Le passage d’un état terrestre où les volcans sous-marins étaient prédominants à un autre, mixte, composé aussi bien de volcans terrestres que sous-marins, a été un facteur d’émergence de l’oxygène dans l’atmosphère. L’oxygène a permis l’évolution des formes complexes de vie, respirant cet élément, indique Lee R. Kump, professeur de géosciences à la Penn State University.

Avant l’âge de 2,5 milliards d’années, l’oxygène était absent de l’atmosphère de la Terre. Cependant, les biomarqueurs présents à l’intérieur des roches montrent que les cyanobactéries produisant l’oxygène en libéraient, il y a 2,3 milliards d’années, aux mêmes niveaux qu’aujourd’hui. Où allait cet oxygène alors produit ? En fait, pensent les chercheurs, l’ancienne atmosphère était débarrassée de l’oxygène qu’elle pouvait contenir. Les chercheurs avancent l’hypothèse selon laquelle les volcans sous-marins produisaient un mélange de gaz et de laves réduisant et soustrayant l’oxygène de l’atmosphère.

Les marqueurs montrent, par contre, qu’aux environs de 2,5 milliards d’années, à la frontière Archéen/Protérozoïque, lorsqu’apparurent les masses de terre continentales stabilisées ainsi que les volcans terrestres, l’oxygène commença à apparaître dans l’atmosphère.

Kump et Mark E. Barley, professeur de géologie à l’University of Western Australia, ont observé les données géologiques de l’Archéen et du Paléoprotérozoïque à la recherche de volcans. Il s’avère que l’Archéen était pratiquement dépourvu de volcans terrestres mais largement peuplé de volcans sous-marins. Le Paléoprotérozoïque pour sa part connaissait une activité volcanique terrestre ample accompagnée de la poursuite du volcanisme sous-marin. Les volcans terrestres seraient alors devenus beaucoup plus courants parce que les masses de terre stabilisées et le régime tectonique actuel se mirent en place. Ces volcans n’avaient pas pour effet de faire disparaître l’oxygène de l’atmosphère. La prédominance des volcans terrestres a été la condition d’une atmosphère chargée en oxygène.

Aussi longtemps que la capacité des volcans sous-marins à réduire l’oxygène était plus importante que les quantités d’oxygène créées, l’atmosphère demeurait sans oxygène. Lorsque les volcans terrestres commencèrent à dominer, les niveaux d’oxygène crûrent.