Paleocén

Paleocén je geologická epocha, ktorá trvala približne pred 66 až 56 miliónmi rokov. Je to prvá epocha obdobia paleogénu v súčasnej ére kenozoika. Názov vznikol spojením starogréckeho παλαιός "palaiós", čo znamená "starý", a epochy eocénu (ktorá nasleduje po paleocéne), čo v preklade znamená "stará časť eocénu".
Táto epocha je ohraničená dvoma významnými udalosťami v dejinách Zeme. K-T vymieranie, spôsobené dopadom asteroidu (Chicxulub) a pravdepodobne vulkanizmom (Dekkánské trapy), znamenalo začiatok paleocénu a vyhubilo 75 % druhov, z ktorých najznámejšie sú nepôvodné dinosaury. Koniec tejto epochy bol poznamenaný paleocénno-eocénnym tepelným maximom (PETM), čo bola významná klimatická udalosť, pri ktorej sa do atmosféry a oceánskych systémov uvoľnilo približne 2 500 - 4 500 gigaton uhlíka, čo spôsobilo prudký nárast globálnych teplôt a okyslenie oceánov.
V paleocéne boli kontinenty severnej pologule ešte stále spojené niekoľkými pevninskými mostami a Južná Amerika, Antarktída a Austrália sa ešte úplne neoddelili. Skalnaté vrchy sa vyzdvihovali, Amerika sa ešte nespojila, Indická platňa sa začala zrážať s Áziou a severoatlantická vyvrelina sa formovala v rámci tretej najväčšej magmatickej udalosti za posledných 150 miliónov rokov. V oceánoch sa termohalinná cirkulácia pravdepodobne výrazne líšila od dnešnej, k poklesom dochádzalo skôr v severnom Pacifiku než v severnom Atlantiku a hustota vody sa riadila najmä slanosťou než teplotou.
T-K vymieranie spôsobilo výmenu rastlinných a živočíšnych druhov, pričom predtým hojné druhy boli nahradené druhmi, ktoré sa predtým vyskytovali zriedkavo. V paleocéne s globálnou priemernou teplotou približne 24 - 25 °C v porovnaní so 14 °C v novších dobách mala Zem skleníkové podnebie bez trvalých ľadových plášťov na póloch, podobne ako v predchádzajúcich druhohorách. Na celom svete - vrátane pólov - boli lesy, ktoré však boli málo druhovo bohaté, pokiaľ ide o rastlinstvo, a obývali ich najmä malé živočíchy, ktoré sa rýchlo vyvíjali, aby využili výhody nedávno vyprázdnenej Zeme. Hoci niektoré živočíchy dosiahli veľké rozmery, väčšina zostala pomerne malá. Lesy rástli pomerne husto pri všeobecnej absencii veľkých bylinožravcov. V paleocéne sa rozmnožili cicavce a z tohto obdobia sú zaznamenané prvé placentálne a vačkovité cicavce, ale väčšina paleocénnych taxónov má nejednoznačnú príbuznosť. V moriach začali dominovať ryby s rajami, ktoré ovládli ekosystémy otvoreného oceánu a obnovujúce sa útesy.
Etymológia.
Slovo "paleocén" prvýkrát použil francúzsky paleobotanik a geológ Wilhelm Philipp Schimper v roku 1874 pri opise ložísk v blízkosti Paríža (v jeho diele sa píše "Paléocène"). V tom čase už taliansky geológ Giovanni Arduino v roku 1759 rozdelil históriu života na Zemi na prvohory (paleozoikum), druhohory (mezozoikum) a treťohory; francúzsky geológ Jules Desnoyers v roku 1829 navrhol oddeliť štvrtohory od treťohôr; a škótsky geológ Charles Lyell (ignorujúci štvrtohory) rozdelil v roku 1833 treťohory na obdobie eocénu, miocénu, pliocénu a nového pliocénu (holocénu). Britský geológ John Phillips navrhol v roku 1840 namiesto treťohôr kenozoikum a rakúsky paleontológ Moritz Hörnes zaviedol v roku 1853 pre eocén paleogén a pre miocén a pliocén neogén. Po desaťročiach nejednotného používania novovytvorená Medzinárodná stratigrafická komisia (ICS) v roku 1969 štandardizovala stratigrafiu na základe prevládajúcich názorov v Európe: éru kenozoika rozdelila na treťohory a štvrtohory a treťohory rozdelila na paleogén a neogén. V roku 1978 bol paleogén oficiálne definovaný ako epochy paleocén, eocén a oligocén a neogén ako epochy miocén a pliocén. V roku 1989 boli treťohory a štvrtohory z časovej stupnice odstránené kvôli svojvoľnému charakteru ich hranice, ale v roku 2009 boli štvrtohory opäť zaradené.
Termín "paleocén" je kombinácia starogréckeho "palaios" παλαιός, čo znamená "starý", a slova "eocén", a znamená teda "stará časť eocénu". Eocén je zasa odvodený od starogréckeho eo-"eos" ἠώς, čo znamená "úsvit", a kainos καινός, čo znamená "nový" alebo "nedávny", keďže v tejto epoche nastal úsvit nedávneho alebo moderného života. Paleocén sa začal vo všeobecnosti používať až okolo roku 1920.
Geológia.
Hranice.
Paleocénna epocha je časový interval 10 miliónov rokov bezprostredne po K-T vymieraní, ktoré ukončilo obdobie kriedy a druhohôr a začalo obdobie treťohôr a paleogénu. Rozdeľuje sa na tri epochy: dán, ktorý trvá od 66 do 61,6 milióna rokov, seland, ktorý trvá od 61,6 do 59,2 mil. rokov, a tanet, ktorý trvá od 59,2 do 56 mil. rokov. Po ňom nasleduje eocén.
K-T rozhranie je vo fosílnom zázname na mnohých miestach sveta jasne vymedzená pásom s vysokým obsahom irídia, ako aj diskontinuitami s fosílnou flórou a faunou. Všeobecne sa predpokladá, že 10 až 15 km široký náraz asteroidu, ktorý vytvoril kráter Chicxulub na polostrove Yucatán v Mexickom zálive, a vulkanizmus Dekkánských trap spôsobili kataklizmu na hranici, ktorá viedla k vyhynutiu 75 % všetkých druhov.
Paleocén sa skončil paleocénno-eocénnym teplotným maximom, krátkym obdobím intenzívneho otepľovania a okysľovania oceánov spôsobeného masovým uvoľňovaním uhlíka do atmosféry a oceánskych systémov, čo viedlo k masovému vyhynutiu 30 - 50 % bentických foraminifer - planktonických druhov, ktoré sa používajú ako bioindikátory zdravia morského ekosystému - jedného z najväčších v kenozoiku. Táto udalosť sa stala približne 55,8 mil. rokov pred n. l. a bola jedným z najvýznamnejších období globálnych zmien v priebehu kenozoika.
Stratigrafia.
Geológovia rozdeľujú horniny paleocénu do stratigrafického súboru menších horninových jednotiek nazývaných stupne, z ktorých každý vznikol v zodpovedajúcom časovom intervale nazývanom vek. Etapy môžu byť definované globálne alebo regionálne. Pri globálnej stratigrafickej korelácii ICS ratifikuje globálne štádiá na základe globálneho hraničného stratotypového rezu a bodu (GSSP) z jedného útvaru (stratotypu), ktorý identifikuje spodnú hranicu štádia. V roku 1989 sa ICS rozhodla rozdeliť paleocén na tri stupne: dán, seland a tanet.
Dán prvýkrát definoval v roku 1847 nemecko-švajčiarsky geológ Pierre Jean Édouard Desor na základe dánskej kriedy v Stevns Klint a Faxse a bol súčasťou kriedy, ktorú vystriedal treťohorný stupeň montian. V roku 1982, po tom, ako sa ukázalo, že dánsky a montiansky stupeň sú totožné, sa ICS rozhodla definovať dánsky stupeň ako začínajúci K-T rozhrania, čím sa ukončila prax zaraďovania dánskeho stupňa do kriedy. V roku 1991 bol GSSP definovaný ako dobre zachovaný úsek vo formácii El Haria pri El Kef v Tunisku, 36,1537° s. š. 8,6486° v. d., a návrh bol oficiálne uverejnený v roku 2006.
Seland aj tanet sú definované na pláži Itzurun pri baskickom meste Zumaia, 43,3006° s. š. 2,2594° z. d., keďže v tejto oblasti sa nachádza súvislý výbežok morského útesu z obdobia od začiatku santónu do začiatku eocénu. Paleocénny úsek je v podstate úplný, obnažený záznam hrubý 165 m, zložený prevažne zo striedajúcich sa hemipelagických sedimentov uložených v hĺbke približne 1 000 m. Dánske usadeniny sú sekvestrované do vápencovej formácie Aitzgorri a selandské a ranotanetické do formácie Itzurun. Itzurunská formácia sa delí na skupiny A a B, ktoré zodpovedajú týmto dvom etapám. Tieto dve etapy boli ratifikované v roku 2008 a táto oblasť bola vybraná z dôvodu jej dokončenosti, nízkeho rizika erózie, blízkosti pôvodných oblastí, v ktorých boli etapy definované, dostupnosti a chráneného štatútu oblasti vzhľadom na jej geologický význam.
Seland prvýkrát navrhol dánsky geológ Alfred Rosenkrantz v roku 1924 na základe úseku glaukonitických mramorov bohatých na skameneliny, ktoré sú prekryté sivým ílom, ktorý nekonformne pokrýva dánsku kriedu a vápence. V súčasnosti sa táto oblasť delí na Æbelø formáciu, Holmehus formáciu a Østerrende íly. Začiatok tejto etapy bol vymedzený ukončením usadzovania karbonátových hornín z prostredia otvoreného oceánu v oblasti Severného mora (ktoré prebiehalo počas predchádzajúcich 40 miliónov rokov). Selandské usadeniny v tejto oblasti sú priamo prekryté eocénnou Furskou formáciou - tanet tu nebol zastúpený - a táto diskontinuita v zázname usadzovania je dôvodom, prečo bol GSSP presunutý do Zumie. Dnes sa začiatok selandu označuje výskytom nanokamenelín "Fasciculithus tympaniformis", "Neochiastozygus perfectus" a "Chiasmolithus edentulus", hoci rôzni autori používajú aj niektoré foraminifery.
Tanet prvýkrát navrhol švajčiarsky geológ Eugène Renevier v roku 1873; zahrnul do neho juhoanglické útvary Thanet, Woolwich a Reading. V roku 1880 francúzsky geológ Gustave Frédéric Dollfus zúžil definíciu len na tanetskú formáciu. Tanet sa začína krátko po biotickej udalosti v polovici paleocénu - krátkodobej klimatickej udalosti spôsobenej nárastom metánu - zaznamenanej v Itzurune ako tmavý 1 m interval z redukcie uhličitanu vápenatého. V Itzurúne začína približne 29 m nad základom selandinu a vyznačuje sa prvým výskytom rias Discoaster a diverzifikáciou Heliolithus, hoci najlepšia korelácia je z hľadiska paleomagnetizmu. Chronom je výskyt geomagnetického zvratu - keď si severný a južný pól vymenia polaritu. Chron 1 (C1n) je definovaný ako súčasnosť až približne do obdobia pred 780 000 rokmi, pričom n označuje "normálnu" polaritu ako v súčasnosti a r "reverznú" pre opačnú polaritu. Začiatok tanetského obdobia je najlepšie korelovaný s reverznou hodnotou C26r/C26n.
Ložiská nerastných surovín a uhľovodíkov.
Počas paleocénu sa vytvorilo niekoľko hospodársky významných uhoľných ložísk, ako napríklad subbituminózna formácia Fort Union v povodí rieky Powder vo Wyomingu a Montane, ktorá produkuje 43 % amerického uhlia; skupina Wilcox v Texase, najbohatšie ložiská pobrežnej roviny Mexického zálivu; a baňa Cerrejón v Kolumbii, najväčšia povrchová baňa na svete. Paleocénne uhlie sa vo veľkom ťaží na Špicbergoch v Nórsku takmer od začiatku 20. storočia a neskoropaleocénne a včasnoeocénne uhlie je široko rozšírené na kanadskom arktickom súostroví a na severnej Sibíri. V Severnom mori predstavovali zásoby zemného plynu pochádzajúceho z paleocénu v čase ich objavenia približne 2,23 bilióna m3 a zásoby ropy 13,54 miliardy barelov. Významné ložiská fosfátov - prevažne frankolitu - pri Métlaoui v Tunisku vznikali od konca paleocénu do začiatku eocénu.
Klíma.
Priemerná klíma.
Paleocénne podnebie bolo podobne ako v kriede tropické alebo subtropické a póly boli mierne, s priemernou globálnou teplotou približne 24-25 °C. Pre porovnanie, priemerná globálna teplota v rokoch 1951 až 1980 bola 14 °C. Teplotný gradient v zemepisnej šírke bol približne 0,24 °C na stupeň zemepisnej šírky. Na póloch tiež chýbali ľadové čiapky, hoci v Transantarktickom pohorí sa vyskytlo určité alpské zaľadnenie.
Póly mali pravdepodobne chladné mierne podnebie, severná Antarktída, Austrália, južný cíp Južnej Ameriky, dnešné USA a Kanada, východná Sibír a Európa teplé mierne podnebie, stredná Južná Amerika, južná a severná Afrika, južná India, Stredná Amerika a Čína suché podnebie a severná Južná Amerika, stredná Afrika, severná India, stredná Sibír a dnešné Stredomorie tropické podnebie. Južná časť strednej Severnej Ameriky mala pozdĺž pobrežných nížin vlhké monzúnové podnebie, ale na západe a vo vyšších nadmorských výškach boli podmienky suchšie.
Globálne teploty hlbokých vôd v paleocéne sa pravdepodobne pohybovali v rozmedzí 8-12 °C v porovnaní s 0-3 °C v súčasnosti. Na základe hornej hranice by priemerné teploty na povrchu mora (SST) pri 60° s. š. a j. z. š. boli rovnaké ako teploty v hlbinách mora, pri 30° s. š. a j. z. š. približne 23 °C a na rovníku približne 28 °C. V dánskom paleocéne boli teploty SST chladnejšie ako v predchádzajúcej neskorej kriede a nasledujúcom eocéne. Paleocénne spoločenstvá foraminifer globálne poukazujú na definovanú hlbokovodnú termoklinu (teplejšia masa vody bližšie k hladine leží na chladnejšej mase bližšie ku dnu), ktorá pretrvávala počas celej epochy. Atlantické foraminifery poukazujú na všeobecné otepľovanie teploty morskej hladiny - s prítomnosťou tropických taxónov vo vyšších zemepisných šírkach - až do neskorého paleocénu, keď sa termoklína stala strmšou a tropické foraminifery sa stiahli späť do nižších zemepisných šírok.
V ranom paleocéne sa na území dnešného Castle Rocku v Colorade vypočítali hladiny CO2 v atmosfére v rozmedzí 352 až 1 110 častíc na milión (ppm), s mediánom 616 ppm. Na základe toho a odhadovaných rýchlostí výmeny plynov medzi rastlinami a globálnymi povrchovými teplotami bola vypočítaná citlivosť klímy na +3 °C pri zdvojnásobení hladiny CO2 v porovnaní so 7 °C po vzniku ľadu na póloch. Samotná hladina CO2 mohla byť nedostatočná na udržanie skleníkovej klímy a museli pôsobiť niektoré pozitívne spätné väzby, ako napríklad určitá kombinácia procesov súvisiacich s mrakmi, aerosólmi alebo vegetáciou. Štúdia z roku 2019 identifikovala zmeny v excentricite obežnej dráhy ako dominantné faktory podnebia v období od konca kriedy do začiatku eocénu.
Klimatické udalosti.
Účinky dopadu meteoritu a vulkanizmu pred 66 mil. rokov a podnebia na K-T rozhraní boli pravdepodobne len krátkodobé a podnebie sa v krátkom čase vrátilo do normálu. Mrazivé teploty sa pravdepodobne po troch rokoch obrátili a v priebehu desaťročí sa vrátili do normálu, aerosóly kyseliny sírovej spôsobujúce kyslé dažde sa pravdepodobne rozptýlili po 10 rokoch a prach z nárazu blokujúci slnečné svetlo a brzdiaci fotosyntézu by vydržal maximálne rok, hoci prípadné globálne požiare zúriace niekoľko rokov by do atmosféry uvoľnili viac pevných častíc. Počas nasledujúceho pol milióna rokov sa mohol zastaviť gradient izotopov uhlíka - rozdiel v pomere 13C/12C medzi povrchovou a hlbokou oceánskou vodou, ktorý spôsobuje kolobeh uhlíka do hlbokého mora. Tento jav, označovaný ako "Strangelov oceán", poukazuje na nízku produktivitu oceánov; následná znížená aktivita fytoplanktónu mohla viesť k zníženiu množstva mračien, a tým aj k rozjasneniu morskej oblačnosti, čo spôsobilo zvýšenie globálnej teploty o 6 °C (hypotéza CLAW).
Život.
Fauna.
V priebehu rozhrania kriedy a paleocénu vymreli prakticky všetky amonity a belemnity. V paleocéne sa po dinosauroch objavili malé, piskorom podobné cicavce, ktoré čoskoro obsadili pevninu. Objavili primáty, napr. "Adapis" a "Necrolemur".
Flóra.
V ríši rastlín sa už plne rozvíjalo kenofytikum, teda éra krytosemenných rastlín. Bežné boli magnólie, palmy alebo vŕby.