Έχετε αναρωτηθεί ποτέ πως ξέρουμε τόσες λεπτομέρειες για το παρελθόν; Το παρελθόν είναι χαραγμένο παντού γύρω μας. Ας δούμε τι οδήγησε τους επιστήμονες να υποθέσουν πως η Γη κάποτε πάγωσε ολόκληρη...
Θα ήθελα να ζητήσω προκαταρκτικά συγνώμη, καθώς οι σπουδές μου στις Γεωεπιστήμες και στην Γεωπληροφορική έχουν πραγματοποιηθεί στην Αγγλική γλώσσα, οπότε έχω μια δυσκολία με τους ελληνικούς όρους, γιαυτό και συχνά χρησιμοποιώ τους αγγλικούς, με τους οποίους έχω ευχέρεια.
Διαμικτίτη ονομάζουμε ένα πέτρωμα, το οποίο έχει προέλθει από μια κακώς ταξινομημένη (poorly sorted) απόθεση, δηλαδή μπορεί να συνυπάρχουν κόκκοι πολύ διαφορετικού μεγέθους. Για παράδειγμα, μπορεί να περιέχει άργιλο, άμμο, χαλίκια και ακόμη και μεγάλες πέτρες. Οι παγετώνες που ολισθαίνουν παράγουν ένα ευρύ φάσμα διαμικτών που προσδιορίζονται ως till (tillite ο λίθος), επειδή αποτέθηκαν άμεσα από τον πάγο (Eyles & Lazorek, 2014).
Dropstones, ονομάζουμε υπερμεγέθεις ή ξενικής προέλευσης κλάστες μέσα σε λεπτόκοκκη μάζα (matrix) (Bennett, Doyle & Mather, 1996). Με απλά λόγια, μεγάλες ή “ξένες” πέτρες που βρίσκονται μέσα σε πολύ ψιλό ίζημα, ενώ κανονικά δεν θα έπρεπε να υπάρχουν εκεί. Η απόθεσή τους μπορεί να γίνει είτε μέσω μεταφοράς από rafting agents, π.χ. παγόβουνα, φυτική μάζα, ζώα, είτε ως εκτινασσόμενα υλικά, όπως στην περίπτωση των ηφαιστείων (Bennett, Doyle & Mather, 1996). Ουσιαστικά, στην περίπτωσή μας, ο πάγος λειτουργεί σαν μέσο μεταφοράς: παγόβουνα ή παγετώνες εγκλωβίζουν πέτρες στο εσωτερικό τους, τις μεταφέρουν πάνω από θαλάσσια ή λιμναία περιβάλλοντα και, καθώς ο πάγος λιώνει, οι πέτρες πέφτουν κατακόρυφα στον πυθμένα, καταλήγοντας μέσα στα ιζήματα.
Και στις 7 σημερινές ηπείρους έχουν καταγραφεί νεοπρωτεροζωϊκές παγετωγενείς (glaciogenic) ακολουθίες, με διαμικτίτες και dropstones (Chakraborty, 2022). Παραδείγματα αποτελούν οι διαμικτίτες και τα dropstones στο σχηματισμό Elatina στη Νότια Αυστραλία, οι διαμικτίτες Smalfjord στη βόρεια Νορβηγία, Jbe' liat στη Μαυριτανία, οι διαμικτίτες του Rapitan και τα dropstones στον ποταμό Stone Knife στα Όρη Mackenzie του βορειοδυτικού Καναδά, τα dropstones και ο διαμικτίτης Ghaub στη βορειοδυτική Ναμίμπια, ο τιλλίτης της ομάδας Tambien στη βόρεια Αιθιοπία, καθώς και τα dropstones του κροκαλοπαγούς (conglomerate) Atud στην Αίγυπτο. Σημαντικό στοιχείο είναι ότι αυτές οι παγετωγενείς αλληλουχίες συνυπάρχουυν με στρώματα που υποδεικνύουν θερμότερες συνθήκες, όπως τα ανθρακικά και οι εβαπορίτες (evaporites) (Chakraborty, 2022).
Παλαιομαγνητικές μετρήσεις έδειξαν ότι η πλειονότητα αυτών των παγετωγενών στρωμάτων σχηματίστηκαν σε χαμηλά ή μεσαία πλάτη (Nédélec, 2025). Παραδειγμα, κόκκινοι ψαμμίτες, που βρίσκονται ακριβώς κάτω από παγετωγενείς αποθέσεις στην Νορβηγία έδειξαν παλαιομαγνητικά δεδομένα που αντιστοιχούν σε γεωγραφικό πλάτος 10 μοιρών, δηλαδή κοντά στον ισημερινό. Αυτά τα παγκόσμια παλαιομαγνητικά ευρήματα ήταν που οδήγησαν το 1992 τον Joe Kirschvink να προτείνει τον όρο "Snowball Earth" (Nédélec, 2025).
Τα banded iron formations είναι πετρώματα που αποτελούνται από στρώματα ενώσεων του σιδήρου, εναλλασσόμενα με λεπτά στρώματα πυριτόλιθου (chert) (Stanley & Lucjaz, 2015, p. 41). Τα BIF αποτελούν κύρια πηγή σιδηρομεταλλεύματος (Courtney-Davies et al., 2024; Mloszewska et al., 2023). Σχηματίστηκαν κατά την Προκάμβριο, κυρίως στο διάστημα 3.8 - 1.8 Ga και σύμφωνα με τους Mloszewska et al. (2023) υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι BIF: ο Algoma, ο οποίος σχετίζεται με υποθαλάσσια ηφαιστειακή δραστηριότητα, ο Superior, ο οποίος σχετίζεται με ιζηματογενείς λιθολογίες, με αποθέσεις σε ηπειρωτικές υφαλοκρηπίδες και παθητικά περιθώρια και ο Rapitan (750–560 Ma), ο οποίος είναι αυτός που μας ενδιαφέρει καθώς σχετίζεται με την Κρυογενή περίοδο. Ποιες ήταν οι συνθήκες που επέτρεψαν στον ιδιαίτερο αυτόν σχηματισμό να επιστρέψει μετά από απουσία ενός δισεκατομμυρίου ετών;
Σύμφωνα με τους Cox et al. (2013), το βασικό στοιχείο που επέτρεψε να σχηματιστούν εκ νέου οι BIF ήταν οι ανοξικές συνθήκες σε ρηχές θάλασσες. Ο τρισθενής (Fe³⁺) σίδηρος είναι αδιάλυτος στο νερό και ο δισθενής σίδηρος (Fe²⁺) έχει ημιζωή σε οξυγονούχο νερό, με ουδέτερο pH, μερικά λεπτά, εώς μερικές ώρες. Για τον λόγο αυτόν οι Cox et al. (2013) υποστηρίζουν πως η συσσώρευση δισθενούς σιδήρου απαιτεί απουσία οξυγόνου. Ωστόσο, η ανοξία από μόνη της δεν είναι επαρκής συνθήκη για τη διατήρηση υψηλών συγκεντρώσεων Fe²⁺ στο νερό. Παρουσία υδρόθειου (H₂S), ο δισθενής σίδηρος μετατρέπεται σε πυρίτη (FeS₂). Έτσι, όταν ο λόγος H₂S/Fe²⁺ είναι μεγαλύτερος από 2, το διαθέσιμο Fe²⁺ μετατρέπεται σχεδόν εξ' ολοκλήρου σε πυρίτη, οδηγώντας σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις διαλυμένου σιδήρου. Η συνθήκη αυτή διαχωρίζει δύο τύπους ανοξικών περιβαλλόντων: τα ferruginous, όπου ο Fe²⁺ παραμένει διαθέσιμος και μπορεί να τροφοδοτήσει τον σχηματισμό BIF, και τα euxinic, όπου κυριαρχεί το υδρόθειο και ο σχηματισμός BIF καθίσταται δυσχερής (Cox et al., 2013). Παρόλα αυτά, η παρουσία υψηλών συγκεντρώσεων διαλυμένου Fe²⁺ στη στήλη νερού δεν αρκεί από μόνη της για τον σχηματισμό BIF. Απαιτείται η οξείδωση του Fe²⁺ σε Fe³⁺, καθώς ο Fe³⁺ είναι αδιάλυτος και σχηματίζει αδιάλυτα οξείδια/υδροξείδια σιδήρου. Ωστόσο, ο ακριβής μηχανισμός οξείδωσης για τα νεοπρωτεροζωϊκά BIF δεν είναι πλήρως καθορισμένος και είναι πιθανό να περιλάμβανε τόσο αβιοτικές όσο και βιοτικές διεργασίες (Cox et al., 2013; Stanley & Lucjaz, 2015, p. 253).
Η ίδια δημοσίευση, των Cox et al. (2013), περιγράφει πως η εκτεταμένη κάλυψη της θάλασσας από στρώμα πάγου θα μπορούσε να οδηγήσει σε ανοξικές συνθήκες λόγω της δραστικής μείωσης της πρωτογενούς παραγωγικότητας και της απομόνωσης των ωκεανών από την ατμόσφαιρα. Επιπλέον, η παγκόσμια παγετωποίηση θα είχε μειώσει σημαντικά την παροχή θειικών από τα ποτάμια προς τους ωκεανούς, γεγονός που πιθανόν οδήγησε σε χαμηλότερους λόγους H₂S/Fe²⁺. Επίσης, ενισχυτικά σε αυτό θα μπορούσε να συμβάλλει η πτώση της παγκόσμιας στάθμης της θάλασσας, προκαλώντας αποσυμπίεση των μεσοωκεάνιων ραχών, ενισχύοντας περαιτέρω την παραγωγή υδροθερμικών ρευστών με αυξημένο Fe/S, αλλά και η παγετωνική διάβρωση που θα οδηγούσε σε απόθεση ιζημάτων με υψηλότερο λόγο Fe/S (Cox et al., 2013).
Τα cap carbonates είναι στρώματα ασβεστόλιθου ή δολομίτη, πάχους εώς και 200m, τα οποία καλύπτουν τα παγετωνικά στρώματα. Έχουν βρεθεί σε πάνω από 50 τοποθεσίες σε Νεωπροτεροζωικές ηπείρους (Thomas & Catling, 2024). Σύμφωνα με τους Corsetti & Lorentz (2006), έχει διαμορφωθεί ένα ανεπίσημο σχήμα συσχέτισης των cap carbonates, βασισμένο κυρίως στα λιθολογικά και ισοτοπικά χαρακτηριστικά τους. Το σχήμα αυτό, όπως ορίστηκε από τους Kennedy et al. (1998) μέσω μελέτης 12 ακολουθιών cap carbonates από διάφορες περιοχές του κόσμου, διακρίνει τα καλύμματα σε δύο ομάδες, ανάλογα με το παγετωνικό στρώμα που καλύπτουν:
Τα cap που καλύπτουν αποθέσεις της Sturtian παγετωνικής περιόδου χαρακτηρίζονται από σκούρα κυρίως πετρώματα, πλούσια σε οργανική ύλη, με λεπτή και ρυθμική ελασμάτωση (lamination). Επίσης, στην βάση έχουν αρνητικές τιμές δ¹³C, οι οποίες αυξάνονται σε ελαφρώς θετικές τιμές.
Τα cap που καλύπτουν αποθέσεις της Marinoan παγετωνικής περιόδου χαρακτηρίζονται από πιο ανοιχτόχρωμα πετρώματα, τα οποία παρουσιάζουν διάφορα ασυνήθιστα χαρακτηριστικά όπως ριπίδια πυθμένα (seafloor fans), tubestones και tepee. Επίσης, παρουσιάζουν αρνητικές τιμές δ¹³C σε όλο το στρώμα.
Τα ανθρακικά αυτά στρώματα πιθανότατα αποτελούν προϊόν καθίζησης σε τροπικές, ρηχές θάλασσες (Stanley & Lucjaz, 2015, p. 276) και θα μπορούσαν να εξηγηθούν από μια απότομη μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων ατμοσφαιρικού άνθρακα σε θερμά νερά (Hoffman et al., 1998). Τα cap carbonates αποτελούν μια ισχυρή ένδειξη πως το παγκόσμιο κλίμα μεταστράφηκε απότομα από ψυχρό σε θερμό. Η απότομη θέρμανση αυτή συνδέεται με μεγάλη αύξηση του CO₂ στην ατμόσφαιρα, είτε από ηφαιστειακή δραστηριότητα, είτε από την οξείδωση μεθανίου που απελευθερώθηκε από παγωμένους υδρίτες (Stanley & Lucjaz, 2015, p. 277).
Οι Thomas & Catling (2024), μελετώντας τα ανθρακικά καλύμματα της Marinoan, πρότειναν ένα μοντέλο τριών σταδιών: 1) κατά τη διάρκεια της παγετωνικής περιόδου, η αποσάθρωση του ωκεάνιου πυθμένα αύξησε την αλκαλικότητα στα βαθιά νερά, 2) αμέσως μετά το λιώσιμο των πάγων, η απότομη θέρμανση προκάλεσε πολύ έντονη ηπειρωτική αποσάθρωση, η οποία αύξησε περαιτέρω την αλκαλικότητα του γλυκού νερού (meltwater), το οποίο ήταν ήδη κορεσμένο σε ανθρακικά ιόντα, οδηγώντας σε γρήγορη και εκτεταμένη καθίζηση ανθρακικών και άρα στη δημιουργία των cap carbonates, 3) στη συνέχεια, η ανάμειξη του επιφανειακού meltwater με τα βαθιά νερά που ήταν ήδη εμπλουτισμένα σε κατιόντα και ανθρακικά ιόντα συνέχισε να τροφοδοτεί το σύστημα, παρατείνοντας την απόθεση των cap carbonates.
Bennett, M. R., Doyle, P., & Mather, A. E. (1996). Dropstones: Their origin and significance. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 121(3–4), 331–339. https://doi.org/10.1016/0031-0182(95)00071-2
Cap carbonate (Nuccaleena Formation, Neoproterozoic; Enorama Creek section, Flinders Ranges, South Australia) 13.jpg . (2024, May 24). Wikimedia Commons. Retrieved February 15, 2026, from https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cap_carbonate_(Nuccaleena_Formation,_Neoproterozoic;_Enorama_Creek_section,_Flinders_Ranges,_South_Australia)_13.jpg
Chakraborty, N. (2022). Snowball Earth: A Critical Review on Neoproterozoic Glaciation. J. Geointerface, 1, 50-56.
Cox, G. M., Halverson, G. P., Minarik, W. G., Le Heron, D. P., Macdonald, F. A., Bellefroid, E. J., & Strauss, J. V. (2013). Neoproterozoic iron formation: An evaluation of its temporal, environmental and tectonic significance. Chemical Geology, 362, 232–249. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.08.002
Churchard, G. (2013, August 15). Banded iron formation at the Fortescue Falls [Photograph]. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Banded_iron_formation_Dales_Gorge.jpg
Corsetti, F. A., & Lorentz, N. J. (2006). On Neoproterozoic cap carbonates as chronostratigraphic markers. In S. Xiao & A. J. Kaufman (Eds.), Neoproterozoic geobiology and paleobiology (Topics in Geobiology, Vol. 27). Springer. https://doi.org/10.1007/1-4020-5202-2_9
Courtney-Davies, L., Fiorentini, M., Dalstra, H., Hagemann, S., Ramanaidou, E., Danišik, M., Evans, N. J., Rankenburg, K., & McInnes, B. I. A. (2024). A billion-year shift in the formation of Earth’s largest ore deposits. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 121(31), e2405741121. https://doi.org/10.1073/pnas.2405741121
Eyles, N., & Lazorek, M. (2014). Glacigenic lithofacies sediments in glaciated landscapes. In Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences (Elsevier). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-409548-9.09427-6
Hoffman, P. F., Kaufman, A. J., Halverson, G. P., & Schrag, D. P. (1998). A Neoproterozoic Snowball Earth. Science, 281(5381), 1342–1346. https://doi.org/10.1126/science.281.5381.1342
Kennedy, M. J., Runnegar, B., Prave, A. R., Hoffmann, K.-H., & Arthur, M. A. (1998). Two or four Neoproterozoic glaciations? Geology, 26(12), 1059–1062. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1998)026%3C1059:TOFNG%3E2.3.CO;2
Mloszewska, A. M., Haugaard, R., Pecoits, E., & Konhauser, K. O. (2023). Banded iron formation. In M. Gargaud et al. (Eds.), Encyclopedia of astrobiology. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-662-65093-6_147
Nédélec, A. (2025). The snowball Earth. In Earth and life: A history of four billion years. Oxford University Press. https://doi.org/10.1093/9780198945451.003.0013
Stanley, S. M., & Lucjaz, J. A. (2015). Earth system history (4th ed.). W. H. Freeman and Company.
Thomas, T. B., & Catling, D. C. (2024). Three-stage formation of cap carbonates after Marinoan snowball glaciation consistent with depositional timescales and geochemistry. Nature Communications, 15, 7055. https://doi.org/10.1038/s41467-024-51412-8
Qfl247. (2010, January 4). PocatelloFm [Photograph]. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PocatelloFm.JPG
Xu, L., Bekker, A., Chamberlain, K., Lehmann, B., Zhang, S., Mao, J., Yan, H., & Pan, W. (2024). Termination of Sturtian glaciation with protracted, multiple volcanic eruptions. Earth-Science Reviews, 255, 104826. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2024.104826
Zimbres, E. (2007). Dropstone [Photograph]. Wikimedia Commons. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dropstone.JPG