古新世(Paleocene Epoch),是 新生代 古近纪的的第一个世(第二世为 始新世 ,第三世为 渐新世 ),延续时间6700±300~6000±200万年。 国际地质年代表 中将 古新统 (世)划分为三个阶段:塔内特阶(Thanetian)、塞兰特阶(Selandian)以及 丹麦 阶(Danian) ,已建立三枚“金钉子”,底界划分来自于 同位素 测年为66.0Ma的古新统底界——丹麦阶“金钉子”,顶界划分来自于同位素测年为56.0Ma的始新统底界——伊普里斯阶“金钉子”。
古新世到 始新世 之间,南方各大陆的分裂、漂移活动在 新生代 继续进行,不仅南大西洋与 印度洋 继续扩张,而且非洲与印度、 澳大利亚 与 南极洲 之间也开始分裂并不断漂离。在此期间,澳大利亚以北的印度洋- 太平洋 经由 中美洲 水道和 大西洋 太平洋间的联系畅通无阻,大洋的扩大继续限制了太平洋的范围。 古新世也是东亚边缘海盆地开始形成时期,特别是靠近大陆一侧开始逐渐下陷并且产生沉积。 在世界各地,古新统发现不多, 海相沉积 很少,以陆相沉积为主。在中国以陆相沉积为主,如在 南雄市 盆地,湖南茶永盆地、安徽潜山、 宣城市 以及 江西省 、 内蒙古自治区 、 陕西省 、新疆等地的红层,均发现古新统。古新统与上白垩统多为逐渐过渡关系, 是聚煤、储存石油和膏盐的重要时期。古近纪是 新生代 中比较温暖的时期,从古新世开始,温度逐步升高 , 哺乳动物 代之兴起。许多常见的哺乳动物,如肉食类、 灵长目 、齿类和 有蹄动物 的祖先类型,都是在古新世前后,从原始的 食虫类 中分化出来的。 在古新世发生的大事件有古新世- 始新世 极热事件 、大洋酸化 、底栖 有孔虫 灭绝等。
命名
古新世(Paleocene)之名来自希腊文的παλαιός(古,演化为palaios)与拉丁文的καινός(新,演化为kainos),由 法国 古植物学家威廉·菲利普·辛珀(Wilhelm Philippe Schimper)于1874年命名。
时期划分
国际地质年代表
1989年,在 华盛顿 第28届国际地质大会上,国际古近纪地层分委员会确定了现行的将古近系划分为三统九阶的方案,即古新统、始新统和渐新统。其中古新统被分为的 丹麦 阶(Danian)、塞兰特阶(Selandian)和塔内特阶(Thanetian)。
2022年, 国际地质科学联合会 在第三十六届国际地质大会上公布的国际底层表中,延续了以往的划分,将古新统(世)划分为三个阶段。
中国地层表
中国地质调查局和全国地层委员会组织实施下,经原国土资源部批准(国土资[2014]374号)出版发行了《中国地层表(2014)》,《中国地层表》《中国地层指南及中国地层指南说明书》是中国地质行业标准规范重要内容之一,在参考国际 地层学 研究的基础上编制了中国地区的地层年代表,该地层表将古新统(世)分为俩阶。
地史特征
全球构造
南方各大陆的分裂、漂移活动在 新生代 继续进行,不仅南大西洋与 印度洋 继续扩张,而且非洲与印度、 澳大利亚 与 南极洲 之间也开始分裂并不断漂离,分离的时间大致均为古新世至 始新世 期间。古新世时期 北美洲 与 欧洲 分裂,当时在 格陵兰 与 挪威 之间发生了海底分裂;与此同时格陵兰与北美洲之间也产生分裂,这样,北美洲与欧洲之间通过格陵兰而存在的联结最终被割断。北大西洋此后稳步扩张,美洲大陆向西漂移,欧亚大陆向东漂移,它们都与 太平洋板块 发生碰撞,结果导致环太平洋 新生代 褶皱 山系 的形成以及太平洋的不断缩小。上述这种趋势至今仍在继续进行。 太平洋 边缘一带的频繁地震和火山活动以及丰富的地质、 地球物理学 资料证实了这一点。
古新世也是东亚边缘海盆地开始形成时期,特别是靠近大陆一侧的盆地,开始下陷接受沉积。古新统主要分布于靠近大陆一侧的一些盆地或凹陷的底部,分布范围小且分散,多数为河流相、内陆湖相、洪积相,仅 堪察加半岛 东侧和东海陆架南部、台西北、 台西南盆地 为海相。一些坳陷底部见 火山石 沉积,如渤海湾盆地昌滩坳陷和 辽河 断陷等地区与孔三段至孔二段下部相当的 地层 为大套火山岩 地层 ,其 同位素 年龄为65Ma~56.4Ma。在 鄂霍次克海 的东北部(堪察加半岛的西侧)的一些坳陷底部也为 火山碎屑 沉积。
古新世到 始新世 之间, 澳大利亚 以北的 印度洋 太平洋 经由 中美洲 水道和 大西洋 太平洋间的联系畅通无阻,使得洋际间的重要通道在 赤道 和低纬度地区继续存在。印度洋和大西洋之间存在的中纬度洋间环流位于非洲之南和流经 特提斯海 的 北半球 内,此时的特提斯水道已变得大受限制。 并且古新世的塔内特阶(59.2Ma~56.0Ma)时期发生了高纬度 海退 ,接着便是带有 海神石 (Cyprina)生物群的北方海水的扩展,海神石是北欧晚古新世的产物。
大西洋和印度洋的扩大继续限制了 太平洋 的范围。在晚白垩世,由于北美向亚洲转动,从而关闭了 北冰洋 和太平洋之间的联系。这杜绝了以前来自北太平洋高纬度地区 底层水 的任何来源,而来自南方的深水变得越来越重要。北大西洋与北冰洋的通道仍关闭着。如现代大洋一样,大洋之间底层水的局部分隔,形成了 地球化学 差异,并导致大洋的地球化学分异,结果产生了 碳酸盐补偿深度 ( 碳酸根 compensation depth,CCD)发育历史方面的差异;整个古新世和 始新世 太平洋 碳酸盐补偿深度 继续变浅,而同一时期 大西洋 和 印度 的 碳酸盐补偿深度 却在变深。在古新世大部分时期和始新世保持着相对温暖和稳定的气候,然而这段时期内的大部分时间温度是下降的,并导致了较大的 纬度 气候差异,进而加强了大洋环流并提高了低、中纬度的生物 生产率 ,形成了广泛的生物硅质 沉积物 。
在古新世,尽管 南极大陆 没有明显的 冰川 作用,但它的确处在极南的位置, 澳大利亚 和 南极洲 是联结在一起的。海水表层温度比较高(亚南极区约为18°C)。因为毗邻南极的表层水温度比较高,所以深水也是温暖的(约1000 米水 深处,温度为16°C左右)。尽管热带特提斯海流经过狭窄的北部水道和 印度 以西的三角形海区续向西流动,由于印度接近 亚洲 大陆,此时 印度洋 北部的环流变得受限制了。北大西洋与 北冰洋 较小规模的表层水交换可能已经开始,温较暖的水经过拉布拉多水道进入北冰洋盆地。
地层及地理特征
古新世沉积的 地层 称为古新统。欧洲法国巴黎盆地、英国伦敦盆地和 比利时 盆地的海相古新统研究较早,分层较细。有些地区把古新统包括在始新统内,没有划分出来,有的缺失古新统。在世界各地,古新统发现不多, 海相沉积 很少,以陆相沉积为主。在中国以陆相沉积为主,如在 南雄市 盆地,湖南茶永盆地、安徽潜山、 宣城市 以及 江西省 、 内蒙古自治区 、 陕西省 、新疆等地的红层,均发现古新统。古新统与上白垩统多为逐渐过渡关系。
矿产
古新世是 海侵 时期,海水泛滥于西欧和南欧大部。 欧洲 特提斯海 不断扩展,向东延伸到南亚,沉积了有名的 货币虫 灰岩。 主要矿产以煤、石油、 油母页岩 及各种盐类为主,有重要经济价值。
古新世是重要的聚煤时期之一。在 中国 ,古新世聚煤区主要分布在 东北地区 、鲁东一带,可以辽宁抚顺群下部为代表。
古新世是 中国 重要的含油岩系,无论海相、陆相或过渡相 地层 中都已发现有工业价值的石油资源。晚古新世到早 始新世 ,主要见于 江汉 、 苏北 和三水盆地。
古新世干旱气候带广布,膏盐产地较普遍。西起喀什海湾,南达滇西兰坪思茅地区和广东三水盆地,东至江汉、 衡阳市 等盆地都有膏盐矿床。山东大汶口附近还发现有 钾盐 存在。
气候环境
古近纪是 新生代 中比较温暖的时期, 但古新世的古气候环境并不稳定。海洋微体化石的古生物地理变化和 陆生植物 变化指出了这一时期的许多冷暖间隔。在中古新世一个重要变冷事件之后,晚古新世变暖趋势结束于早 始新世 至中始新世(53~49Ma)期间内一个最暖和的时期,也可能是整个新生代最暖和的时期。
古新世-始新世极热事件
在古新世-始新世之交(56Ma ),有过一次短暂而强烈的升温过程,之后又快速恢复到正常状态。这一过程被称为“古新世-始新世极热事件”(Paleocene EoceneThermal Maximum,PETM)。 这次极热事件持续大约20万年,温度升高5-8℃, 赤道 年平均温度超过40℃,不适宜 陆生植物 生长;北极地区冬天的温度接近0℃,夏季平均气温高于20℃, 降水 较多。化石证据表明, 北极 的陆地上以混合阔叶林为特征, 鼍属 鱼、 龟类 以及包括 灵长目 在内的各种 哺乳动物 繁盛北极海洋中发现丰富的“红萍”,表明北极地区温度至少达到 亚热带 水平。
大洋酸化
通过大洋 钻探 研究发现5500万年前古新世- 始新世 极热事件时期,在不到1万年的时间里,有≥2万亿吨的碳溶入大洋,海洋 碳酸盐补偿深度 (Carbonate compensation depth,CCD)上升2000米,δ 13 C值降低3‰PDB,造成底栖生物的大改组,同时表层海水温度升高约5℃。
生命发展
哺乳纲 在 新生代 的辐射、演化,使之在 陆地生态系统 中占据了主导地位。其化石在非海相 地层 的划分对比和时代确定方面发挥着重要的作用。 哺乳动物 在古近纪经历了3个主要演化阶段:古新世古老类群的繁盛、 始新世 现代类群的出现与发展,以及 渐新世 动物群的重组。 古新统在古近系中沉积时间不长,但却记录了 地球 历史上生物进化的一个重要转折时期。其间称霸地球的恐龙已绝灭,代之而起的 哺乳动物 真兽下纲 开始快速繁行和进化,包括各种古老类群,如全齿 类、 节类、 南方有蹄类 的大量发展和迅速分化,占有并填补了中生代未期 爬行纲 衰退后的 生态环境 。与此同时,古鸟类在空中开始有了较快的发展,与恐龙共同生活过的一些中类如 有袋类 、 多瘤齿兽目 、 食虫类 得以延续。无脊椎动物中,在中生代海洋繁盛的 菊石亚纲 和 箭石 均已绝灭,大型 有孔虫 和浮游有孔虫物种开始增多并广泛分布, 软体动物门 瓣鳃纲 、 腹足类动物 越来越繁盛,陆上的腹足类、 介形亚纲 及昆虫等动物得到进一步发展。 植物界 中, 白垩纪 古老种类开始大量衰退, 蕨类植物门 、裸子植物数量和物种已不及从前繁盛, 被子植物门 的现生属种开始有了较多的出现,但总体面貌仍与白垩纪时相似。 世界上发现的古新世 哺乳动物 化石地点不多,在中国广东、 湖南省 、新疆、安徽、 内蒙古自治区 等省、自治区发现不少古新世哺乳动物化石,如双锥中兽、阶齿兽、古柱兽和楔齿兽等。介形类在中国有以土菱介、小花形介为代表的海相组合。有以土星介、美星介、金星介、玻璃介、女星介为主的陆相组合。 轮藻 方面,有以古 匈牙利 有盖轮藻(Tectochara Palaeo-hungarica)为代表的轮藻组合。
在古新世- 始新世 高温事件(PETM)时期,从海洋来看,高温导致的海水酸化对珊瑚影响较大,35%~50%的底栖 有孔虫 灭绝;同时,浮游有孔虫钙化减弱,并发生了多样性大爆发;升温对颗石影响较小,钙藻在这一时期开始繁盛, 沟鞭藻 在 亚热带 繁盛;一些 热带 或是亚热带鱼类在这一时期也较为繁盛。