Палеоцен ( — «древний» + — «новый») — первая эпоха палеогенового периода и всей кайнозойской эры. Охватывает время от 66,0 до 56,0 миллионов лет назад. За палеоценом следует эоцен.
Палеоцен начался с мел-палеогенового вымирания, которое уничтожило 75 % видов живых организмов на планете, включая динозавров. Конец эпохи приурочен к палеоцен-эоценовому термическому максимуму — крупному климатическому событию, в ходе которого в атмосферу и океан попало около 2,5—4,5 трлн тонн углерода, что вызвало глобальное повышение температуры и подкисление океанов.
В палеоцене континенты северного полушария были соединены несколькими сухопутными мостами. Южная Америка, Антарктида и Австралия тоже были ещё не вполне разделены. Скалистые горы продолжали подъём. Индийская плита начала столкновение с Азией.
Вымирание на границе мелового и палеогенового периодов привело к значительному изменению фауны и флоры. Средняя глобальная температура палеоцена составляла около 24-25 °C (впоследствии она опустилась до 12 °C). По всей Земле росли леса, в том числе в полярных областях (например, на острове Элсмир). В первой половине палеоцена ещё сказывались последствия катастрофы и фауна была представлена мелкими млекопитающими и в целом небольшими животными; видовое богатство было низким по сравнению с меловым периодом. Из-за отсутствия крупных травоядных лесной покров был довольно густым. Палеоцен стал временем расцвета млекопитающих. В это время жили древнейшие известные плацентарные и сумчатые. В морях — как в открытом море, так и в рифовых биомах — стали доминировать лучепёрые рыбы.
История изучения Палеоцен был выделен из состава эоцена в 1874 году. Это сделал немецкий палеоботаник Вильгельм Шимпер.
Геология
Граница мелового и палеогенового периодов отчётливо запечатлена в геологических формациях в разных точках планеты. Это так называемая иридиевая полоса светлого оттенка (точнее с повышенным содержанием иридия) и связанные с ней разрывы в ископаемой флоре и фауне. Иридий редко встречающийся на Земле металл и в больших количествах может выпасть на земную поверхность только от ударов крупных метеоритов. С этим связывают метеоритный кратер Чиксулуб, в который ударил метеорит диаметром до 15 км. Палеонтологи разделяют палеоцен на три века. Датский от 66 до 61,6 млн лет назад, Зеландский от 61,6 до 59,2 млн лет назад и танетский от 59,2 до 56 млн лет назад. Палеоцен завершился так же вымиранием, начавшимся с температурного максимум палеоцена-эоцена, произошло закисление океана из-за выбросов углерода в атмосферу и океаны, вымерло до 50 % фораминифер, это произошло 55,8 млн лет назад.
Месторождения полезных ископаемых Несколько экономически важных месторождений угля формировались в течение палеоцена — бассейн Ривер в штате Вайоминг и Монтана, на это месторождение приходится 43 % американской добычи угля; Уилкокс в Техасе и бассейн в Колумбии, где расположен самый большой карьер в мире. Так же уголь образовавшийся в палеоцене добывают на Шпицбергене, в Норвегии и Канаде. Природный газ образовавшийся в палеоцене составляет значительные запасы в Северном море. (2,23 трлн кубических метров). В этом же месте сосредоточена палеоценовая нефть — 13,54 млрд баррелей. Важные запасы фосфатов (франколит) палеоцена сосредоточены в Тунисе.
Палеогеография
Палеотектоника
В палеоцене континенты ещё не находились на современных позициях. В Северном полушарии бывшие части Лавразии (Северная Америка и Евразия) порой соединялись сухопутными перешейками — Берингия между 65,5 и 58 млн лет назад. Так же существовал Де Геер перешеек между Гренландией и Скандинавией между 71 и 63 млн лет назад. Северная Америка так же была соединена с Западной Европой через Гренландию (между 57 и 55,8 млн лет назад) и через Тургайский маршрут, соединявший Европу и Азию.
Горообразование включало в себя рост Скалистых гор, начавшийся в меловом периоде и закончившийся в конце палеоцена. Из-за этого процесса и падения уровня моря Западное внутреннее море, разделявшее ранее Северную Америку отступило. Между 60,5 и 54,5 млн лет назад в Северной Атлантике была повышенная вулканическая активность — третья по мощности за последние 150 млн лет, в результате этого процесса образовалась Северо-Атлантическая магматическая провинция. Гренландская плита начала расходиться с Северо Американской плитой, были затронуты залежи клатратов метана (диссоциация клатратов), это вызвало массовое выделение углерода.
Северная и Южная Америка в палеоцене были отделены друг от друга, но уже 73 млн лет назад сформировалась островная дуга (Южно — Центральноамериканская дуга). В Карибском бассейне тектоническая плита двигалась на восток, а Северо Американская и Южно Американская плиты двигались в противоположном направлении. Этот процесс приведёт в итоге к повышению Панамского перешейка ко времени 2,6 млн лет назад. Карибская плита продолжала движение примерно до 50 млн лет назад.
Части бывшего континента Гондваны в Южном полушарии продолжали отдаляться друг от друга, но Антарктида была соединена с Южной Америкой и Австралией. Африка двигалась на север в сторону Европы. Индийский субконтинент двигался в сторону Азии и в итоге он закроет океан Тетис.
Особенности океанов в палеоцене В современный период тропическая вода становится холоднее и повышается её солёность у полюсов, это вызывает опускание ранее тёплой воды ниже и образование холодного течения. Данные процессы выражены в Северной Атлантике вблизи Северного полюса и в регионе Антарктиды. В палеоцене водные течения между Северным ледовитым океаном и Северной Атлантикой были более ограничены, поэтому глубоководное североатлантическое течение и атлантическая меридиональная циркуляция холодного и тёплого течений ещё не сформировались. Из-за этого образование глубинных холодных течений ещё не происходило в Северной Атлантике.
В палеоцене, в силу того что Антарктида, Австралия и Южная Америка были соединены между собой, не образовалось циркумполярное течение, оно в свою очередь замкнуло оборот холодной воды вокруг Антарктиды и позднее сделало континент крайне холодным, его не прогревают теплые течения мирового океана.
Климат Климат палеоцена был таким же как в меловом периоде — тропический и субтропический на всей планете, за исключением полюсов, на месте нынешней Антарктиды и Арктики был умеренный климат, льдов не существовало. Средняя глобальная температура — 24-25 °C, для сравнения средняя глобальная температура между 1951—1980 составила 14 °C.
Глобальная температура глубоких слоёв океана была между 8-12 °C, в современный период температура равна 0-3 °C. Уровень углекислого газа составлял в среднем 352 ppm, это показатель для штата Колорадо в США. Средний показатель по планете был 616 ppm. Умеренный прохладный климат — Антарктида, Австралия, Южная Америка — её южная часть, сегодня такой климат в США, Канаде. В Восточной Сибири и Европе — умеренно тёплый климат. Южная Америка, Северная и Южная Африка, Южная Индия, Мезоамерика, Китай — засушливый климат. Север Южной Америки, Центральная Африка, Северная Индия, Средняя Сибирь, Средиземное море — тропический климат.
Климатические события палеоцена После удара метеорита и последующего вулканизма 66 млн лет назад наступил холодный период в климате, но он продлился относительно недолго и после прохождения границы мел-палеогенового вымирания относительно быстро пришёл в норму. Срок особо холодного периода — 3 года. Возвращение в норму происходило в течение десятков лет — за 10 лет перестали идти кислотные дожди, но океан понёс больший урон, судя по соотношению изотопов углерода С13 и С 12, оборот углерода в глубоководных водах прекратился. Океан показывает низкую продуктивность, снижение деятельности фитопланктона.
65,2 млн лет назад в раннем Даниане на протяжении 100 000 лет значительные объёмы углерода стали накапливаться в глубоководных слоях океанов и морей. С середины Маастрихтского периода увеличение углерода в глубоких водах нарастало. Затем произошёл выброс углерода в силу того, что теплеющая вода не могла усваивать углерода больше определённого порога. В этот период саванна вытеснила лесные массивы. 62,2 млн лет назад в позднем Даниане произошло потепление и началось подкисление океанов, связанное с увеличением содержания углерода. Это продолжалось 200 000 лет и вызвало повышение температуры по всей толще воды на 1,6-2,8 °C. Событие совпадает так же с вулканической активностью в Атлантическом океане и в Гренландии.
60,5 млн лет назад фиксируется падение уровня моря, но поскольку ледников в тот период не было вообще, новые льды не появлялись, объяснение этому в усилении испарения воды в атмосферу.
59 млн лет назад температура резко повысилась, причина — выброс глубоководного метана в атмосферу и океан. Накопление метана шло около 10-11 тыс. лет, последствия выброса продолжались 52-53 тыс. лет. Спустя 300 000 лет случился повторный выброс метана, количеством до 132 млрд тонн, температура повысилась на 2-3 °C. Это вызвало повышенную сезонность и нестабильность климата. Однако такие условия стимулировали рост травы в некоторых районах.
Тепловой максимум на границе палеоцена и эоцена длился 200 000 лет. Глобальная средняя температура поднялась на 5-8 °C, в средних и полярных широтах стало теплее чем в современных тропиках, до 24-29 °C. Это было вызвано выбросом в атмосферу 2,5-4,5 трлн тонн углерода, выброс случился из-за высвобождения метан-гидратов в северной части Атлантического океана. Это связано с тектонической активностью в регионе. Метангидраты выбрасывались 2500 лет, в океане повысилась кислотность, течения замедлялись и это вызывало расширение зон с минимальным содержанием кислорода на больших глубинах. На мелководье в силу повышения температуры так же падало содержание кислорода в воде, а продуктивность океана в целом выросла в силу повышения температуры. Возникла острая конкуренция за кислород, в результате развивались сульфатредуцирующие бактерии, они создают как отходы высокотоксичный сероводород. Как итог объём воды с повышенным содержанием сульфатов вырос до 10-20 % объёма всего океана, в современный период объём такой воды составляет 1 % — один из примеров это дно Чёрного моря. Вдоль континентов образовались зоны хемоклина, характеризующегося бескислородными водами, в которых могут жить только анаэробные организмы.
На суше эти события вызвали в том числе уменьшение размеров млекопитающих, как ответ на повышение температуры.
Палеоцен — эоценовый тепловой максимум Подробно рассмотрен — Палеоцен-эоценовый термический максимум
Растительность По всей планете росли влажные, тропические и субтропические леса. Состав пород деревьев — основная масса хвойные и на втором месте широколиственные. Так же были саванны, мангровые болота, склерофитные леса. К примеру в Колумбии, формация Серрехон по видам растений была похожа на современную — пальмы, бобовые, мальвовые и ароидные. В результате вымирания крупных динозавров и в целом вымирания всех животных крупнее 25 кг, леса стали расти намного гуще, количество равнинных, открытых участков сократилось до предела. Растения при этом столкнулись с проблемами — густой полог не пропускал много солнечного света и начались адаптации низких растений к новым условиям. Появились виды растений-паразитов, деревья стали вырастать выше, чтобы оставаться с доступом к солнечному свету.
На границе мелового и палеоценового периодов фиксируется значительное вымирание видов растений. Пример — в бассейне реки Уиллистон в Северной Дакоте вымерло до 60 % видов. В результате обычные для мелового периода араукариевые сменились на подокарповые хвойные, а до этого редкие хвойные Cheirolepidiaceae стали доминировать в Патагонии. Слои отложений, перекрывающие границу мел-палеоцена богаты окаменевшими папоротниковыми. Папоротники обычно первыми колонизируют районы, подвергнувшиеся выгоранию при пожарах.
Восстановление растений после мел-палеогенового вымирания