Eon Proterozoikum, yang lebih muda dari dua divisi waktu Prekambrian, yang lebih tua adalah Eon Archean. Eon Proterozoikum diperpanjang dari 2,5 miliar menjadi 541 juta tahun yang lalu dan sering dibagi menjadi Paleoproterozoikum (2,5 miliar hingga 1,6 miliar tahun lalu), Mesoproterozoikum (1,6 miliar hingga 1 miliar tahun lalu), dan Neoproterozoikum (1 miliar hingga 541 juta) tahun yang lalu) era. Batuan proterozoikum telah diidentifikasi di semua benua dan seringkali merupakan sumber penting bijih logam, terutama dari besi, emas, tembaga, uranium, dan nikel. Selama Proterozoikum, atmosfer dan lautan berubah secara signifikan. Batuan proterozoikum mengandung banyak jejak bentuk kehidupan primitif — sisa-sisa bakteri dan ganggang biru-hijau, serta hewan pertama yang bergantung pada oksigen, fauna Ediacara.
Precambrian: Jenis batuan proterozoikum
Apa yang terjadi secara geologis pada saat batas Archean-Proterozoic 2,5 miliar tahun yang lalu tidak pasti. Tampaknya telah menjadi suatu periode
Oksigen adalah produk sampingan dari fotosintesis. Oksigen bebas di atmosfer meningkat secara signifikan sebagai hasil dari aktivitas biologis selama masa Proterozoikum. Periode perubahan paling penting terjadi antara 2,3 miliar dan 1,8 miliar tahun yang lalu ketika oksigen bebas mulai menumpuk di atmosfer. Tingkat oksigen berfluktuasi selama waktu ini, bertepatan dengan periode deposisi puncak formasi besi-band, yang menghilangkan kelebihan oksigen dari atmosfer di seluruh dunia. Besi besi (Fe 2+) di lautan dikombinasikan dengan oksigen atmosfer dan, setelah teroksidasi menjadi Fe 2 O 3, diendapkan sebagai mineral hematit di dasar laut. Aktivitas biologis yang berkelanjutan memungkinkan konsentrasi oksigen atmosfer meningkat.
Pada saat eukariota terbentuk di lingkungan, tekanan oksigen atmosfer telah meningkat dari nilai rendah menjadi sekitar 10 persen dari tingkat atmosfer saat ini (PAL). Eukariota megascopic pertama kali muncul sekitar 2,3 miliar tahun yang lalu dan menyebar luas sekitar 1,8 miliar tahun yang lalu. Eukariota menggunakan suatu bentuk respirasi dan metabolisme oksidatif; mereka memiliki nukleus sentral yang dapat membelah menjadi sel-sel kelamin yang terpisah, dan untuk pertama kalinya kode genetik campuran dan variabel dapat diteruskan ke generasi muda.
Organisme awal di Bumi berkembang paling mudah di perairan dangkal margin kontinental. Lingkungan landas kontinen yang stabil seperti itu, yang jarang di Archean, berkembang setelah 2,5 miliar tahun yang lalu, memfasilitasi pertumbuhan organisme fotosintesis dan dengan demikian produksi oksigen. Bukti peningkatan cepat dalam kandungan oksigen meliputi penampilan pertama pada margin kontinental batu pasir merah. Warnanya disebabkan oleh lapisan butiran kuarsa dengan hematit. Bukti lain diberikan oleh terjadinya lapisan tanah fosil yang kaya hematit yang diperkirakan sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu. Pembentukan lapisan ini konsisten dengan kenaikan drastis tekanan oksigen ke 0,1 atmosfer (100 milibar) antara 2,2 miliar hingga 2,0 miliar tahun yang lalu.
Sekitar 600 juta hingga 543 juta tahun yang lalu, fauna Ediacara multisel telah muncul; ini adalah metazoa pertama (hewan yang terdiri dari lebih dari satu jenis sel) yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhan. Fauna Ediacara bertubuh lunak adalah prekursor organisme dengan kerangka, yang penampilannya menandai akhir Proterozoikum dan awal Eon Phanerozoikum.
Sejarah Eon Proterozoikum didominasi oleh pembentukan dan pecahnya superkontinensia. Pada saat batas Archean-Proterozoikum sekitar 2,5 miliar tahun yang lalu, banyak kawah kecil (bagian dalam yang stabil dari benua) yang didominasi oleh busur pulau telah bergabung menjadi satu daratan besar, atau benua super. Pecahnya daratan ini ditunjukkan oleh intrusi banyak kawanan dolerit (sejenis batuan beku berbutir halus) lintas benua selama periode 2,4 miliar hingga 2,2 miliar tahun yang lalu. Tanggul-tanggul ini dihasilkan dari pelampiasan bulu mantel ke dasar kerak benua. Ini adalah penyebab mendasar dari perpecahan benua super awal. Selama periode antara 2,1 miliar dan 1,8 miliar tahun yang lalu, fragmen-fragmen ini kembali bersatu, oleh tektonik tabrakan, ke benua super baru yang disebut Columbia. Proses lempeng-tektonik modern beroperasi setidaknya 2,1 miliar hingga 2,0 miliar tahun yang lalu, seperti yang ditunjukkan oleh dua ophiolit tertua yang terpelihara dengan baik (fragmen kerak samudera), yang terletak di kompleks Purtuniq di Labrador dan kompleks Jourma di Finlandia. Fragmentasi Columbia memunculkan banyak benua yang lebih kecil yang akhirnya berkumpul ke benua super lain, atau sekelompok beberapa benua besar yang berdekatan satu sama lain, sekitar 1,0 miliar tahun yang lalu. Kumpulan ini disebut Rodinia.
Rodinia diganggu oleh banyak tanggul basaltik setelah 1,0 miliar tahun yang lalu. Tanggul-tanggul ini berkontribusi pada fragmentasi superbenua dan dikaitkan dengan pembentukan Samudera Iapetus sekitar 600 juta tahun yang lalu. Indikasi lain dari aktivitas bulu dan perpecahan benua adalah tumpukan besar basal dan celah lintas benua. Contoh utama adalah Keweenawan Rift yang berusia 1,1 miliar tahun di Amerika Utara yang membentang dari Michigan melalui Danau Superior ke Kansas. Keretakan ini, yang panjangnya 2.000 km (sekitar 1.200 mil) dan lebar 160 km (100 mil), berisi tumpukan lava basaltik 25 km (sekitar 16 mil) tebal.
Banyak sabuk gunung terbentuk selama Proterozoikum, khususnya selama interval antara 2,1 dan 1,8 miliar, 1,3 dan 1,0 miliar, dan 800 dan 500 juta tahun yang lalu, terkait dengan pecahnya superkontinen dan tabrakan fragmen mereka berikutnya. Cekungan samudera baru diciptakan oleh rifting terpisah dari benua dan kemudian dihancurkan di zona subduksi mirip dengan yang di bawah Jepang modern. Penutupan lautan ini memungkinkan blok benua bertabrakan, sehingga menimbulkan sabuk gunung utama seperti sabuk Grenville di Amerika Utara bagian timur. Sabuk ini, yang berusia 1,3 hingga 1,0 miliar tahun dan panjangnya 4.000 km (sekitar 2.500 mil), sangat mirip dengan Pegunungan Himalaya yang terbentuk dalam waktu geologis baru-baru ini. Sabuk gunung Proterozoikum besar lainnya yang diciptakan oleh tumbukan benua termasuk Wopmay Orogen di Kanada barat laut (2,1 miliar tahun), Trans-Hudson di Kanada (1,8 miliar tahun), Svecofennian di Finlandia (1,9 hingga 1,8 miliar tahun), Ketilidian orogen (1,8 miliar tahun) di barat daya Greenland, dan sabuk Braziliano, Namibia, dan Mozambik, yang semuanya berusia sekitar 900 hingga 500 juta tahun. Sebaliknya, sabuk gunung seperti Birimian yang berusia 2,1 miliar tahun di Afrika Barat dan sabuk berusia 1 miliar miliar hingga 500 juta tahun dari Perisai Arab-Nubia yang dikembangkan dengan penambahan material baru sebagian besar berasal dari mantel Bumi. Dengan demikian, mereka memasukkan banyak busur pulau yang mirip dengan yang ditemukan di Jepang modern serta banyak urutan ophiolite.
Banyak cekungan Phanerozoikum mengandung tumpukan sedimen tebal dan sebagian terletak di atas sabuk gunung Proterozoikum, mengaburkan hubungan geologis yang mendasarinya. Beberapa sabuk gunung Phanerozoikum seperti Himalaya mengandung blok-blok batuan Proterozoik ukuran puluhan kilometer yang telah dikerjakan ulang oleh aktivitas tektonik di kemudian hari.
