de Ottawan Orogenese) westwaartse overschuiving plaats, en vervolgens was extensie de voornaamste tektonische activiteit tot ca. 1,05 Ga (tijdens de Ottawan Orogenese). Op dat moment kwam het Central Granulite Terrane aan de oppervlakte te liggen en trad beperkt magmatisme op.

Het Grenville Orogeen kan in drie lithologische secties gebaseerd op lithologie, structuur en thermochronologie ingedeeld worden ; de Gneiss Belt, Metasedimentary Belt en Granulite Terrane. Alle drie de secties worden gescheiden door shear zones. De Gneiss Belt is samengesteld uit felsische gneisen en uit amfibolieten die metamorfose ondergaan hebben in het hoogste amfibolietfacies tot granulietfacies. In de Gneiss Belt vertonen opschuivende breuken (thrusting) lage hoeken die tijdens hun evolutie het potentieel hadden te vergroten en de structuur te laten roteren. Het magmatisch materiaal in de scheidende shear zones was afkoelend en evoluerend naar vast, maar gedroeg zich nog plastisch. De ouderdom van de Gneiss Belt is ca. 1,8 to ca. 1,18 Ga. Waarschijnlijk werd dit gebied rond 1,4 Ga gedeformeerd door regionale metamorfose en rond 1,16 tot 1,12 Ga. door metamorfe thrust. De Metasedimentary Belt bestaat vooral uit (meta)sedimentaire gesteenten en ook uit stollingsgesteenten die aan groenschistfacies- tot granulietfaciesmetamorfose onderhevig geweest zijn. De Adirondack Lowlands, het Sharbot Lake Domain, het Bancroft Domain, het Frontenac Domain en het Elzevir Domain zijn geologische domeinen (lithologische onderverdelingen) van deze belt. Tussen ca. 1,42 en ca. 1,04 Ga trad magmatisme op, afhankelijk van de locatie in de belt. Metamorfose vond waarschijnlijk rond 1,16 Ga plaats, zoals in de Gneiss Belt. Het Granulite Terrane bestaat uit gneisen en massieven bestaande uit anorthosiet. Anorthosieten ontstaan uit dieptegesteenten (plutonieten) en zijn meestal samengesteld uit plagioklaas. De gesteenten van de Canadese Grenville Province worden tot deze categorie gerekend. Het oudst bekende magmatisme in het Granulite Terrane dateert van ca. 1,32 Ga. Granulietfaciesmetamorfose nam ca. 1,15 Ga een aanvang en duurde ongeveer 150 Ma (150 miljoen jaar), maar de exacte periode kan niet vastgesteld worden.

Om plaatselijke van grootschalige tektonische geschiedenis te kunnen onderscheiden wordt De Grenville Orogenese in vier locaties opgebroken. Deze vier locaties zijn de Grenville Province (ca. 1,3–ca.-ca. 0,98 Ga) (zie boven), de Adirondack Mountains (noordoostelijk Noord-Amerika, noordoosten van de staat New York, Verenigde Staten), Texas (zuidelijk Noord-Amerika, Verenigde Staten) en Mexico (Noord-Amerika) en de Appalachian Mountains (oostelijk Noord-Amerika). Een klein deel van het Grenville Orogeen dagzoomt in Schotland, maar door de nabijheid van Schotland bij de Grenville Province vóór de opening van de Iapetusoceaan (proto-Atlantische Oceaan), delen beide locaties grotendeels dezelfde tektonische geschiedenis. De Adirondack Mountains bestaan uit een massieve dome Proterozoïsche gesteenten op de grens van de staat New-York met Canada. Zowel de Elzevir Orogenese (ca. 1240-ca. 1220 Ma) als de Ottawan Orogenese (ca. 1090–ca. 1020 Ma) lieten hun sporen achter in deze bergketen en produceerden hooggradige metamorfe gesteenten. Een noordwest verlopende shear zone scheidt de dome in de zuidoostelijke Highlands en in de noordwestelijke Lowlands. Men neemt aan dat de shear zone tijdens de Ottawan Orogenese een transpressiegrens was, wanneer de Highlands over the Lowlands werden geduwd. Texas en Mexico vertegenwoordigen in het Grenville Orogeen de zuidelijke rand van Laurentia en collideerden waarschijnlijk met een ander continent dan datgene dat bij de oostelijke collisie betrokken was. De Mexicaanse Zapoteekse Orogenese is even oud als de latere stadia van de Grenville Orogenese en wordt door de meeste geologen als een en dezelfde orogenese beschouwd. In Mexico kunnen Mesoproterozoïsche stollingsprotolieten, tijdens de orogenese gemetamorfoseerd tot granulietfacies, in twee vormingsperioden ingedeeld worden, ca. 1235–ca. 1115 Ma en ca. 1035–ca. 1010 Ma. De Appalachian Mountains bevatten kleine afzonderlijke dagzomen van het Grenville Orogeen. De Long Range Inlier is de grootste en bevat de Long Range Mountains langs de westkust van Newfoundland (Canada). Andere dagzomen zijn het French Broad Massif en het Shenandoah Massif in de Blue Ridge Province (geologische provincie) van Virginia (Verenigde Staten, Noord-Amerika). Gesteenten van de Blue Ridge Province bestaan uit verschillende soorten gneis die aan het hoogste amfibolietfacies tot granulietfacies (metamorfe facies) onderhevig geweest zijn en tijdens drie intervallen, ca. 1160–ca. 1140 Ma, ca. 1112 Ma en ca. 1080– ca. 1050 Ma, door granitoïde gesteenten en charnokiet geïntrudeerd werden.

Supercontinent Rodinia (wereldomvattend) 

 Ca. 1300-ca. 850 Ma : het ontstaan van het supercontinent Rodinia is het gevolg van de wereldomvattende Grenville Orogenese (ca. 1300-ca. 980 Ma). 'Rodinia' (de naam werd in 1990 bedacht voor McMenamin & McMenamin) is Russisch voor 'ter wereld brengen'; uit de brokstukken van het supercontinent ontstond na haar uiteendrijven een ander supercontinent, Gondwana. De oceaan die Rodinia omgaf werd Mirovoi genoemd, 'wereldwijde oceaan'. De meeste Precambrische continentale blokken maakten deel uit van Rodinia. Het werd grotendeels tussen ca. 1100 en ca. 850 Ma (tussen ca. 1,1 en ca. 0,85 Ga) gevormd (perioden Stenium en Tonium, era's Mesoproterozoïcum en Neoproterozoïcum), niettegenstaande sommige collisies, zoals tussen de zuidelijke en westelijke Australische tektonische platen en collisies in het noordwestelijke Grenville Orogeen (Oost-Canada), al ca. 1,3 miljard jaar geleden (ca. 1,3 Ga) begonnen (periode Ectasium, era Mesoproterozoïcum). Relatief minder omvangrijke collisies tussen ca. 1000 en ca. 900 miljoen jaar geleden (periode Tonium, era Neoproterozoïcum), zoals tussen het Yangtzekraton en het Cathaysiakraton en tussen het Amazonia en het Rockallkraton, voltooiden de vorming van Rodinia. De meeste continentblokken lijken tussen ca. 1,27 en ca. 1,070 miljard jaar geleden onafhankelijk van elkaar bewogen te hebben (Pisarevsky et al., 2014b). Gedetailleerde paleomagnetische gegevens wijzen erop dat tijdens dit tijdsinterval de belangrijkste samenstellende blokken (Laurentia, Baltica, Australia en Amazonia) geen deel kunnen uitgemaakt hebben van een enkel supercontinent. Dit interval kan een overgangsfase geweest zijn tussen het ultieme uiteenvallen van het voorgaande supercontinent Columbia tussen ca. 1,3 tot ca. 1,2 miljard jaar geleden en de vorming van Rodinia. Globale paleomagnetische gegevens geven aan dat deze laatste ongeveer 850 miljoen jaar geleden voltooid was. Noordoostelijk Rodinia bestond uit Siberia en het Noord-Chinakraton, Midden en Zuid-Rodinia uit Laurentia, Kalahari, Oost-Antarctica, Amazonia, Baltica en Congo–São-Francisco en Noordwestelijk Rodinia uit Australia, het Zuid-Chinakraton, het Mawsonkraton (Oost-Antarctica), het Tarimkraton (Noordwest-China), India en het Rayner Complex (Oost-Antarctica).

Vanaf ca. 780 Ma. tot ca. 600 Ma. (perioden Tonium, Cryogenium en Ediacarium, era Neoproterozoïcum), na een korte stabilisering van ongeveer zeventig miljoen jaar, begon het supercontinent uiteen te vallen tengevolge van mantelconvectie in de vorm van een mantelpluim onder het Zuid-Chinakraton langs de huidige westelijke rand van het toenmalige Laurentiablok. Volgens Li et al. (1999) veroorzaakte ca. 800 Ma de kop van deze mantelpluim welving van de plaatselijke aardkorst, intensief bimodaal magmatisme en opstapeling van dikke pakketten sediment van het rifttype op al de nabije kratons. Deze kratons ondergingen tijdens het interval 800–750 Ma continentale rifting die tot diep in Laurentia doordrong (Harlan et al., 2003) en vermoedelijk tot in Siberia (Gladko-chub et al., 2007a). India, samen met aangrenzend de Madagascarplaat (een tektonische plaat die het eiland Madagaskar draagt), en het Congo–São-Franciscokraton, werden tijdens dat interval van Rodinia losgemaakt of maakten nooit deel uit van de supercontinentstructuur (De Waele et al., 2008). De mantelpluim onder het Zuid-Chinablok (Zuid-Chinakraton) trad gelijktijdig op met uitgebreide magmatische activiteit in Zuid-Afrika (Richtersveld Igneous Complex). Frimmel et al. (2001) stelden voor dat een zeer grote mantelpluim zich rond ca. 800 ± 60 Ma van Zuid-Afrika doorheen Australia en het Zuid-Chinakraton tot in het noordelijkste Laurentia uitstrekte. Tussen 750–700 Ma, toen het centrale deel van Rodinia zich dicht bij de evenaar bevond, werden volgens Ernst et al. (2008) vele continentale blokken van het uit elkaar vallende supercontinent beïnvloed door een laatste opstoot van magmatisme en rifting ; West-Kalahari, West-Australia, het Zuid-Chinakraton en het Tarimkraton, de huidige noordelijke, westelijke en zuidoostelijke randen van Laurentia en Noordwest-Groenland. Gepaarde riftinggordels langsheen continentale randen en radiale mafische dikezwermen (dikeswarms) die in aanpalende continenten binnendrongen, zijn enkele typische processen mantelpluimtektoniek die het uiteenvallen van onder meer Rodinia kenmerken. Het initiële uiteenvallen ca. 780 miljoen jaar geleden (ca. 780 Ma) viel waarschijnlijk ook samen met de vorming van een large igneous province (LIP). Uitgestrekte dikezwermen ongeveer 780 miljoen jaar geleden (periode Tonium) geïntrudeerd in West-Laurentia, documenteren mogelijk het initiële uiteenvallen van Rodinia in dit gebied (Harlan et al., 2003). Alhoewel dit uiteenvallen vooral tussen ca. 750 en ca. 650 miljoen jaar geleden plaatsvond (perioden Tonium en Cryogenium, era Neoproterozoïcum), begon de daaruit volgende opening van de Iapetusoceaan (proto-Atlantische Oceaan) pas ca. 600 miljoen jaar geleden (periode Ediacarium, era Neoproterozoïcum) met de scheiding van Baltica-Laurentia-Amazonia (Pisarevsky et al., 2008). Daarbij werden verscheidene kratons van West-Laurentia en kleinere continentale kratons zoals Avalonia en Cadomia (ook Armorica genoemd) door rifting (extensie) zo recent als ca. 600 tot ca. 550 miljoen jaar geleden (periode Ediacarium, era Neoproterozoïcum) divergent verplaatst (Condie, 2003b). Tijdens het Boven-Tonium, ca. 800 miljoen jaar geleden, begonnen zich in westelijk Gondwana kratons samen te voegen, zodat het uiteenvallen van het ene supercontinent, Rodinia, samenviel met de vorming van een opvolgend supercontinent, Gondwana (ook nog Gondwanaland genoemd), een proces dat de Wilsoncyclus wordt genoemd.

Mackenzie Large Igneous Province (Canadees Schild, Northwest Territories, Noord-Canada) 
 Ca. 1267 ± 2 miljoen Ma : de Mackenzie Large Igneous Province is een zeer grote large igneous province (LIP) over een groot gebied van Noord-Canada (Canadees Schild). Het ontstond als gevolg van een periode grootschalig tholeiitisch intraplaatmagmatisme ('intraplaatvulkanisme') door contact van een mantelpluim met de basis van de lithosfeer, en bestaat uit de zeer grote noordwest lopende Mackenzie Giant Dike Swarm, de Coppermine River Flood Basalts (Ekalulia Continental Flood Basalt en Nauyat Continental Flood Basalt), de Muskox Intrusion (Muskox Layered Intrusion, een van de grootste mafisch-ultramafisch gelaagde intrusies ter wereld), verborgen magmakamers en talloze sills. De Mackenzie Large Igneous Province is veel groter dan de minimum oppervlakte van 100.000 km² in de classificatie van de standaard afmetingen voor LIP's. Het reikt van Nunavut (Noord-Canada) in het Noordpoolgebied (Arctica) tot nabij de Grote Meren (Great Lakes) in Noordwest-Ontario (Canada). Daar maakt het contact met de kleinere Matachewan Dike Swarm. De Mackenzie Giant Dike Swarm alleen al beslaat een gebied van minstens 2.700.000 km². De large igneous province bestaat uit 'verwante' stollingsgesteenten die over een zeer korte geologische tijdspanne afgezet werden en niet ontstonden uit courante plaattektonische processen en seafloor spreading. Het is een van de meerdere die verspreid over het Canadese landschap voorkomen en ze kunnen duizenden kilometer in oppervlakte en volume groot zijn, maar de Mackenzie Large Igneous Province vertegenwoordigt het grootste magmatische proces ooit dat in Canada plaatsgreep.

De Mackenzie Large Igneous Province is een van de grootste Proterozoïsche magmatische provincies en een van de best bewaard gebleven vloedbasaltterreinen (continental flood basalt) ter wereld en ontstond, zoals de meeste large igneous provinces, uit een mantelpluim (MacKenzie Mantelpluim), het opstijgen van zeer heet magma in de aardmantel. Toen de kop van de stijgende MacKenzie mantelpluim contact maakte met de lithosfeer, verspreidde het zich, smolt op zeer grote schaal en vormde grote hoeveelheden basaltisch magma. Dit resulteerde in de vorming van een stationaire vulkanische zone ten westen van Victoria Island (Canadese Arctische Eilanden, Noordelijke IJszee), de Mackenzie Hotspot. Het uitwaaierende patroon van de gigantisch grote mafische Mackenzie Giant Dike Swarm grenzend aan de Muskox Intrusion is een van de geologische bewijzen van de toenmalige Mackenzie Hotspot. De buitengrens die de zone van uitwaaierende dikegeometrie en subparallelle dikes scheidt, zou de kleinste diameter van de MacKenzie Mantelpluim kunnen vertegenwoordigen, omdat het onwaarschijnlijk is dat de spanning die verband houdt met een magmatische zone tektonische/geologische gevolgen heeft voor een gebied dat kleiner is dan de Mackenzie Mantelpluim, die de hotpsot heeft gemaakt. Op deze manier berekend zou de kleinste diameter van de Mackenzie Mantelpluim ongeveer 2.000 km geweest zijn. Uranium-looddatering van bepaalde Mackenziedikes van een reeks afstanden vanaf een toegewezen brandpunt geeft een ouderdom van ca. 1267 ± 2 miljoen jaar, wat aantoont dat de Mackenzie Hotspot de Mackenzie Large Igneous Province als geheel in het omringende landschap geïmplementeerd heeft. De MacKenzie Mantelpluim vertoont de kenmerken van mantelpluimen die diep in de aardmantel ontstaan. De hotspot produceerde zeer grote hoeveelheden basaltische lavastromen die identiek waren aan de vorming van dike swarms gedurende een korte periode aan het begin van het mantelpluimvulkanisme. Geschat wordt dat de vorming van de Mackenzie Large Igneous Province niet meer dan twee miljoen jaar duurde. Vulkanisme na deze periode is onbekend. In het begin van de vorming van de Mackenzie Large Igneous Province kwam de Mackenzie Hotspot in contact met lithosfeer dat zich reeds in een uitbreidende fase bevond waarin rifting mogelijk was. Fahrig (1987) stelde voor dat de MacKenzie Mantelpluim een drieplatenpunt (triple junction) deed ontstaan met een grote mafische dike swarm op elke riftarm. De twee armen die het eerst gevormd werden vormden het bekken van de Poseidonoceaan. De derde arm vormde een aulacogen. De rifting in het gebied van de Mackenzie Hotspot wordt beschouwd als passief te zijn geweest en plaats te hebben gevonden in de door de MacKenzie Mantelpluim verzwakte aardkorst boven de hotspot. Tektonische opheffing van de aardkorst kan ook tot de rifting bijgedragen hebben.

De MacKenzie dikes waaieren radiaal meer dan 2400 km uit in een boog van honderd graden. De waaier heeft een maximum breedte van 1800 km vooraleer door jongere gesteenten bedekt te worden. De dikes zijn over het algemeen tholeiitisch, maar in de oostelijke stroom van de waaier is de samenstelling meer alkalisch en gemiddeld zijn ze meer ontwikkeld naargelang ze zich verder van de hotspot bevinden. Mogelijk werd dit laatste veroorzaakt door het bezinken van kristallen tijdens lateraal magmatransport, maar mogelijk ook doordat latere magma's meer ontwikkeld waren ten gevolge van processen in de bronkamer. De MacKenzie dikes bevatten over het algemeen geen olivijn, uitgezonderd in de diabaasgesteenten in het gebied van Lake Athabasca (in het noorden van de Canadese provincies Saskatchewan en Alberta) op ca. 1500 km van de hotspot, die zowel olivijnhoudende als olivijnloze doleriet bevatten. Alhoewel de MacKenzie dikes een gemiddelde dikte hebben van dertig meter zijn vele tot honderdvijftig meter dik. Hun samenstelling is karakteristiek met grofkorrelige gabbro in het centrum en goed afgebakende chilled margins. De noordelijkste dikes eindigen in de lagere stromen van de Coppermine River Flood Basalts (of Coppermine Continental Flood Basalts (Coppermine CFB)), erop wijzend dat sommige dikes sommige van deze stromen moeten 'gevoed' hebben. Gegevens betreffende anisotropie van magnetische susceptibiliteit (AMS) voor de Mackenzie Dike Swarm wijzen op bijna verticale stroming van het magma op locaties 400 tot 500 km verwijderd van de hotspot op het Victoria Island en horizontale stroming op meer dan 600 km, wat op een gemeenschappelijke oorsprong wijst voor de Mackenzie dikes binnen een straal van ca. 1000 km rond de hotspot. U-Pb/baddeleyietdatering van bepaalde uitgeselecteerde dikes uit een reeks van afstanden vanaf de MacKenzie Hotspot geeft een gemiddelde ouderdom van 1267 ± 2 miljoen jaar. Dit bewijst dat de gehele Mackenzie Large Igneous Province in wezen gelijktijdig gevormd werd over zijn enorme geografische omvang.

De Coppermine River Flood Basalts (of Coppermine Continental Flood Basalts (Coppermine CFB)) is een opeenvolging van sills en basaltische lava's die het bovenste deel binnen de Coppermine Homocline vertegenwoordigt, en omvat de Copper Creekformatie en de bedekkende Husky Creekformatie. Deze formaties vormen de Coppermine River Group (geologische groep) en vormen een onder een hoek van 5 tot 8° naar het noorden dalende opeenvolging van continentale vloedbasalten en tussenliggende zandsteenlagen die 250 km ten zuiden van de Coronation Gulf ontsloten zijn (Baragar & Donaldson, 1973; Dostal et al., 1983). De Coppermine River Flood Basalts werden voornamelijk op ondiepe mariene sedimenten en riviersedimenten van de Hornby Bay Group en Dismal Lake Group afgezet. Deze sedimenten bedekken de disconcordante gedeformeerde gesteenten van het 1,8-1,9 miljard jaar oude Wopmay Orogeen (Baragar & Donaldson, 1973; Hoffman, 1984). De vloedbasalten zijn typisch afyrisch en plagioklaas microfyrisch, maar in de onderste basaltstromen komen olivijn- of orthopyroxeenfenocrysten voor (Baragar, 1969). De Ekalulia outliers zijn van het grootste volume van de lava's van de Coppermine Continental Flood Basalts gescheiden door de Coronation Gulf. De Coppermine vloedbasalten strekken zich in oostwestelijke richting over bijna 300 km uit en hebben volgens LeCheminant en Heaman (1989) een geschat volume van 140000 km³, maar deze schatting omvat niet het basalt bedekt door Laat-Proterozoïsche en Vroeg-Fanerozoïsche gesteentelagen. Kalium-argondateringen (K-Ar-datering) en Rb-Sr-radiometrische dateringen van de vloedbasalten geven een ouderdom van 1270 Ma (Fahrig, 1987).

De Muskox Intrusion werd gevormd in gesteenten van het 1,8 tot 1,9 miljard jaar oude Wopmay Orogeen in het Slavekraton (Hoffman,1984). De intrusie en onderliggende 150 meter dikke feeder dike zijn ontsloten over meer dan honderd kilometer zuidelijk van de Coronation Gulf nabij de hotspot van de Mackenzie Giant Dike Swarm. In dwarsdoorsnede is het grootste deel van de intrusie langwerpig en trechtervormig en duikt ondiep onder een hoek van 4 tot 8° noordwaarts onder de bedekkende Coppermine River Basalts, Hornby Bay Sandstones en Dismal Lake Carbonates (Baragar & Donaldson, 1973). De Muskox intrusion bestaat uit een feeder dike, een randzone, gelaagde gesteentepakketten en een bovenste grenszone. De noordwaartse beweging biedt een schuine doorsnede door de gehele intrusiestratigrafie, van de basale feeder dike en randzone in het zuiden tot de bovenste grenszone (dakzone) in het noorden. De omliggende gesteenten bestaan uit metasedimentair gesteente van de Epworth Group en de Recluse Group (geologische groepen) in het oosten en in het westen uit metaplutonische,- metavulkanische,- en metasedimentaire gesteenten van de Hepburn Intrusive Suite en Akaitcho Group. De Muskox Intrusion werd vroeg in de evolutie van de Mackenzie Large Igneous Province gevormd en door LeCheminant & Heaman (1989) met behulp van uranium-looddatering (U-Pb-datering) van fracties van zirkoon en baddeleyiet nauwkeurig gedateerd op 1270 ± 4 Ma en daarna door French et al. (2002) op 1269 ± 1 Ma door herziening van de baddeleyietfractie. Deze ouderdomsbepaling toont aan dat de intrusie iets ouder is dan de 1267 ± 2 Ma oude Mackenzie Giant Dike Swarm, wat ondersteunt wordt door veldobservaties van diabaasdikes die delen van de Muskox Intrusie doorsnijden (Findlay & Smith, 1965). Onderzoek van samenstellingsvariaties en isotopische variaties binnen de stratigrafie van de Muskox Intrusie (Day et al., 2008) benadrukt de complexe interacties die voorkomen in stroomsystemen van large igneous provinces die dikeswarms en continentale vloedbasalten voeden. Meerdere kenmerken van de Muskox gelaagde intrusie maken deze geologische structuur heel geschikt voor onderzoek naar het systeem van de magmatische stromen van de Mackenzie Large Igneous Province. In eerste instantie is het een van de oudste componenten van de large igneous province. Het is goed ontwikkeld, is niet aan structurele deformatie onderhevig geweest en toont een volledige gesteentedifferentiatie, van peridotieten, dunietaccumulaties, gabbro's en pyroxenieten tot granofieren. Ten tweede is de Muskox Intrusion een van de meest ultramafische grote gelaagde intrusies die bekend zijn en wordt beschouwd als in tijd en ruimte verbonden te zijn met de 1,27 miljard jaar oude Coppermine Continental Flood Basalts en Mackenzie Giant Dike Swarm (Baragar et al., 1996; Francis, 1994).

Periode Stenium (ca. 1200-ca. 1000 Ma) 
Het Stenium (afgeleid van het Oudgrieks στενός en geromaniseerd naar stenós, wat 'smal' betekent) is de derde (laatste) geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Mesoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Stenium zich op ca. 1200 miljoen jaar geleden (1200 Ma of 1,2 Ga) en de bovengrens op ca. 1000 miljoen jaar geleden (1000 Ma of 1,0 Ga). De onder- en bovengrens van deze periode werden niet stratigrafisch, maar chronometrisch bepaald. Het Stenium wordt gekenmerkt door onder meer smalle polymetamorfe, orogeen actieve gebergtegordels die de overvloedige platforms van elkaar scheidden, en vanaf ca. 1,2 miljard jaar geleden (ca. 1,2 Ga), rond de overgang van het Ectasium naar het Stenium, door het ontstaan en de evolutie van seksuele voortplanting. Stromatolieten bereikten het hoogtepunt van hun ontwikkeling.

Musgrave Orogenese (Centraal-Australië) 

 Ca. 1220-ca. 1120 Ma : de Musgrave Orogenese was een intracontinentaal en dominant extensietektonisch geologisch proces onder aanhoudende ultrahoge temperaturen (UHT). Het was de oudste van drie Mesoproterozoïsche orogeneses die de Musgrave Province beïnvloedden. Deze geologische provincie ligt op het punt waar belangrijke geologische structuren samenkomen en die gevormd werden tijdens de Proterozoïsche samensmelting (continentale collisie) vóór ca. 1,29 miljard jaar geleden (1,29 Ga) van het Noord-, Zuid- en West-Australische Kraton. Ontsluitingen in de Musgrave Province worden gedomineerd door granieten die tijdens meerdere Mesoproterozoïsche geologische/tektonische processen gevormd werden. Deze gebeurtenissen zijn de Mount West Orogenese (ca. 1345–ca. 1293 Ma), Musgrave Orogenese (ca. 1220–ca. 1120 Ma) en Giles Event (ca. 1080– ca. 1030 Ma) (onder meer Smithies et al., 2009, 2010). Tijdens de Musgrave Orogenese werden de granieten van de Pitjantjatjara Supersuite gevormd die het hoofdbestanddeel van de ontsluitingen uitmaken. De magmasamenstelling was tijdens de orogenese vooral alkalien-kalkhoudend. Dit houdt waarschijnlijk verband met een overgang van accretie-orogenese en subductie-orogenese (onder meer Smithies et al., 2009, 2010) naar intrakratonische processen (onder meer Wade et al., 2006, 2008).

De orogenese begon rond ca. 1,22 miljard jaar geleden, de belangrijkste fase magmatisme eindigde rond ongeveer 1,15 miljard jaar geleden en de UHT-metamorfose hield aan tot minstens ca. 1,12 miljard jaar geleden (onder meer Edgoose et al., 2004; Howard et al., 2011; Smithies et al., 2014a). Maar Edgoose et al. (2004) plaatsten aanvankelijk de orogenese tussen ca. 1,2 en 1,16 miljard jaar geleden. Smithies et al. tonen op basis van isotoopgegevens van Neodymium (Nd) en Hafnium (Hf) van de Pitjantjatjara Supersuite, op basis van thermobarometrische gegevens en geochemische gegevens van sporenelementen aan dat de Musgrave Orogenese een ongewoon voorbeeld is van een langdurige, intracontinentale en magmatische UHT-orogenese. De tijdspanne van ca. honderd miljoen jaar wijst op de activiteit van meer dan een enkele mantelpluim. De locatie van de Musgrave Province zelf op het samenkomen van drie belangrijke kratons kan een beduidende invloed hebben gehad op de thermische geschiedenis van de orogenese, die een periode van ongeveer zeventig miljoen jaar (70 Ma) bevatte met min of meer aanhoudende intrusie van orthopyroxeenhoudende charnokitische granieten in lagen van de middelste aardkorst over de gehele geologische provincie. De intrusie viel samen met een periode van metamorfose onder ultrahoge temperatuur (UHT) (onder meer Kirkland et al., 2010a; Smithies et al., 2010). Globaal kende de orogenese intensieve deformatie en wijd verbreidde herwerking van aardkorst in de granulietfaciesgraad.

Volgens Smithies et al. (2011) wijzen hun veldwerk en empirisch onderzoek erop dat de Musgrave Orogenese begon met uitgebreide underplating en intraplating van hete en droge basaltische magma's in de lagere aardkorst. De vroegste stadia intraplating vonden plaats in aardkorst dat tot meer dan 35 km verdikt was tijdens een orogenetisch stadium tussen de Mount West Orogenese en de Musgrave Orogenese. Dit blijkt uit grootschalige noordoost-zuidwest lopende plooien die gevormd werden vóór de intrusie in de Mamut Suite. De Mamut Suite maakt deel uit van de Pitjantjatjara Supersuite. De tektonische geschiedenis van de Musgrave Orogenese is ongewoon. In de meeste geologische modellen van Australische continentale collisie (samensmelting) liggen de belangrijkste kratonische componenten op hun plaats ten minste ca. 1,29 miljard jaar geleden (onder meer Cawood & Korsch, 2008). Dit houdt in dat tijdens de Musgrave Orogenese een groot deel van intracontinentaal Centraal-Australië (mogelijk ca. 60.000 km²), op de locatie waar de kratons van het continent samenkomen, onderhevig was aan een ongewoon intensieve hitteconvectie gedurende ca. 100 miljoen miljoen jaar (100 Ma). Terwijl er volgens onder meer Aitken & Betts (2008) plaatselijk of tijdens sommige stadia van de orogenese een compressieregime kan hebben bestaan, tonen geologische/tektonische kenmerken uit de westelijke Musgraveprovincie dat de belangrijkste noordoost-zuidwest lopende plooiing dateert van vóór de orogenese, en dat het begin van de UHT-metamorfose met een aanzienlijke verdunning van de aardkorst samenviel. Deze verdunning hield gedurende de gehele periode van gebergtevorming aan. Mahoney et al. (2008) wezen erop, niettegenstaande de orogenese meer verenigbaar lijkt met een intrakratonisch extensieregime, dat in vele zones met intracontinentaal bimodaal magmatisme felsisch magmatisme overheerst over mafisch magmatisme, zoals het geval is voor de Musgrave Orogenese. Dit reflecteert typisch lage extensiesnelheden en een relatief gering magmatisme originerend van de aardmantel.

Bangiomorpha pubescens : een 1,2 miljard jaar oude rode alg (Huntingformatie, Noord-West Somerset Island, Canadese Arctische Eilanden) 
 Ca. 1200 Ma : In de bovenste lagen (Huntingformatie) van een kleine Mesoproterozoïsche inlier die aan de oppervlakte komt in Noord-West Somerset Island (Canadese Arctische Eilanden) (Stewart, 1987) komen fossiele multicellulaire filamenteuze (draadvormige) organismen voor die op basis van diagnostische celverdelingpatronen geïdentificeerd werden als rode algen en door Butterfield Bangiomorpha pubescens benoemd werden. Rode algen nemen volgens moleculaire fylogenetische analyses een relatief basale positie in onder de huidige Eukaryota (Stiller & Hall, 1997) :

Domein Eukaryota
Klade ('supergroep') Archaeplastida (Primoplantae)
Rijk Viridiplantae ('Planten')
Stam Rhodophyta
Klasse Bangiophyceae
Orde Bangiales
Familie Bangiaceae
Geslacht Bangiomorpha
Soort Bangiomorpha pubescens Butterfield, 2000

Bangiomorpha pubescens is de oudste bekende Eukaryoot waarvan de taxonomische positie zeker is. Uiteraard zijn er oudere fossielen van Eukaryota bekend, maar een tekort aan duidelijk gepreserveerde kenmerken verhindert elke bevredigende taxonomische plaatsing. In combinatie met het groeiende bestand van andere Proterozoïsche Eukaryota markeert Bangiomorpha pubescens het begin van een belangrijke radiatie. De fossielen tonen aan dat het organisme verschillende sporen/gameten vormde en dat het zich dus seksueel voortplantte. Bangiomorpha pubescens vertegenwoordigt het oudste bekende voorbeeld hiervan in het fossielenbestand. Seksuele voortplanting was essentieel voor het daaropvolgende succes van de Eukaryota, niet zozeer door de voordelen van genetische recombinatie, maar omdat het complexe meercelligheid mogelijk maakte. De selectieve voordelen van complexe meercelligheid worden voldoende geacht om onmiddellijk na het verschijnen van seksuele voortplanting te zijn ontstaan. Dus zal de meest betrouwbare standaard voor het eerste voorkomen van geslachtelijke voortplanting het eerste (vroegste) stratigrafische voorkomen van complexe meercelligheid zijn. Het ontstaan van eukaryote meercelligheid was de vernieuwing die de morfologie van het organisme tot een belangrijke factor in het evolutieproces heeft gemaakt. Terwijl complexe eukaryoten milieus veranderden en geheel nieuwe creëerden, leidde hun inherente vermogen tot wederzijdse morfologische aanpassing tot de biologische omgeving van gerichte evolutie en vooruitgang. De evolutie van seksuele voortplanting als een primaire oorzaak van complexe meercelligheid kan dus de Mesoproterozoïsche/Neoproterozoïsche radiatie van Eukaryota verklaren.

De meer dan duizend meter dikke Huntingformatie wordt gekenmerkt door plaatselijk overvloedig aanwezige kleine microdigitate Stromatolieten, krimpscheuren (Engels : mud-cracks), teepee ('tipi') structuren, 10 cm dikke fibroradiate tufa (?) en diagenetische chert. Deze kenmerken zijn indicatief voor een ondiep water- tot intertidaal/supratidaal milieu. De weinig gemetamorfoseerde ondiep water-carbonaat afzettingen van de formatie maakten deel uit van een sedimentair bekken dat Laat-Proterozoïsche laagpakketten omvat op het nabijgeleden Baffin Island en op Groenland. Pb-Pb-datering (lood-looddatering) van carbonaten van de met de Huntingformatie correleerbare Society Cliffsformatie op Baffin Island resulteerde in een goed gedetermineerde ouderdom van 1198 ± 24 Ma, een belangrijke verfijning van de eerdere radiometrische ouderdomsbepalingen die de Huntingformatie tussen 1267 ± 2 Ma en 723 ± 3 Ma plaatsten. De aangetroffen fossielen komen uit een ongeveer twee meter dikke sectie laag in de formatie, aan het begin van een secundaire zijrivier van de Hunting River, op ongeveer honderd meter boven de basis van de formatie. De fossielhoudende ontsluiting is een grijze gelamineerde tot dunlagige dolosteen met relatief continue lagen donkergrijze tot zwarte chert die tot meerdere centimeter dik kan zijn. In doorsnede tonen de donkere chertlagen twee sedimenttypes. Het eerste is een zwak gelamineerd fijn sediment, misschien oorspronkelijk micriet, dat strepen compact organisch materiaal bevat maar weinig fossielen. Het tweede sedimenttype bestaat uit onregelmatige laminaties met een dikte van enkele tientallen micrometer tot enkele millimeter die dikwijls overvloedig fossielen bevatten. De lagen van dit tweede sedimenttype bevatten centimetergrote tabulaire intraklasten, wat aantoont dat deze lagen ooit vroege gestabiliseerde en/of gemineraliseerde oppervlaktekorsten waren. De algemeen voorkomende clusters Bangiomorphakolonies op deze oppervlakken wijzen op een ecologische voorkeur voor stabiele en stevige substraten.

Dunne secties van deze verkiezelde carbonaten, bestemd voor petrografisch onderzoek, laten een overvloed aan uitzonderlijk goed bewaarde fossielen zien. Er werden plaatselijk zes fossielhoudende monsters genomen waarvan er vijf gedomineerd worden door Bangiomorpha pubescens en de stengelvormende/stengelvormige Cyanobacterie Polybessurus (stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae, orde Pleurocapsales) (Green et al., 1987). Minder voorkomende geslachten in de monsters omvatten zowel eenvoudige Myxococcoides (stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae, orde Chroococcales) als omhulde sferoïdale (afgeplat bolvormige) Cyanobacteria van het geslacht Gloeodiniopsis spp.(?), en het geslacht Pterospermopsimorpha (domein Eukaryota, rijk incertae sedis, 'Acritarcha' (zonder taxonomische status)), grote dubbelgelaagde filamenteuze (draadvormige) organismen van het geslacht Rugosoopsis (stam Cyanobacteria, klasse Cyanophyceae, orde Cyanophyceae incertae sedis) en verder nog twee eerder ongedocumenteerde vormen die aanvullende meercellige Eukaryota kunnen zijn. Het bijna alomtegenwoordig draadvormig microfossiel in Proterozoïsche microbiële matten, Siphonophycus (Cyanobacteria, vergelijkbaar met moderne Oscillatoriales), is opvallend afwezig in alle Bangiomorphahoudende monsters.

De taxonomische soortnaam Bangiomorpha pubescens werd gekozen op basis van opvallende gelijkenis met de recente rode alg Bangia die dezelfde taxonomische positie heeft (stam Rhodophyta). Het holotype (HUPC 62912) werd aangetroffen in de Onder-Huntingformatie op Somerset Island (Canadese Arctische Eilanden) (typelocatie). Er werden vijf fossielhoudende chert/carbonaatmonsters genomen, waarvan monster 87-HUST-1 meer dan duizend specimina bevat in twintig dunne matrixsecties. Individuen (filamenten) Bangiomorpha pubescens bestaan uit vertikaal georiënteerde enkelvoudige (uniseriële) en meervoudige (multiseriële), onvertakte filamenten die tot 2 mm lang worden. De individuen zijn solitair of vormen clusters die tot vijftien specimina bevatten, en koloniseren plaatsen die een stevige substraat kunnen bieden. Uniseriële vormen hebben een breedte van 15 tot 45 µm en hebben schijfvormige, hiërarchisch gepaarde cellen. Deze cellen vertonen een omgevende groeve die beginnende centripetale celdeling aangeeft. Multiseriële vormen zijn 30 tot 67 µm breed. Dwarsdoorsneden laten gewoonlijk vier tot acht straalsgewijs gerangschikte wigvormige cellen zien. Soms zijn multiseriële specimina opgebouwd uit vier sferoïdale (afgeplat bolvormige) cellen geïsoleerd door doorschijnende materie op de buitenwanden of, zelden, uit vele dicht op elkaar gepakte sferoïdale cellen zonder tussenliggende matrix. Sommige filamenten die zowel uniseriële als multiseriële gedeelten hebben, hebben een ratio multiserieel/uniserieel filamentdiameter van 1,0 tot 2,1. Een prominente maar relatief doorschijnende externe wand omgeeft elk filament (individu).
Een gelobde meercellige verankeringsstructuur voor een sessiele levenswijze is via een enkele cel met een filament verbonden.

Bangiomorpha is in alle substantiële opzichten niet te onderscheiden van de recente Bangiophyte rode alg Bangia (Butterfield et al., 1990), een kosmopolitisch zeewier dat op hard substraat kolonies vormt in ondiep zowel marien- als zoetwater (Sheath et al., 1985). Ook in de meeste ontogenetische en morfologische details vertoont het veel gelijkenis met het haploïde stadium van Bangia. Het belangrijkste diagnostische kenmerk (synapomorfie) dat de affiniteit van Bangiomorpha met de familie Bangiaceae bevestigt, is de viervoudige radiaal (straalsgewijze) symmetrische opstelling van wigvormige cellen waaruit de meeste multiseriële filamenten bestaan. Dit kenmerk vertegenwoordigt het unieke patroon van longitudinale (in de lengterichting) intercalaire celdeling dat alleen bekend is bij recente Bangia. In detail zijn er wel verschillen tussen Bangiomorpha en Bangia. Het meest opvallende verschil is de meercellige verankeringsstructuur aanwezig bij Bangiomorpha. Daarentegen heeft Bangia typisch langwerpige, niet-gesepteerde rizoïden die ontstaan uit een aantal basale vegetatieve cellen (Sommerfeld & Nichols, 1970). Het verschil van 1,2 miljard jaar in hun geologisch voorkomen is een bijkomende, maar minder belangrijke reden om Bangiomorpha van Bangia te onderscheiden.

Bangiomorpha ontwikkelde zich ongetwijfeld, zoals de meeste meercelligen, ontogenetish vanuit een enkele cel. Dankzij de in de Onder-Huntingformatie aangetroffen uitgebreide populaties is een bijna volledige reconstructie van de ontogenetische ontwikkeling mogelijk. De initiële ééncellige en dubbelcellige ontwikkelingsstadia kunnen afgeleid worden uit een specifiek kenmerk van de celwanden, in het bijzonder de relatief donkere inwendige celwand die omgeven wordt door een relatief doorzichtige uitwendige celwand. De eerste celdeling bracht de groei van het filament op gang, parallel aan het substraat. De karakteristieke gepaarde cellen onthullen de overdwarse intercalaire wijze van celdeling in het viercellige stadium bij uniseriële filamenten. Het algemeen voorkomen van duidelijke omgevende groeven bevestigt centripetale cytokinese. De basale verankeringsstructuur wordt voor het eerst zichtbaar tussen het twaalfde en zestiende celstadium en ontwikkelde zich karakteristiek als een gewoonlijk tweelobbige, maar soms vier- of meerlobbige meercellige structuur dat via een enkele cel aan de rest van het filament bevestigd was. In een vermoedelijk relatief volwassen groeistadium ondergingen de cellen van sommige specimina longitudinale intercalaire deling waardoor multiseriële filamenten ontstonden. Er bestonden echter minstens drie variaties op het algemene patroon zodat er binnen het geslacht Bangiomorpha een grote diversiteit bestond. In sommige gevallen was bijvoorbeeld de overschakeling naar de multiseriële (meervoudige) vorm vergezeld van aanzienlijke uitbreiding van het filament, en bij andere specimina dan weer niet.

De oudste bekende Chloroplastide algen (Beidajianformatie, Ruyang Group, Shanxi Provincie, Noord-China) 
 Ca. 1200 Ma : In de mariene schalie van de Beidajianformatie (Ruyang Group (geologische groep)) in het Yongjigebied van de provincie Shanxi (Noord-China) werden overvloedige en goed bewaarde eencellige microfossielen met organische wanden aangetroffen, onder meer acanthomorfe (stekeldragende) acritarchen, waarvan de ultrastructurele en morfologische kenmerken lijken op die van levende Dinoflagellaten (Meng et al., 2005). Maar Agić et al. (2015) wezen door een combinatie van een aantal specifieke kenmerken en de gelijkenis met groene algen de aangetroffen genera microfossielen toe aan de klade ('supergroep') Chloroplastida (klade ('supergroep') Archaeplastida (Primoplantae)) :

Domein Eukaryota
Klade ('supergroep') Archaeplastida (Primoplantae)
Klade ('supergroep') Chloroplastida
Rijk Viridiplantae ('Planten')
Stam ?
Klasse ?
Orde ?
Familie ?
Geslacht Dictyosphaera
Soort Dictyosphaera macroreticulata Xing & Liu, 1973
Geslacht Shuiyousphaeridium
Soort Shuiyousphaeridium macroreticulatum Yan, 1992
Geslacht Gigantosphaeridium
Soort Gigantosphaeridium ﬁbratum Agić et al., 2015

Bij Shuiyousphaeridium en Dictyosphaera zijn dit fenotypische kenmerken van vesikels en cystevormende structuren, en eigenschappen van celwandstructuur en van resistentie; allemaal diagnostisch voor microalgencysten. De vele verschillende afmetingen van de diverse morfotypes wijzen op groeifases die verenigbaar zijn met de ontwikkeling van reproductieve cysten. Uit conspecifiek oogpunt vertegenwoordigt elk morfotype respectievelijk een rustend (aseksueel) cystestadium of een zygotisch (reproductief) cystestadium in de levenscyclus. Agić et al (2015) vermoeden dat de in de Beidajianformatie aangetroffen micro-organismen een reproductieve strategie van afwisseling van heteromorfe generaties vertegenwoordigen. Evenzo geeft bij Gigantosphaeridium, die tot de grootste bekende Mesoproterozoïsche microfossielen behoort, een vesikel met uitsteeksels zijn beschermende rol als zygotische cyste aan. Op basis van al deze morfologische kenmerken en kenmerken van de celwandultrastructuur, biochemische kenmerken en de gelijkenis van Shuiyousphaeridium, Dictyosphaera en Gigantosphaeridium met groene algen, classificeren Agić et al (2015) hen aldus bij de klade Chloroplastida, als fotosynthetische micro-algen op de evolutielijn van het moderne Eukaryote fytoplankton. De reconstructie door Agić et al. (2015) van de levenscyclus van de drie genera Chloroplastida op basis van de afwisseling van asexuele en reproductieve generaties is een gemeenschappelijk model voorplantingsstrategie doorheen de bestaande evolutielijnen van Viridiplantae, Amoebozoa (een supergroep eencellige Eukaryota binnen de klade Unikonta (hogere klade Amorphea)), Chromalveolata (een supergroep Eukaryota binnen de klade Corticata (hogere klade Bikonta)) en Fungi. Dit geeft ofwel een voorouderlijk kenmerk aan dat afgeleid is van de laatste Eukaryote gemeenschappelijke voorouder (LECA = Last Eukaryotic Common Ancestor) of een onafhankelijke evolutie die dateert van na de splitsing van de belangrijkste Eukaryote groepen. De biota van de Beidajianformatie tonen een hoge graad van complexiteit in morfologie en celstructuur en levert inzicht in de voortschrijdende Eukaryote evolutie en de ontwikkeling van complexe levenscycli met sexuele reproductie, ca. 1,2 miljard jaar geleden.

De microfossielen Dictyosphaera macroreticulata, Shuiyousphaeridium macroreticulatum en Gigantosphaeridium ﬁbratum werden onttrokken aan de Mesoproterozoïsche sedimenten van de Ruyang Group in de Shuiyou Section van de Beidajianformatie. De sedimentaire opeenvolging is bekend wegens de uitzonderlijk goed gepreserveerde en makkelijk extraheerbare eencellige microfossielen en wegens de overvloedig voorkomende Stromatolieten (Meng et al., 2005; Yin & Yuan, 2007, Schiffbauer & Xiao, 2009). De Ruyang Group, onververdeeld in de Baicaopingformatie en de Beidajianformatie, is 380 tot 429 meter dik en omvat niet-gemetamorfoseerde kalkgesteenten (carbonaten) en niet-gemetamorfoseerde siliciclastische gesteenten. De geologische groep bedekt discordant de ca. 1,76 miljard jaar oude (Zhao et al., 2002) vulkanoklastische gesteenten van de Paleoproterozoïsche Xionger Group en de ca. 2,35 miljard jaar oude (Xiao et al., 1997) Archeïsche kristallijne sokkel. De Ruyang Group wordt op haar beurt discordant bedekt door andere Mesoproterozoïsche formaties, Neoproterozoïsche tilliet en Cambrische strata (Yin et al., 2005). Binnen deze bedekkende opeenvolging levert de op 1125 ± 3 Ma gedateerde Cuizhuangformatie (periode Stenium) een minimale ouderdom op voor de microfossielen van de Ruyang Group (Liu et al., 1999). Volgens onder meer Yin & Yuan (2007) kan de ouderdom van de groep volgens kalium-argondatering (K-Ar-datering) van glauconiet afkomstig uit het naburige Henangebied op ca. 1,1–1,3 miljard jaar geschat worden. Daarom is volgens Xiao et al. (1997) en Yin et al. (2005) de beste schatting voor de ouderdom van de microfossielen ca. 1,2 miljard jaar. De Beidajianformatie bestaat in een beperkt lager gedeelte van de formatie uit elkaar afwisselende mudstone, mariene schalie en kwartszandsteen en vervolgens uit dolomieten met cherts en Stromatolieten (Yin, 1997), en werd op een door de getijden beïnvloedde kalksteenbank (shelf) met vlakke Stromatoliet-kolonies in ondiep water afgezet (Yin et al., 2005). De fossielhoudende lagen werden in de lagere grijze schalie aangetroffen en de microfossielen Dictyosphaera macroreticulata, Shuiyousphaeridium macroreticulatum en Gigantosphaeridium ﬁbratum in een dunne laag van de Onder-Beidajianformatie (Yin, 1997).

Sveconoorse Orogenese (Zuidwest-Scandinavië) 

 Ca. 1140-ca. 920 Ma : volgens Bingen et al. (2021) bestond de belangrijkste fase van de Sveconoorse Orogenese uit een uitgebreide, hete (UHT) en langdurige continentale collisie die ca. 1,065 miljard jaar geleden (ca. 1,065 Ga) begon en plaatsvond langs de zuidwestelijke rand van Fennoscandinavië (Fennoscandië). Het Sveconoorse orogeen is in het typegebied in Zuidwest-Scandinavië (Zuid-Noorwegen en Zuidwest-Zweden) over grote gebieden ontsloten en is samengesteld uit Paleoproterozoïsche tot Mesoproterozoïsche continentale lithosfeer die tijdens de orogenese herwerkt werd op de overgang van de era's Mesoproterozoïcum-Neoproterozoïcum (perioden Stenium-Tonium). Orogene gordels uit het Laat-Mesoproterozoïcum worden beschouwd als producten van de sluiting van oceanische gebieden en de collisie van continenten, in de context van de samenvoeging van het supercontinent Rodinia (ca. 1300-ca. 850 Ma). Bij de continentale collisie tijdens de Sveconoorse Orogenese waren de continentale platen proto-Baltica (Proterozoïsch Baltica = Oost-Europees Kraton) en vermoedelijk Amazonia betrokken, in de vorming van dit supercontinent, waarvoor de Sveconoorse Orogenese belangrijk geologisch bewijs levert (onder meer Slagstad et al., 2020 en Stephens & Wahlgren, 2020b). In het hinterland (achterland) in het westen van het orogeen trad omvangrijk Sveconoors magmatisme op afkomstig van de aardkorst en van de aardmantel. Van 1065-1020 Ma was dit de vorming van de alkalien-kalkhoudende Sirdal Magmatic Belt, van 985–925 Ma de vorming van de water- en ijzerhoudende Hornblende-Biotite Granite Suite (hoornblende-biotietgraniet suite) (HBG) en van 935–915 Ma de vorming van de waterloze ijzerhoudende Anorthosite-Mangerite-Charnockite Suite (anorthosiet-mangeriet-charnockiet suite) (AMC).

Het Sveconoorse Orogeen is samengesteld uit vijf lithotektonische segmenten die grotendeels uit gneisen bestaan, en die werden verstoord door zowel extensie als compressie in de periode tussen ca. 1140 en 980 miljoen jaar geleden. De segmenten worden van elkaar gescheiden door grootschalige afschuifzones (shear zones) en heten (van oost naar west) Eastern Segment, Idefjord Terrane, Kongsberg Sector, Bamble Sector en Rogaland-Hardangervidda-Telemark Sector. Het Eastern Segment bestaat uit plaatselijk herwerkte continentale aardkorst afkomstig van de veel oudere 1,85-1,65 miljard jaar oude Transscandinavian Igneous Belt (TIB) (perioden Orosirium-Statherium) en waarschijnlijk ook van de Svecofennische Orogenese (1,96-1,82 miljard jaar geleden, periode Orosirium). Tijdens de Sveconoorse Orogenese waren de gesteenten van het Eastern Segment onderhevig aan extreem hoge druk en temperaturen, wat resulteerde in granulietfacies- en eclogietfaciesmetamorfose (Bingen et al., 2008). Het Idefjorden Terrane bestaat uit metasedimentaire, vulkanische en plutonische gesteenten die tijdens de orogenese tussen 1050 en 980 miljoen jaar geleden groenschistfacies- tot amfibolietfaciesmetamorfose ondergingen en op enkele locaties zelfs granulietfaciesmetamorfose (Viola et al., 2011). Tezamen met het Eastern Segment eindigt het terrein naar het oosten langs een afschuifzone die myloniet bevat (de Mylonite Zone). De hoedanigheid van het Idefjorden Terrane als geologisch terrein staat ter discussie (Slagstad et al., 2013). De Kongsberg Sector bevindt zich als een smalle wig tussen het grotere Idefjorden Terrane en de grotere Rogaland-Hardangervidda-Telemark Sector en onderging amfibolietfacies- tot granulietfaciesmetamorfose (Bingen et al., 2008). De Bamble Sector onderging amfibolietfacies- tot granulietfaciesmetamorfose en ligt eveneens tussen het Idefjorden Terrane en de Rogaland-Hardangervidda-Telemark Sector, als een smalle strook (Bingen et al., 2008). De Rogaland-Hardangervidda-Telemark Sector bevindt zich binnen de Rogaland Igneous Province (RIC) en bestaat uit een anorthosiet-mangeriet-charnockiet suite, waarvan de vorming geassocieerd was met HT (high temperature) tot UHT granulietfaciesmetamorfose (onder meer Möller et al., 2003) en met de Hornblende-Biotite Granite Suite (HBG).

Het toenemend aantal geologische gegevens de laatste twee decennia met betrekking tot de Sveconoorse Orogenese heeft tot tegenstrijdige conceptuele orogene modellen geleid. Er bestaat een levendige discussie over de vraag of de orogenese een niet-collisie orogenese (Andestype = accretie-orogenese) binnen een actieve continentale marge was of een collisie-orogenese (Himalaya-Tibettype) waarbij een onbekend continent (Amazonia ?) buiten de huidige zuidwestkust van Noorwegen betrokken was (onder meer Bingen et al., 2008a; Slagstad et al., 2020; Stephens & Wahlgren, 2020b). Er is ook de hypothese dat de Sveconoorse Orogenese door de zwaartekracht kan veroorzaakt zijn via delaminatie en verzinking (Engels : foundering) van zware subcontinentale lithosferische mantel in een intraplaatsysteem, in sommige opzichten vergelijkbaar met gehypothetiseerde verzakkingsprocessen (Engels : sagduction) tijdens het Archeïcum (Slagstad  et al. , 2020). Volgens Bingen et al. (2021) was de orogenese een uitgebreide, hete en langdurige continent-continent collisie (dus van het Himalaya-Tibettype) aan de rand (continentale marge) van Baltica met de stapsgewijze uitbreiding van een orogeen plateau naar het voorland (foreland) en het achterland van het orogeen, en geassocieerd met terugtrekkende delaminatie van de continentale lithosferische mantel. Het orogeen model van Bingen et al. (2021) houdt rekening met een aantal belangrijke kenmerken van de orogenese, onder meer UHT-metamorfose aan 0,6 GPa (gigapascal)-920 °C van 1030–1005 miljoen jaar geleden en 0,4 GPa-920 °C 930 miljoen jaar geleden, de verspreiding van magmatisme, de zonering van metamorfose, deformatie en het ontstaan van anorthosieten van het massieftype. Deze kenmerken impliceren een ondiepe asthenosfeer onder de aardkorst. Na ca. 930 Ma kwam de convergentie tot stilstand, stortte het orogene plateau in en werden 16 km bedekkende gesteentelagen verwijderd door extensie en erosie. Gepubliceerde orogene modellen die de tektonische evolutie van de Sveconoorse Orogenese trachten te verklaren variëren aanzienlijk, zelfs met betrekking tot de hoofdkenmerken van de orogenese. Dit geeft de moeilijkheid weer om de beschikbare analytische gegevens en de geologische kenmerken te vertalen naar de aard van de geodynamische processen die tijdens het Proterozoïcum plaatsgevonden hebben. Het achterhalen van de tektonische structuur van het Sveconoors Orogeen heeft gevolgen voor de correlatie met andere orogenen en met reconstructiemodellen voor het supercontinent Rodinia, alsook voor de interpretatie van de evolutie van de platentektoniek op aarde, van het Archeïcum tot het heden. De Sveconoorse Orogenese weerspiegelt tektonische processen die vergelijkbaar zijn met die van vandaag (Slagstad et al., 2020).

Midcontinent Rift System, een van de grootste continentale riften ter wereld (Centraal Noord-Amerika) 

 Ca. 1100 Ma : vorming van het Midcontinent Rift System (MRS) of Keweenawan Rift in Centraal Noord-Amerika. Deze rift is een grote boogvormige geologische structuur en het meest opvallende anorogene kenmerk dat kan waargenomen worden in de Precambrische basementgesteenten (ook nog 'grondgebergte of kristallijn moedergesteente' genoemd) die het Noord-Amerikaanse kraton vormen. Het Midcontinent Rift System behoort tot de grootste continentale riftsystemen ter wereld en is uniek door het enorme volume aan sedimentair gesteente en stollingsgesteente, en door de grote lengte (2000 km). Het strekt zich vanuit het centrum van Lake Superior (op de grens tussen Canada en de Verenigde Staten) ca. 1300 km naar het zuidwesten tot aan centraal Kansas uit, en ca. 700 km naar het zuidoosten tot aan het zuidoostelijke deel van Michigan, en snijdt doorheen Archeïsche en Proterozoïsche terreinen. Globaal strekt het riftsysteem zich uit van bovengronds in de staten Minnesota, Noord-Michigan en Noord-Wisconsin tot ondergronds in de staten Iowa, Nebraska en Kansas. De breedte van de oppervlakken sedimentaire gesteenten en stollingsgesteenten van de rift varieert van ca. 75 tot ca. 150 km, inclusief de afzettingen op de riftflanken buiten de eigenlijke rift. De effectieve extensie bedraagt minder dan 100 km. De meeste stollingsgesteenten werden gedateerd binnen het tijdsframe ca. 1109–1087 Ma, wat dan ook het nauwkeurige tijdsframe is waarbinnen de Keweenawan Rift gevormd werd. De tijdens de rifting gevormde gesteenten bestaan uit twee hoofdreeksen, een lagere overwegend vulkanische opeenvolging en een bedekkende klastische sedimentaire opeenvolging. Morey & Green (1982) wijzen beide opeenvolgingen toe aan de Keweenawan Supergroup. Plutonische gesteenten, zoals het Duluth Complex, een grote samengestelde mafische intrusie, is ook aan de Keweenawan Supergroup gerelateerd. De actieve riftfase werd door vulkanisme gedomineerd, terwijl de subsidentiefase onmiddellijk na de rifting door sedimentatie gedomineerd werd. De vulkanische en sedimentaire gesteenten werden in de eigenlijke riftzone afgezet en in flankerende bekkens die oudere gesteenten bedekken buiten de riftvormende breuken. Gesteenten uit het Paleozoïcum bedekken het riftsysteem, uitgezonderd in het Lake Superiorgebied. Hier dagzomen de sedimentaire,- plutonische en vulkanische gesteenten die de Keweenawan Supergroup vormen.

Het riftsysteem wordt gekenmerkt door enorme hoeveelheden mafische, voornamelijk op het oppervlak gevormde plateaubasalten, die in twee grote pulsen grotendeels door een hete mantelpluim gegenereerd werden. Op een bepaald moment stopte de riftvorming zodat het nooit tot de vorming van een nieuw oceaanbekken kwam, misschien als gevolg van het verre effect van de continentale collisie van de Grenville Orogenese in het oosten (Noord-Amerika, Schotland, Zuid-Noorwegen en Zuid-Zweden), die tussen ca. 1300-ca. 980 Ma plaatsvond tijdens de perioden Ectasium, Stenium en Tonium. Uitgebreide tektonische daling (subsidentie) gecombineerd met een systeem van axiale half-grabens gescheiden langs de lengte van de rift door accommodatiezones, resulteerde na de rifting in de opstapeling van zoveel als 20 km vulkanisch gesteente en 10 km klastische sedimenten, zowel langs de riftas als in bekkens die een centrale, postvulkanische horst flankeren. Lagen kwartszandsteen, afgezet vóór de rifting, wijzen erop dat er weinig of geen uplift plaatsvond voorafgaand aan het begin van het riftvulkanisme. Red-bedsedimenten die vroeg na de rifting afgezet werden bestaan bijna volledig uit vulkanische afzettingen van intrabasinale oorsprong. Deze red-beds werden afgezet in de vorm van puinwaaiers (alluvial fans) en door rivieren. Deze vroege sedimentatiefase werd gevolgd door uitgebreide subsidentie en afzetting van red-bedriviersedimenten afkomstig van buiten de geologische bekkens.

Aanvang jaren zeventig was er een brede consensus ontstaan dat het Midcontinent Rift System een afgebroken, intracontinentaal en structureel symmetrisch riftsysteem is, opgebouwd uit een reeks axiale blokken bestaande uit mafisch vulkanisch gesteente dat gedeeltelijk bedekt wordt door aan rifting gerelateerde klastische gesteenten (Dickas, 1986). Hierop gebaseerd verdeelden Dickas & Mudrey (1997) het Midcontinent Rift System (Lake Superior gebied) in drie fundamentele segmenten of structurele zones die de Iowa Zone, de Superior Zone en de Mackinaw Zone genoemd worden. Volgens dit structurele model begrensden breuken met een hoge hoek en geflankeerd door half-grabens gevuld met klastisch sedimentair gesteente de axiale blokken. De Superior Zone zou volgens Dickas & Mudrey (1997) kunnen worden opgedeeld in een aantal structurele eenheden die een zekere dimensionale repetiviteit vertonen. Reflectieseismisch onderzoek door het Great Lakes International Multidisciplinary Program on Crustal Evolution (GLIMPCE) (Behrendt et al.; 1988, Cannon et al., 1989) bracht de structuur van het riftsysteem onder Lake Superior in beeld. Volgens het GLIMPCE is de dominante geologische structuur in het Midcontinent Rift System een diepe asymmetrische slenk (graben) die door gewone breuken gevormd werd. Latere reactivering en inversie van de oorspronkelijke grabenvormende gewone breuken resulteerden in omgekeerde breuken onder hoge hoeken en de ontwikkeling van een verhoogde centrale horst langs een groot deel van de rift, die over het algemeen aan beide zijden wordt geflankeerd door ondiepere geologische bekkens met voornamelijk sedimentair gesteente. Magnetische afwijkingen en sterke zwaartekracht definiëren waar de rift zich onder het oppervlak bevindt. Een centrale zone van mafische stollingsgesteenten en sedimenten veroorzaakt positieve anomalieën, terwijl de aangrenzende flankerende bekkens met niet-magnetische sedimentaire gesteenten met een lage dichtheid negatieve anomalieën veroorzaken (Hinze et al., 1982).

Era Neoproterozoïcum (ca. 1000-538,8 ± 0,2 Ma) 
Het Neoproterozoïcum is het laatste era van het eon Proterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de chronometrische GSSA (Global Standard Stratigraphic Age)-ondergrens van het Neoproterozoïcum zich op precies 1000 miljoen jaar geleden (1,0 Ga) (Plumb, 1991) en de GSSP (Global Boundary Stratotype Section and Points)/GSSA-bovengrens op 538,8 ± 0,2 miljoen jaar geleden (538,8 ± 0,2 Ma). Het era wordt in drie geochronologische perioden (chronostratigrafische systemen) onderverdeeld : het Tonium (ca. 1000 tot ca. 720 Ma), het Cryogenium (ca. 720 tot ca. 635 Ma) en het Ediacarium (ca. 635 tot 538,8 ± 0,2 Ma) (Knoll et al., 2006). De ondergrens van de era, en dus van de periode Tonium, werd chronometrisch bepaald en is dus relatief arbitrair. Verwacht wordt dat de basis van het Tonium opnieuw zal worden gedefinieerd met een veel jongere chronostratigrafisch gebaseerde GSSP, waarbij stratigrafie gebaseerd op Strontium (Sr)-isotopen en op microfossielen deze ondergrens waarschijnlijk scherper zullen kunnen stellen. In afwachting van de ratificatie van een GSSP door de International Commission on Stratigraphy (ICS) (Shields et al., 2018) werd de grens tussen de perioden Tonium en Cryogenium, eerder bepaald op 850 Ma (GSSA), herzien en gebaseerd op een chronostratigrafische grens van voorlopig 720 Ma (Shields-Zhou et al., 2016). Beide perioden lenen zich tot natuurlijke onderverdelingen in tijdperken gebaseerd op respectievelijk koolstofisotoopstratigrafie en glaciale stratigrafie. De ca. 635,5 miljoen jaar oude grens tussen het Cryogenium en het Ediacarium wordt bepaald door een GSSP geplaatst aan de basis van de Nuccaleenaformatie in Zuid-Australië, een bedekkende dolosteen die wereldwijd voorkomt en het abrupte einde van de Cryogene ijstijden registreert (Knoll et al., 2006; Hoffman & Schrag, 2002).

Snowball Earth-ijstijden 

Het Neoproterozoïcum wordt gekenmerkt door de belangrijkste veranderingen in de geschiedenis van de Aarde op het gebied van paleobiologische evolutie, tektonische processen en klimaat, niettegenstaande 200 miljoen jaar van het era binnen de nu omstreden periode "Boring Billion" ('Saai Miljard', tussen 1,8 miljard en 800 miljoen jaar geleden) valt. Deze veranderingen zijn onder meer het door rifting uiteenvallen van het supercontinent Rodinia, het ontstaan van de eerste dieren (Rijk Animalia (of Metazoa; domein Eukaryota, klade Opisthokonta) en de kolonisatie van de zeebodem door complexe organismen (met het ontstaan van bioturbatie), grote variaties in de geochemie van de oceanen en belangrijke wijzigingen in het mondiale klimaat. Enkele tientallen jaren geleden werden in Neoproterozoïsche sedimenten over heel de wereld diamicten aangetroffen. Dankzij de vorderingen op het vlak van paleomagnetisme, geochronologie en isotoopgeochemie werd vastgesteld dat deze diamicten oorspronkelijk in verschillende glaciale cycli werden afgezet die equatoriale breedtegraden zouden bereikt hebben. Hierdoor bevroren oceanen en continentale gebieden voor zeer lange tijd (Hoffman & Schrag, 2002). Het Neoproterozoïcum kende dan ook minstens vier glaciale episoden waarvan Snowball Earth tijdens het Cryogenium de culminatie was met de wereldwijde Sturtiaan IJstijd (717–659 Ma) en de eveneens wereldwijde Marinoaan IJstijd (639–635 Ma). Deze ijstijden beïnvloedden de levenspatronen op Aarde en veroorzaakten veranderingen in de atmosfeer en in de oceaandynamiek. Volgens de Snowball Earthhypothese van Hoffman et al. (1998) en Kirschvink (1992) werden deze ijstijden veroorzaakt door de toename van continentale verwering als gevolg van tektonische processen. Dit leidde tot een verbruik van atmosferische CO2 en beïnvloedde de uitstoot van broeikasgassen en de natuurlijke opslag ervan in stabiele gesteenteformaties, waardoor een wereldwijde daling van temperatuur ingezet werd. De vorming van zee-ijs op de oceanen en het ontstaan van gletsjers op het land versterkten de globale albedo waardoor de hydrologische cyclus verstoord werd naarmate het ijs zich verplaatste naar equatoriale breedtegraden. Dit droeg bij tot daling van de temperatuur over de gehele planeet (Kirschvink, 1992). Tijdens deze Snowball Earthijstijden blokkeerde het ijs het contact tussen oceaan en atmosfeer wat leidde tot een daling van de biologische activiteit van fotosynthetiserende organismen. Dit laatste veroorzaakte dan weer een onevenwicht in de koolstofcyclus en in de trofische keten met als gevolg een bijna anoxische oceaan en een opstapeling van gereduceerd ijzer in het oceaanwater. Rond het midden van het Ediacarium, tussen 579,63 ± 0,15 en 579,88 ± 0,44 Ma, vond nog een geografisch uitgebreide, maar zeer korte glaciale periode plaats, de Gaskiers IJstijd. Vermoedelijk leidde deze niet, in tegenstelling tot de Sturtiaan IJstijd en de Marinoaan IJstijd, tot een wereldwijde ijstijd.

Recente geochemische, paleogeografische, geochronologische, paleomagnetische en paleontologische gegevens (Assine & Warren, 2021) hebben bijgedragen aan het weerleggen van enkele eerdere interpretaties van de Snowball Earthhypothese, maar ook aan het vullen van belangrijke lacunes in de kennis en het begrip van de Neoproterozoïsche ijstijden. De oorzaken en mechanismen achter het ontstaan en het paleogeografisch en paleochronologisch uitbreiden van wereldwijde ijstijden vereisen nog steeds een meer bevredigende verklaring, maar de Snowball Earthhypothese lijkt echter nog altijd de meest parsimone. De nieuwe gegevens leidden tot alternatieve hypothesen om de oorzaken, paleogeografische omvang en duur van de Sturtiaan- en de Marinoaan IJstijden te verklaren. Volgens de Slushball Earth-hypothese, ontwikkeld door de Amerikaanse geoloog Richard Cowen (1940-2020), was de Aarde niet volledig bevroren tijdens Precambrische globale glaciatie. Naast de zeer grote continentale ijskappen zouden delen van de planeet (vooral oceaangebieden nabij de evenaar) alleen door een dunne, waterige laag ijs (slush ice) kunnen bedekt geweest zijn te midden van gebieden met open zee. Fotosynthetische organismen zouden in ijsvrije gebieden of in gebieden met weinig ijs efficiënt zonlicht hebben kunnen blijven opvangen en lange perioden van extreme koude kunnen overleefd hebben. Nog een andere alternatieve hypothese is de Zipper-rift Theory die uitgaat van twee pulsen continentale rifting. De eerste puls was het uiteenvallen van het supercontinent Rodinia waardoor de proto-Stille Oceaan ontstond. De tweede puls was de afsplitsing van het continent Baltica van het continent Laurentia waardoor de proto-Atlantische Oceaan gevormd werd. Deze tektonische gebeurtenis zou met de ijstijden samengevallen zijn.

Na miljoenen jaren van ijstijdomstandigheden eindigde het zichzelf in stand houdende glaciale terugkoppelingseffect als gevolg van een toename van de CO2-concentraties (broeikasgassen) in de atmosfeer. Deze broeikasgassen waren van vulkanische oorsprong en accumuleerden onder de dikke ijskappen. Waarschijnlijk ontsnapten ze door barsten in het ijs en veroorzaakten het verhoogde broeikaseffect waardoor de temperaturen op de planeet toenamen (Hoffman & Schrag, 2002). De opstapeling van atmosferische CO2 veroorzaakte de overdracht van dit broeikasgas naar de oceanen waardoor wereldwijde neerslag van carbonaten direct boven de onderliggende glaciale sedimenten ontstond. Deze ongewone sedimenten worden cap carbonates genoemd (Hoffman et al., 1998), komen in meerdere landen voor (onder meer Canada, Namibië, Oman, China en Brazilië) en verschillen geochemisch en sedimentologisch van andere Precambrische carbonaten. De cap carbonates worden gekenmerkt door het voorkomen van microbialieten geassocieerd met zeer bijzondere sedimentaire facies (zoals giant current ripples, verticale gangen en aragoniet/barietkristallen), en door afwijkende waarden van koolstofisotopen (δ¹³C-waarden < − 5 ‰; Halverson et al., 2005). Het smelten van dikke ijskappen verhoogde de verwering op het land (continentale verwering) en bevorderde de oxygenatie (inbreng van zuurstof) van het oceaanwater. Hierdoor werd waarschijnlijk de evolutie van complexe organismen (Animalia (dieren)) geactiveerd en werden banded iron formations (BIF's) versneld afgezet. Het verschijnen van de hoger ontwikkelde Ediacara Biota (bestaande uit vijf paleofaunale gemeenschappen, Engels : paleofaunal assemblages), waarvan de vertegenwoordigers gedateerd werden tussen 575 en 542 miljoen jaar geleden (periode Ediacarium), ca. 5 miljoen jaar na de laatste Neoproterozoïsche ijstijd - de Gaskiers IJstijd - suggereert op zijn minst een zwak oorzaak-gevolgverband tussen het einde van de ijstijdomstandigheden en de opkomst en bloei van dieren. Toename van atmosferische zuurstof en stijgende temperaturen, gevolgd door een toename van voedingsstoffen in de oceanen als gevolg van deglaciatie, leidde dus waarschijnlijk tot het ontstaan en de evolutie van de Metazoa (of Rijk Animalia; domein Eukaryota, klade Opisthokonta).

Periode Tonium (ca. 1000-ca. 720 Ma) 
Het Tonium (afgeleid van het Oudgrieks τόνος en geromaniseerd naar tónos, wat 'uitrekken' betekent) is de eerste geochronologische periode (chronostratigrafisch systeem) van de era Neoproterozoïcum. Volgens de International Chronostratigraphic Chart van het ICS situeert de ondergrens van het Tonium zich op ca. 1000 miljoen jaar geleden (1000 Ma of 1,0 Ga) en de bovengrens op ca. 720 miljoen jaar geleden (720 Ma of 0,72 Ga). De ondergrens van het Tonium werd niet stratigrafisch, maar chronometrisch bepaald en is dus relatief arbitrair. De periode vertegenwoordigt dus geen geostratigrafische of biostratigrafische eenheid. Het Tonium wordt gekenmerkt door onder meer het plaatsvinden van het laatste interval met relatieve inactiviteit van de atmosfeer en relatief beperkte geologische/tektonische events, en maakt daardoor deel uit van een episode met de nu omstreden term "Boring Billion" ('Saai Miljard') voor de periode tussen 1,8 miljard en 800 miljoen jaar geleden. Het Tonium leidde het einde in van het supercontinent Rodinia dat grotendeels tussen ca. 1100 en ca. 850 Ma gevormd werd (perioden Stenium en Tonium, era's Mesoproterozoïcum en Neoproterozoïcum). Vanaf ca. 780 Ma. tot ca. 600 Ma. (perioden Tonium, Cryogenium en Ediacarium, era Neoproterozoïcum), na een korte stabilisering van ongeveer zeventig miljoen jaar, begon het supercontinent door rifting uiteen te vallen tengevolge van mantelconvectie in de vorm van een mantelpluim onder het Zuid-Chinakraton langs de huidige westelijke rand van het toenmalige Laurentiablok. Volgens gegevens uit het onderzoek naar chroomisotopen in gesteenten uit het Tonium was de toenmalige atmosfeer grotendeels zuurstofloos. Tussen 900 en 800 miljoen jaar geleden lijkt er een toename in de zuurstofconcentratie te zijn geweest tot 1 procent van het PAL (Present Atmospheric Level). Volgens MacLennan et al. (2020) vormt een ryolietmonster afkomstig uit glaciolacustriene
sedimentaire gesteenten uit de overgang van de bovenste Mount Rogers Formatie met de bedekkende Konnarock Formatie in het zuidwesten van Virginia (VS) het geologische bewijs dat er ca. 34 miljoen jaar vóór het begin van de Sturtiaan IJstijd (717–659 Ma, periode Cryogenium) al een zeer koud klimaat, zoniet een ijstijd heerste. De ouderdom van het monster werd door middel van ID-TIMS U-Pb-zirkoongeochronologie op 751,28 + 0,10/−0,71 Ma bepaald. Nog een belangrijk tektonisch event tijdens het Tonium is het begin van de vorming van het supercontinent Gondwana (ca. 800-ca. 650 Ma).

De oudste bekende vermoedelijke fossielen van dieren (Rijk Animalia (of Metazoa); domein Eukaryota, klade Opisthokonta) dateren uit het Midden- (ca. 907-ca. 813 Ma) en het Boven-Tonium (ca. 813-ca. 720 Ma). In 890 miljoen jaar oude fossiele riffen (Little Dal Reefs) van de Stone Knife Formatie in Noord-West-Canada werden sponsachtige organismen (onderrijk Parazoa, stam Porifera) ontdekt, maar hun identiteit en taxonomische positie zijn onderwerp van discussie. Ook in de Okavuvu Formatie van de Otavi Group en Nama Group (geologische groepen) in Namibië werden vermoedelijke fossielen van Metazoa aangetroffen (Brain et al., 2012). De 0,3 to 5 mm grote organismen, beschreven en benoemd als Otavia antiqua, werden gedateerd op 760 miljoen jaar oud. Suarez en Leys (2022) beschouwen Otavia antiqua als een spons of als een testate Amoebe (Domein Eukaryota, Klade Protista, Stam Amoebozoa, Orde Amoebida). Otavia antiqua wordt door sommige onderzoekers als de oudste bekende vertegenwoordiger van het rijk Animalia beschouwd. De basis van de fylogenetische stamboom van dit rijk zou minstens in het Onder-Tonium liggen. Tijdens deze periode vond ook de eerste grote evolutionaire radiatie van acritarchen plaats.

Rayner Orogenese (Oost-Indië en Oost-Antarctica) 

 Ca. 1000-ca. 900 Ma : de Rayner Orogenese, ook nog de Eastern Ghats–Rayner Orogeny of de Rayner Structural Episode (RSE, Sandiford & Wilson, 1984) genoemd, was het gevolg van het begin van de continentale collisie ca. een miljard jaar geleden tussen Oost-Indië (South Indian Block (SIB), Eastern Ghats Province) en een deel van Oost-Antarctica (East Antarctic Craton (EAC), Rayner Province) tijdens de vorming van het supercontinent Rodinia (Hoffman, 1991; Fitzsimons, 2000).

De orogenese was een van de grootste bekende in het Neoproterozoïcum. Het Rayner Orogeen omvat twee hoofdsegmenten, de Eastern Ghats Mobile Belt (EGMB) in India en het Rayner Complex in Oost-Antarctica. Dit complex werd oorspronkelijk in 1972 door Kamenev gedefinieerd om in het van oorsprong Eoarcheïsche Napier Complex (Enderby Land, Oost-Antarctica) de hoogmetamorfe gedehydrateerde gneis te onderscheiden van de laagmetamorfe hoornblendehoudende gesteenten. Het Antarctische deel van het orogeen (Rayner Complex) heeft waarschijnlijk een lengte van meer dan 2000 km, boogvormig van Enderby Land in het westen over Kemp Land en Mac. Robertson Land (inclusief Mawson Coast en Amery Ice Shelf) tot de Northern Prince Charles Mountains (NPCM) (deel uitmakend van Mac. Robertson Land) in het oosten, met een maximale breedte van > 500 km. De best bewaarde en meest uitgebreide ontsluitingen van het Rayner Complex bevinden zich in de Northern Prince Charles Mountains. Tijdens de orogenese was het onderhevig aan metamorfose onder hoge temperaturen, aan uitgebreid smelten en aan deformatie (onder meer  Morrissey et al. , 2015). De tektonische effecten van de Rayner Orogenese waren omvangrijk en omvatten het herwerken van de kratonische rand van het Napier Complex (Halpin et al., 2007 b), evenals het herwerken van het aangrenzende westen van Kemp Land (ten noordoosten van Enderby Land) waarvan de gesteenten op basis van onnauwkeurige Rb/Sr radiometrische datering (onder meer Clarke, 1987) als overwegend Archeïsch geïnterpreteerd worden. Verder herwerkte de Rayner Orogenese de gesteenten van de Mawson Coast (het deel van de kust van Mac. Robertson Land tussen William Scoresby Bay en Murray Monolith) (onder meer Liu et al., 2014), de regio's van de East Amery Ice Shelf (EAIS) (ten zuiden van Prydz Bay) en de gesteenten van de Northern Prince Charles Mountains. Deze herwerking was tussen 990 and 900 miljoen jaar geleden vergezeld van omvangrijk granitisch en charnokitisch magmatisme dat een groot deel van de dagzomen van het Rayner Complex domineert. Ook tijdens het Cambrium (538,8 ± 0,2 tot 485,4 ± 1,9 miljoen jaar geleden), de oudste periode van de era Paleozoïcum (eon Fanerozoïcum), werden delen van het Rayner Complex herwerkt (onder meer Liu et al., 2009a, 2009 b). 

Om de tektonische/metamorfose geschiedenis van een geologisch terrein te reconstrueren is een gedetailleerde metamorfose-petrologische/geochronologische benadering noodzakelijk om het P-T path (pressure-temperature evolutie) te kunnen achterhalen. Het Rayner Complex vertoont tegenstrijdige P-T paths tijdens de Rayner Orogenese. In gesteenten langs de Mawson Coast werd metamorfose vastgesteld dat rond 990–970 miljoen jaar geleden plaatsvond en dat een hoge thermische gradiënt lijkt te hebben, met een P-T path in tegenwijzerzin, die maximumtemperaturen van 850–900°C bereikt bij een druk van 5,5–6 kbar (kilobar = 1000 bar). Dit werd tot een druk van 6–7 kbar gevolgd door verdikking van de aardkorst. Gelijktijdig werden er regelmatig plutonieten gevormd (Halpin et al., 2007 a). Omgekeerd werd verder westwaarts, in Kemp Land, metamorfose vastgesteld dat later plaatsvond, rond 930 miljoen jaar geleden, en bij vergelijkbare temperaturen van 850–990°C, maar bij een hogere druk van 9–10 kbar. Deze jongere metamorfose had een P-T-evolutie (P-T path) in wijzerzin (Halpin et al., 2007 b), wat beschouwd wordt als de weerspiegeling van herwerking van een sterkere kratonische rand. De invloed van de Rayner Orogenese in de Northern Prince Charles Mountains wordt beschouwd als een P-T evolutie (pressure-temperature evolutie) in tegenwijzerzin met een metamorfosemaximum dat verband hield met de plaatsing van charnockitische en granitische magma's, aan temperaturen van 800-850°C en druk van 6-7 kbar, gevolgd door isobare afkoeling (onder meer Boger & White, 2003 ; Morrissey et al., 2015). Maar er is ook gesuggereerd dat sommige locaties in dit gebergte (bv. Mount Lanyon), én in het gebied van de East Amery Ice Shelf (Reinbolt Hills) en in  Mac. Robertson Land (Depot Peak, Else Platform), decompressie-P-T paths in wijzerzin ondergingen. Maar geen enkele van de veldonderzoeken in deze drie terreinen van het Rayner Complex gebeurden in combinatie met geochronologisch onderzoek, waardoor het mogelijk is dat deze schijnbare decompressie-P-T paths niet-gerelateerde metamorfose-events weerspiegelen (onder meer Hand et al., 1994a). In het noorden van Mawson Escarpment (Mac. Robertson Land) werd een metamorfose event vastgesteld dat 960–905 miljoen jaar geleden plaatsvond en dat verband hield met aardkorstverkorting, met maximummetamorfosewaarden van 6,5–7,1 kbar druk en temperaturen van 790–810°C (onder meer Corvino et al., 2011). De Rayner Orogenese wordt dus gekenmerkt door hooggradige metamorfose met temperaturen boven 850°C, met als gevolg omvangrijk smelten van gesteente en magmatisme, en waardoor een gedehydrateerd restterrein ontstond met granulietfacies. Geochronologisch onderzoek van monsters van metapelitisch gesteente (metamorfe peliet) wijst op twee episoden metamorfose; een oudere populatie monaziet die de groei van het Rayner Complex weerspiegelt tijdens de Rayner Orogenese, en een jongere populatie die wijst op herwerking ca. 530 miljoen jaar geleden tijdens het Onder-Cambrium (tijdvak Terreneuviaan, 538.8 ± 0.2 - 521 Ma).

Het tweede hoofdsegment van het Rayner Orogeen is de Eastern Ghats Mobile Belt (EGMB) in India. Deze orogene gordel (mobile belt) wordt gekenmerkt door de dominerende granulietfacies van de hooggradige metamorfe gesteenten langs de oostelijke kust van het Indiase subcontinent. Deze polycyclische gesteenten omvatten verschillende blokken die in de noordelijke rand van het subcontinent begrensd worden door breuken en richting de westelijke rand door een prominente afschuifzone (shear zone). Veldwerk in de EGMB tussen 1998 en 2019 wijst op verschillende kleinere domeinen die worden gekenmerkt door verschillende tektonische/metamorfe evolutie. Op basis van isotopische kartering stellen Dobmeier & Raith (2003) dat de mobile belt een samensmelting is van verschillende geologische domeinen/terreinen/provincies, die elk een verschillende tektonothermische (tektonisch-thermische) geschiedenis hebben, en zij verdelen de EGMB in vier provincies : Eastern Ghats Province, Rengali Province, Jeypore Province en Krishna Province. Rickers et al. (2001) identificeerden ook vier domeinen, gebaseerd op isotopische gegevens van Neodymium (Nd) en ondersteund door isotopische gegevens van lood en van rubidium-strontium (Rb-Sr). Ramakrishnan et al. (1998) verdeelden de EGMB van west naar oost in vier lithotektonische segmenten : Western Charnockite Zone, Western Khondalite Zone, Central Migmatite Zone en Eastern Khondalite Zone. De polycyclische metamorfe en tektonische events die plaatsgevonden hebben in de geologische geschiedenis van de EGMB variëren in ouderdom vanaf het Paleoproterozoïcum (Rickers et al., 2001) tot het begin van het Paleozoïcum (eon Fanerozoïcum) (Simmat & Raith, 2008). Grew en Manton (1986) suggereerden ook het voorkomen van fragmenten van Archaïsche aardkorst. Zowel plaatselijk als regionaal hebben de gesteenten van de EGMB ongewone isotopische samenstellingen en afwijkingen in de isotopische ouderdom van de verschillende geologische provincies, wat kan worden toegeschreven aan de meerdere tektonische en thermische events die in het geologische verleden van de Aarde plaatsvonden. De exacte configuratie van de Eastern Ghats Mobile Belt met relatie tot de drie supercontinenten (van ouder naar jonger) Columbia, Rodinia en Oost-Gondwana is onderwerp van discussie (Dasgupta, 2019). 

Door verschillende onderzoekers werden op basis van veldwerk en petrografisch onderzoek van de verschillende gesteentetypen in de Eastern Ghats Mobile Belt drie belangrijke metamorfose- en deformatie events herkend (onder meer Bose et al., 2021). De eerste fase verliep van in de era Mesoarcheïcum (eon Archeïcum) tot in de era Paleoproterozoïcum (eon Proterozoïcum); onder meer Dasgupta et al. (2017) en Bose & Dasgupta (2018) stellen dat de orogene gordel ook gesteenten bevat met een ouderdom variërend van 2500 tot 3050 miljoen jaar (era's Mesoarcheïcum-Neoarcheïcum, Rengali Province). De Archeïsche gesteenten zouden herwerkt zijn en vermengd met de jongere gesteenten uit het Proterozoïcum. Verder onderzoek van deze oudste gesteenten is noodzakelijk om een duidelijker beeld te krijgen van de tektonometamorfe (tektonisch-metamorfe) processen die zich tijdens het Archeïcum hebben voorgedaan. De tweede fase is belangrijk met relatie tot de Rayner Orogenese en wordt gekenmerkt door de intrusie van omvangrijke enderbitische charnockieten die ook de granulitische metamorfosefacies op regionale schaal ondergingen. Deze tweede fase is een algemeen erkend tektonothermisch (tektonisch-thermisch) event in de EGMB. Het leidde tot de vorming van grote delen van het granulitisch geologisch terrein 1000 tot 950 miljoen jaar geleden (onder meer Das et al., 2011). Volgens Bose et al. (2000) was het P-T path (de pressure-temperature evolutie) sterk decompressief waardoor de granulieten aan de oppervlakte kwamen. De tweede fase van de EGMB verliep gelijktijdig met de tektonothermische evolutie van het Rayner Complex (ca. 1000-ca. 900 miljoen jaar geleden) in Oost-Antarctica. Recent onderzoek heeft een derde (en laatste) thermisch event aan het licht gebracht en deze in verband gebracht met de Pan-Afrikaanse Orogenese die rond ca. 870-550 miljoen jaar geleden plaatsvond (onder meer Bose et al., 2021). Door geochronologisch onderzoek van de beschikbare gegevens blijkt duidelijk dat de verschillende episoden van tectonothermische events een aanzienlijke invloed hebben gehad op de vormgeving in de loop van de geologische tijd van de huidige structuur van de Eastern Ghats Mobile Belt.

Ourasphaira giraldae : een 1 miljard jaar oude schimmel (Grassy Bayformatie, Shaler Supergroup, Northwest Territories, Arctisch Canada) 

 Ca. 1000-ca. 900 Ma : In de schalie (shale) van de Grassy Bayformatie (Shaler Supergroup, Brock Inlier, Northwest Territories, Arctisch Canada) komen overvloedige microfossielen van meercelligen met organische wanden voor die in 2019 door Loron et al. beschreven werden en benoemd als de vroege schimmel (Fungus) Ourasphaira giraldae. Deze microfossielen, met een ouderdom tussen de 1 miljard (1000 Ma of 1 Ga) en 900 miljoen jaar (900 Ma of 0,9 Ga), zijn meer dan een half miljard jaar ouder dan eerder ontdekte microfossielen die met zekerheid schimmels vertegenwoordigen. Deze ouderdom is consistent met gegevens van moleculaire klokken voor het ontstaan van de Eukaryote kroongroep Opisthokonta (klade Opisthokonta), waartoe het Rijk Fungi (schimmels), de klade Protista en het Rijk Animalia (dieren of Metazoa) behoren. Loron et al. (2019) baseerden de affiniteiten van Ourasphaira giraldae met Fungi op ultrastructurele, morfologische en spectroscopische analyses : 

Domein Eukaryota
Klade ('supergroep') Unikonta 
Klade (kroongroep) Opisthokonta
Rijk Fungi (schimmels)
Stam Dikarya ?
Klasse ?
Orde ?
Familie ?
Geslacht Ourasphaira
Soort Ourasphaira giraldae Loron et al., 2019

De honderden aangetroffen specimina zijn gefossiliseerd parallel aan de gelaagdheid van schalie dat in ondiep water in een estuarium gevormd werd. Uranium-looddatering van detritische zirkoonkorrels van de onderliggende Nelson Headformatie duidt op een maximum ouderdom van 1013 ± 25 Ma voor de Grassy Bayformatie. Renium (Re)–osmium (Os) datering van organische materie in de zwarte schalie van de bedekkende Boot Inletformatie gaf een ouderdom van 892 ± 13 Ma. Deze data kaderen de afzetting van de Grassy Bayformatie tussen ca. 1 miljard en ca. 900 miljoen jaar geleden.

Bronnen, noten en/of referenties