Het PRECAMBRIAANSE Tijdperk
Het Precambrium. De naam betekent: “vóór het Cambrium.” Deze oude, maar nog steeds gangbare term werd oorspronkelijk gebruikt om de hele periode van de geschiedenis van de aarde aan te duiden, vóór de vorming van de oudste gesteenten met herkenbare fossielen erin. De laatste decennia hebben geologen echter ontdekt dat zich in sommige Precambrische gesteenten moeilijk te onderscheiden fossielen bevinden, zodat deze periode nu ook bekend staat als het Cryptozoïcum of “duister leven” Eon (van de woorden “crypt” = “verborgen,” en “zoon” = “leven”).
Het Precambrium beslaat bijna 90% van de hele geschiedenis van de aarde en is onderverdeeld in drie tijdperken: het Hadeïcum, het Archeïcum en het Proterozoïcum.

Bron: Onbekend

Het Precambrium omvat alle geologische tijd vóór 600 miljoen jaar geleden. Het Precambrium werd oorspronkelijk gedefinieerd als het tijdperk dat voorafging aan het ontstaan van leven in de Cambriumperiode. Het is nu echter bekend dat het leven op aarde begon in het vroege Archeïcum en dat gefossiliseerde organismen steeds talrijker werden in de loop van het Precambrium.
De twee belangrijkste onderverdelingen van het laatste deel van het Precambrium zijn het Archeïcum (oudste) en het Proterozoïcum. Gesteenten jonger dan 600 Ma worden gerekend tot het Phanerozoïcum.

Hieronder staat een ander type onderverdeling van de Precambriaanse tijd.

Bron: Onbekend

Hadeïsch
Hadeïsch (“Hades-achtig”) Tijdperk. Dit tijdperk begon met de vorming van de aarde uit stof en gas dat rond de zon draaide, ongeveer 4,6 miljard jaar geleden. In dit tijdperk leek het oppervlak van de aarde op de populaire visioenen over Hades: oceanen van vloeibaar gesteente, kokende zwavel, en overal inslagkraters! Vulkanen ontploffen overal, en de regen van rotsen en asteroïden uit de ruimte houdt nooit op. Het is moeilijk om een stap te zetten zonder in een plaslava te vallen of geraakt te worden door een meteoor! De lucht is heet, dik, dampig en vol stof en troep. Maar je kunt het toch niet inademen: het bestaat alleen maar uit kooldioxide en waterdamp, met sporen van stikstof en stinkende zwavelverbindingen! Alle gesteenten die uit afkoelende lava’s ontstaan worden snel onder nieuwe lavastromen bedolven of door een nieuwe inslag aan stukken geblazen.Sommige mensen denken dat een asteroïde zo groot als de planeet Mars de Aarde raakte aan het begin van het Hadean tijdperk, de Aarde volledig verpletterde en smolt en deMaan vormde als onderdeel van de “plons!” Wow! Niemand heeft ooit gesteente op aarde gevonden uit dit tijdperk. Alleen meteorieten uit de ruimte en maanstenen zijn zo oud. Als er in dit tijdperk al leven op aarde is geweest, is het waarschijnlijk vernietigd.
HADEAN AARDE

Bron: Onbekend
Archeïsch
Archeïsch (“Ancient” of “Primitive”) Tijdperk. Dit tijdperk begint ongeveer een miljard jaar na de vorming van de aarde, en er is veel veranderd! Bijna alles is afgekoeld. De meeste waterdamp die in de lucht was, is afgekoeld en samengeperst tot een oceaan. Zelfs het grootste deel van de kooldioxide is verdwenen, omdat het chemisch in kalksteen is veranderd en op de bodem van de oceaan is neergeslagen. De lucht bestaat nu grotendeels uit stikstof, en de hemel is gevuld met normale wolken en regen. De lava is ook het meest afgekoeld om de oceaanbodem te vormen. Het binnenste van de aarde is nog steeds behoorlijk heet en actief, zoals blijkt uit de vele uitbarstende vulkanen. De vulkanen vormen veel kleine eilanden in lange ketens. De eilanden zijn het enige landoppervlak. De eilanden worden over het aardoppervlak getransporteerd door de beweging van gesteente diep in het binnenste van de aarde. (Deze beweging is het gevolg van het verlies van warmte uit het diepe binnenste en wordt plaattektoniek genoemd). Af en toe botsen de kleine eilanden tegen elkaar en vormen grotere eilanden. Uiteindelijk zullen deze grotere eilanden met elkaar in botsing komen en de contouren vormen van de continenten die we nu kennen. Gelukkig zijn die vervelende asteroïden en meteorieten nu grotendeels verdwenen, zodat er slechts af en toe inslagkraters ontstaan. Hoe zit het met leven? Als je goed kijkt, zie je sporen van blauw-groene algen (eigenlijk eenvoudige bacteriën) drijven in de oceaan. Dat is alles wat er is! Alleen eencellige bacteriën in de oceaan. Er is nog geen leven op het land. Het leven begon in de oceaan aan het begin van deze jaartelling.De oudst bekende fossielen – de overblijfselen van verschillende soorten bacteriën – bevinden zich in archeanische gesteenten van ongeveer 3,5 miljard jaar oud.
ARCHEAN EARTH

Bron: Onbekend

De onderstaande kaarten tonen de waarschijnlijke locaties van Archeaanse (vroeg-Precambriaanse) gesteenten, die in veel gevallen de vroege continentale kratons vormden. Kratons zijn grote gebieden van continentale allithosfeer (of korst) die coherent en relatief rigide zijn gebleven sinds het Precambrisch. Laurentia, het Noordamerikaanse kraton, is een van de oudste en grootste. Het omvat de Precambrische schilden van Canada en Groenland, het bedekte platform en de bekkens van het Noordamerikaanse binnenland. Laurentia dankt zijn bestaan aan een netwerk van vroeg-proterozoïsche orogene gordels. Veel van deze gordels zijn botsingszones waar alleen de vervormde randen bewaard zijn gebleven van voorheen onafhankelijke microcontinenten die uit Archeaanse korst bestonden. Andere gordels bevatten aangroeiende vroeg-proterozoïsche eilandbogen en bijbehorende intraoceanische afzettingen.
Dus weten we nu dat kratons de vroege “kernen” van decontinenten waren; sedimentaire gesteenten zijn later in de geologische tijd aan de randen van deze kratons aangroeien, en zijn vervolgens geplooid en gebogen tot gebergten toen het ene kraton in botsing kwam met het andere, of werden neergehaald toen de kratons uit elkaar spleten (rifted). Merk op dat het kraton voor Noord-Amerika, dat nu het Canadees Schild of het Laurentiaans Schild wordt genoemd, net ten noorden van Michigan ligt, en delen van de westelijke UP omvat.

Bron: Onbekend

De vroege, Precambriaanse continenten verschilden van de continenten die we nu kennen: ze waren kleiner en hadden oppervlakken van stollingsgesteenten. Er leefde geen leven op. Voortdurende druk op de afkoelende, krimpende korst zorgde ervoor dat de opgehoopte krachten daaronder vaak in opstand kwamen en de landmassa’s hoger duwden, of dat hun randen scheurden en daar gesmolten gesteente uitstortten in stille of explosieve vulkanische activiteit. Hoge bergketens en plateaus werden boven het niveau van de oceaan gebouwd of opgestuwd, totdat uiteindelijk de continenten zich vestigden in de vorm van continentale blokken die onze geografie vandaag vertoont.
De oceanen van het Precambrium bevonden zich echter niet in de ons bekende bekkens, maar bedekten een groot deel van de continenten met ondiepe zeeën waarin het verhaal van een miljard jaar aardgeschiedenis moest worden vastgelegd. De continentale plateaus zijn zelfs vandaag nog bedekt met ondiepe zeeën en daar wordt de geologische geschiedenis van vandaag vastgelegd. Wat zijn deze opnames in de ondiepe zeeën – deze tabletten van tijd waarop het verhaal van eeuwen wordt verteld? Toen het eerste stollingsgesteente barstte, toen de eerste waterdruppel zich verplaatste, begon de geschiedenis. Toen de atmosfeer afkoelde en het ging vriezen, ging het vastleggen sneller. Toen er veel planten en dieren kwamen, werd de opname ingewikkelder. Door temperatuursveranderingen schilferden de granietrotsen aan het oppervlak af, zwaartekracht en bewegend water droegen de losgekomen rotsen naar beneden, rolden ze samen, braken ze in steeds kleinere deeltjes en droegen ze naar zee, waar ze sedimenten werden die het zeewater vermengden. Een deel van de sedimenten loste op in het water, en zo werden de zeeën door de eeuwen heen steeds zouter. De sedimenten, gesorteerd door de golven en stromingen van de eerste oceanen, kwamen op de bodem van de zeeën terecht en werden over deze bodem uitgespreid. In de loop van een lange tijd, toen laag na laag sedimenten op elkaar werden gestapeld, werden zij samengeperst, verhard en geconsolideerd tot gesteente dat wij sedimentair noemen. Elke laag of bedding is een stratum; van gelaagd of beddinggesteente wordt gezegd dat het gelaagd is.
Verschillende mineralen in de oude stollingsgesteenten werden in verschillende sedimenten gevormd. De harde mineralen zoals kwarts verzamelden zich als zand en werden, omdat ze zwaar waren, niet zo ver naar zee afgevoerd. Zij vormden grove en fijne gesteenten die wij zandstenen noemen. Andere mineralen werden opgebroken tot fijne klei en slib, die ver van de kust werden meegevoerd, maar uiteindelijk op de zeebodem terechtkwamen en werden samengeperst tot een gesteente dat we schalie noemen. Sommige van de mineralen vielen uiteen en vormden kalk, of calciumcarbonaat. Bij de erosie van de stollingsgesteenten losten sommige mineralen op en werden in oplossing meegevoerd naar zee; daar zorgden bepaalde chemische reacties ervoor dat de kalk neersloeg en op sommige plaatsen grote dikten kalkmodder opbouwde die uiteindelijk stolden tot een gesteente dat bekend staat als kalksteen. Andere chemische reacties veroorzaakten de vorming van ijzermineralen die op hun beurt afzetten op de bodem van ondiepe zeeën, en later in de geologische geschiedenis kristalliseerden gips en zout uit het zeewater tot grote bedden van gips en steenzout.

Bron: Onbekend

Proterozoïcum
Proterozoïcum (“Vroege leven”) Tijdperk. Welnu, hier zijn we ongeveer 700 miljoen jaar geleden, aan het eind van de langste periode in de geologische geschiedenis. Het begon ongeveer twee miljard jaar na de vorming van de aarde en duurde nog eens ongeveer twee miljard jaar! Dus wat is er in al die tijd gebeurd? Hmmmmm. Er is nog veel meer land te zien. In feite zijn er twee supercontinenten, één zichtbaar over de evenaar aan deze kant van de aarde en een andere aan de andere kant. Deze enorme landmassa’s zijn ontstaan door botsingen van de vele eilanden die tijdens het Archeïcum en het grootste deel van het Proterozoïcum door vulkanen zijn gevormd. Het binnenste van de aarde is verder afgekoeld en er zijn minder vulkanen dan in het Archeïcum. Hoewel de bewegingen van het aardoppervlak die we Plaattektoniek noemen nog steeds zeer snel zijn en botsingen tussen continenten frequent zijn (om de paar honderd miljoen jaar of zo!), zijn de centra of kernen van de continenten nu vrij groot en stabiel. Geologen dateren het begin van het Proterozoïcum aan de hand van de leeftijd van de oudste continentale gesteenten die niet opnieuw verhit of chemisch veranderd zijn. Het leven is niet veel veranderd gedurende de laatste twee miljard jaar, maar de weinige veranderingen zijn significant. Leven wordt nog steeds alleen in de oceaan aangetroffen, maar ergens rond 1,7 miljard jaar geleden verschenen er eencellige wezens die een echte kern hadden. Een andere belangrijke verandering staat op het punt te gebeuren: echt meercellig leven staat op het punt te verschijnen, zo’n 30 miljoen jaar voor het einde van het Proterozoïcum. De meercellige wezens zullen geen harde delen zoals schelpen of tanden in hun lichaam hebben, zodat hun fossielen moeilijk te vinden zullen zijn. De atmosfeer is ongeveer hetzelfde, voornamelijk stikstof, met een beetje waterdamp en kooldioxide. Maar wat is dit? Vrije zuurstof vrijgelaten door de algen drijvend in de oceanen begint zich op te hopen in de lucht. Deze eencellige planten produceren al zo’n twee miljard jaar zuurstof, maar tot nu toe combineerde de zuurstof zich chemisch met ijzer en andere elementen tot grote mineraalafzettingen over de hele wereld. Paradoxaal genoeg is deze zuurstof, die wij nodig hebben om te leven, giftig voor de meeste levensvormen die in het Proterozoïcum op aarde leefden, zodat een andere grote verandering in de soorten leven op het punt staat plaats te vinden.
De aarde is in deze tijd ook erg koud, met enorme, blauwachtige ijsschotsen die over het hele supercontinent zichtbaar zijn, zelfs in de normaal warme equatoriale streken! In deze tijd trekken gletsjers zelfs Michigan binnen; deze ijstijd wordt de Gowganda ijstijd genoemd.
PROTEROZOIC EARTH

Bron: Onbekend
Laten we ons nu concentreren op het ene kraton dat Michigan beïnvloedt: het Canadese Schild. Michigan is ontstaan toen een schildvormige massa stollingsgesteente, met een oppervlakte van bijna twee miljoen vierkante kilometer en gecentreerd rond Hudsons Bay, het oorspronkelijke continent Noord-Amerika vormde, dat wij het “Canadese Schild” noemen. De punt van het schild strekte zich in zuidelijke richting uit over het gebied dat nu de westelijke helft van het Noordelijk Schiereiland vormt, tot Wisconsin, en de zuidelijke rand was een boog die zich in noordelijke richting uitstrekte van het LakeSuperior-gebied tot de Adirondacks. Zuidwaarts lag een ondiepe zee die de rest van het continentale blok bedekte. De granieten bodem van de zee had vele depressies en richels, maar alleen de komvormige depressie die het schild in het zuidoosten begrenst, hoeft ons te interesseren. Het bekken werd schepvormig ondiep in oostelijke richting, maar het diepste gedeelte was ongeveer waar nu het zuidelijk schiereiland is. Dat was de vroege omgeving van Michigan, de basis van de staat.
De kaarten hieronder tonen de omvang van het Canadees Schild. In het oosten ligt zijn onstabiele rand, waar later plooiing van de rotsen zou leiden tot de vorming van de Appalachen.In het westen en zuiden bestonden stabielere delen van het continent, waar alleen subtiele neerwaartse en opwaartse plooiing voorkwam. Een van deze “downwarped” gebieden zou later het bekken van Michigan worden, waarin zich vele duizenden meters sediment ophoopten en later gesteente werden.

Bron: Onbekend
Tijdens het eerste deel van het Proterozoïcum, een 200 miljoen jaar durende periode van rust, die het Huroniaan uit zijn plaat ten noorden van het Huronmeer wenste te slaan, werden dikke sedimenten afgezet in een ondiepe zeetrog die de regio van Lake Superior bedekte. Op sommige plaatsen werd dik zand afgezet, op andere fijn slib, en op weer andere plaatsen pure kalk, dat zich ophoopte in de ondiepe maar langzaam dieper wordende zee. Over het zand stapelden zich grote massa’s ijzermineralen op, hetzij door chemische inwerking, hetzij door het werk van ijzervormende bacteriën, hetzij door beide of misschien door andere middelen, totdat enorme diktes zand en ijzersedimenten waren opgebouwd en ’s werelds grootste ijzervoorraad in de maak was in Minnesota, Wisconsin, en Michigan;En in die lang vervlogen tijd werden de fundamenten van Michigans rijkdom en de auto-industrie gelegd in de oude Huronische sedimenten die we nu vinden in de ijzergebieden vanMarquette, Baraga, Iron, Dickinson, Menominee, en Gogebic counties.

Bron: Foto door Randy Schaetzl, hoogleraar geografie – Michigan State University

De onderstaande kaart laat in detail zien waar de belangrijke grens ligt tussen de Precambrische gesteenten (PC: van het Canadese Schild) en de sedimentgesteenten uit het Paleozoïcum-tijdperk van het MichiganBekken en de omliggende gebieden (C: voor Cambrium).

Bron: Onbekend
Zodra er water op het Canadees Schild viel en de eerste winden waaiden, begon het verweren van rotsen. De rotsen begonnen af te schilferen en te breken, en erosie kwam op gang. Sedimenten werden meegevoerd naar en afgezet in de zeeën, en de eerste zandstranden werden gevormd. Verschillende keren in deze vroege turbulente eonen werd het land aan de randen van de zeeën opgetild tot hoge bergketens, zoals de Penokeean Range, om vervolgens te worden afgesleten en hun sedimenten werden meegevoerd naar de zeeën om nieuwe kusten op te bouwen en te worden verspreid over de zeebodem om gelaagde massa’s van zandstenen, schalie, en kalkstenen te vormen. Elk nieuw gevormd strand vergrootte het landoppervlak en verplaatste de grens tussen land en water zuidwaarts. Met elke opeenvolgende opheffing werden de sedimentaire gesteenten gebogen, geplooid, gebroken, verdraaid, vervormd en veranderd. Massa’s heet stollingsgesteente werden in de gebroken formaties geperst, waardoor ze op veel plaatsen volledig werden veranderd of gemetamorfoseerd, zodat de gesteenten die in de verschillende perioden van bergvorming en sedimentatie werden gevormd, een zeer complexe massa van verstoord, gebroken (breuk), vervormd gesteente werden — de oudste gesteenten die ten grondslag liggen aan de westelijke helft van het Noordelijk Schiereiland. Alles wat we kunnen zien van de oudste rotsen zijn de Huron Mountains en de andere granieten en hun soortgenoten van Marquette, Baraga, en Gogebic counties. Eens waren ze een bergachtige zeekust, maar hun toppen werden op hun beurt uitgesleten en alle behalve de hoogste werden begraven onder latere sedimenten.

Bron: Onbekend
Ruchten over een nieuwe geologische verstoring, bergvorming, onderbraken de rustige Huronische sedimentatie van het Vroeg Proterozoïcum, 2,5 – 1,6 miljard jaar geleden. Opnieuw werden door gebergtevorming, de zogenoemde Penokean Orogeny (1,8 miljard jaar geleden), de sedimenten, die nu tot gesteenten gehard waren, naar berghoogten getild en daarbij verbrokkeld, geplooid en vervormd. De zandstenen werden gemetamorfoseerd tot kwartsiet, leisteen tot leisteen, kalksteen tot groen en wit marmer, en de ijzersedimenten werden meegeplooid en veranderd. De rotsen scheurden en braken; zij gleden en bewogen langs breuken, verticaal en horizontaal. Sommige rotsblokken werden op andere geschoven, andere werden omgekiept tot een krankzinnige warboel ontstond van de vlakke Huronische sedimenten. Het rode en zwarte jaspilliet van Jasper Knobnear Ishpeming laat zien wat er gebeurde. In scheuren in het gesteente baande zich warm en heet water, dat zwaar beladen was met mineralen. Deze wateren hebben afzettingen van mineralen achtergelaten die de vreugde van de verzamelaar zijn, hoewel de complexe Huronische gesteenten waarin zij worden gevonden de laatste honderd jaar de oorzaak, de wanhoop en het onderwerp van grote onenigheid onder geologen zijn geweest.De roze pegmatietkolom in het glinsterende witte marmer van Felch Quarry vertelt een verhaal van langdurige sedimentatie van zuivere kalk gemetamorfoseerd tot marmer, misschien door het gesmolten gesteente zelf dat barstte en zich een weg baande door het marmer, vervolgens langzaam afkoelde en grote kristallen pegmatiet vormde.

Delen van de bovenstaande tekst zijn geparafraseerd uit C.M. Davis Readings in the Geography of Michigan (1964).

Dit materiaal is uitsluitend samengesteld voor educatief gebruik, en mag niet zonder toestemming worden gereproduceerd. Eén exemplaar mag worden afgedrukt voor persoonlijk gebruik. Neem contact op met Randall Schaetzl ([email protected]) voor meer informatie of toestemmingen.