撰文｜云景

冷暖巨變的時(shí)代
—— 古近紀(jì)

撰文｜云景

古近紀(jì)(Paleogene)，舊稱早第三紀(jì)，是地質(zhì)年代中新生代的第一個(gè)紀(jì)，開始于同位素年齡65.5兆年±0.3兆年(Ma)，大約距今6500萬年，結(jié)束于23.03兆年±0.05兆年，延續(xù)了約4247萬年。古近紀(jì)屬于顯生宙新生代，也屬于非正式的第三亞代。古近紀(jì)包括古新世、始新世、漸新世。

宇（宙）界（代）系（紀(jì)）統(tǒng)（世）顯生宇（宙）PH新生界（代）Cz第四系（紀(jì)）Q全新統(tǒng)（世）Qh更新統(tǒng)（世）Qp新近系（紀(jì)）N上新統(tǒng)（世）N2中新統(tǒng)（世）N1古近系（紀(jì)）E漸新統(tǒng)（世）E3始新統(tǒng)（世）E2古新統(tǒng)（世）E1

古近紀(jì)被認(rèn)為是新生代最重要的氣候轉(zhuǎn)折期之一，白堊紀(jì)中期至古近紀(jì)早期是顯生宙典型的“溫室氣候”時(shí)期，古近紀(jì)中晚期開始，則轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨覛夂颉?。古近紀(jì)全球氣候總體上是由暖轉(zhuǎn)冷的過程，期間發(fā)生的幾次顯著的氣候事件包括：古新世—始新世界線期間（55Ma）的極熱事件（PETM）、始新世—漸新世界線期間（33.5Ma）的驟冷事件（Oi-1）和漸新世—中新世界線期間（大約23Ma）的降溫事件（Mi-1）。

古新世—始新世界線期間極熱事件（PETM）

55Ma發(fā)生的PETM被認(rèn)為是新生代全球最熱的時(shí)期，在少于一萬年的時(shí)間內(nèi)，深層海水溫度升高了5~6℃，高緯度深海水溫為10~18℃，表層水溫為14~20℃，赤道地區(qū)水溫在10~16℃間。PETM期間內(nèi)陸高緯度地區(qū)（約北緯80°）平均氣溫在11℃左右，中緯度地區(qū)（北緯45°— 50°）平均氣溫為12~18℃，赤道地區(qū)溫度上升到25℃左右。研究認(rèn)為，西南太平洋區(qū)域的表層水的平均溫度可達(dá)33℃，甚至更高。

PETM期間發(fā)生了全球范圍的底棲大有孔蟲絕滅事件，超過1/3的中層至底層水屬種及部分淺層水屬種遭遇絕滅。PETM期間，短暫的水體富營(yíng)養(yǎng)化和海洋酸化使得穩(wěn)定生態(tài)型的屬種減少，新生態(tài)型屬種迅速融入并在種群中占據(jù)主導(dǎo)地位，如無鈣質(zhì)膠結(jié)殼型有孔蟲顯著增加。底棲大有孔蟲在始新世中期才開始逐漸復(fù)蘇，且種群又轉(zhuǎn)變?yōu)橐遭}質(zhì)殼為主。浮游有孔蟲種群則在一萬年內(nèi)呈現(xiàn)急速更替和輻射演化。浮游和底棲有孔蟲的體型都出現(xiàn)了顯著變化：底棲有孔蟲體型急劇變小，而浮游有孔蟲的體型卻有增大的趨勢(shì)。

另外，由于珊瑚礁對(duì)表層水溫度十分敏感，PETM事件直接導(dǎo)致珊瑚礁鈣質(zhì)沉積大量減少。缺少喜熱造礁生物的珊瑚礁群落逐漸在低緯度地區(qū)消失，并隨溫度的不斷升高又逐漸失去了在中緯度地區(qū)的主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，直至始新世中期，珊瑚礁才再次繁盛起來。

陸生植物群落在事件期間保持了相對(duì)穩(wěn)定，植被中溫帶針葉林占多數(shù)，事件發(fā)生后1.5Ma，植物群落以中高溫被子植物增加為主要的改變。

爬行動(dòng)物中的鱷龍屬和哺乳動(dòng)物中的近猴科在這一時(shí)期消失，伴隨的是偶蹄類、奇蹄類和靈長(zhǎng)類（APP Taxa）的首次出現(xiàn)并廣泛分布于北半球各大洲，同時(shí)在界線時(shí)期還發(fā)育演化了矮小哺乳動(dòng)物的支系。

始新世—漸新世界線期間驟冷事件（Oi-1）

南極圈最早的冰蓋出現(xiàn)于早漸新世（大約34Ma），而Oi-1被認(rèn)為與南極冰蓋的形成密不可分。Oi-1期間，全球的表層海水溫度明顯下降，赤道附近均溫僅20℃左右，兩極則在2℃左右。當(dāng)時(shí)的底層水溫至少有3~4℃的降低，并且伴隨著70米左右的海平面下降，同時(shí)有相當(dāng)于現(xiàn)在南極冰蓋85%~95%的冰量在南極海域出現(xiàn)。

該事件時(shí)期，熱帶雨林的范圍大幅減小，密集的樹林逐漸向開放式的森林草原過渡，這指示了當(dāng)時(shí)寒冷干燥且季節(jié)性變化逐漸成熟的氣候環(huán)境。在北美大陸地區(qū)，當(dāng)時(shí)的植物群落由典型的亞熱帶類型轉(zhuǎn)變?yōu)榧竟?jié)性強(qiáng)的落葉植物群落，北半球高緯度地區(qū)熱帶針葉-闊葉混合植被類型被以寒帶松科為主的針葉林類型取代。

新生代是哺乳動(dòng)物極為繁盛的時(shí)期，大部分現(xiàn)代哺乳動(dòng)物的譜系都形成于古近紀(jì)。有蹄動(dòng)物中的一些食葉動(dòng)物科屬（劍齒獸科、河豬科等）遭遇了絕滅，未遭遇絕滅的種屬也在形態(tài)學(xué)上發(fā)生了進(jìn)化，如奇蹄動(dòng)物和偶蹄動(dòng)物中的月齒類出現(xiàn)了前臼齒和半高冠齒的進(jìn)化。但是在北美大陸，哺乳動(dòng)物種群卻未發(fā)生顯著變化。

在海洋中，有孔蟲分異度在始新世中期達(dá)到了新生代的最高值，但隨著氣候變冷及水體中養(yǎng)分供給的波動(dòng)，中始新世熱水型浮游及底棲有孔蟲的滅絕速率增大，并逐漸被晚始新世冷水型的種屬和早漸新世更冷的深水種屬替代，使得在始新世—古新世界線附近有孔蟲的分異度明顯降低并發(fā)生滅絕事件。

漸新世—中新世界線期間降溫事件（Mi-1）

23Ma的Mi-1是南極冰蓋大擴(kuò)張的時(shí)期，持續(xù)時(shí)間約為40萬年。漸新世至中新世海平面變化相對(duì)穩(wěn)定，南極海域晚漸新世海平面升降范圍為10~40米，冰量相當(dāng)于現(xiàn)今的15%~40%。但Mi-1期間，南極冰蓋急劇擴(kuò)張，相當(dāng)于現(xiàn)今冰蓋范圍的120%，并伴隨著約50米的海平面下降。

中漸新世晚期陸地環(huán)境中，熱帶和亞熱帶生物區(qū)范圍顯著縮小，海洋中溫水動(dòng)物群（如喜熱型的硅藻）被冷水動(dòng)物群所代替。另外干旱氣候植被的進(jìn)化也起源于古近紀(jì)。Mi-1事件前后，菊科、藜科、麻黃科、喬本科等植物科屬的灌木及草本類型植被相繼出現(xiàn)，這標(biāo)志著現(xiàn)代植物群落開始形成。

PETM事件之后，古近紀(jì)乃至整個(gè)新生代氣候開始進(jìn)入漫長(zhǎng)的降溫期，并最終形成現(xiàn)代氣候格局。古近紀(jì)降溫事件被認(rèn)為與全球構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有密切關(guān)系，其中最具代表性的構(gòu)造事件包括東特提斯洋消亡、青藏高原隆起和杜雷克海峽的打開等。