古新世—始新世極熱事件

古新世－始新世極熱事件（英語：Paleocene–Eocene Thermal Maximum；簡稱：PETM），或稱為「第一次始新世極熱事件」（英語：Eocene Thermal Maximum 1；簡稱：ETM1），過去也被稱為「早始新世極熱事件（Initial Eocene Thermal Maximum）」和「晚古新世極熱事件（Late Paleocene Thermal Maximum）」，是指地質年代里一個時期內全球溫度平均溫度上升5℃到8℃的事件。該氣候事件發生在古新世與始新世地質時期的邊界。事件發生的確切時間和持續時長尚不確定，但估計發生在距今5,550萬年前。

過去6500萬年以來氣候變化示意圖，依據底棲有孔蟲沉積物氧同位素含量變換製成。古新世－始新世極熱事件的氣候特徵在於短暫而明顯的負面偏移，這歸咎於當時氣候的快速變暖。需要注意的是，由於數據的平滑，圖中的偏移程度被低估了。

據估計，在相關時期里大量碳排放到大氣中持續了2萬年到5萬年；而整個溫暖期則持續了20萬年。在這段時期里，全球平均溫度上升了5℃到8℃。

古新世－始新世極熱事件的肇始與北大西洋大型火成岩區域的火山作用和隆起有關，這導致了地球碳循環的極端變化和溫度的顯著升高。這一時期的特點是來自全球的碳穩定同位素比值（δ¹³碳）出現了顯著的負偏差；更具體地說，海洋及陸地中碳酸鹽和有機碳的「¹³碳 / ¹²碳」比率大大降低。而根據相匹配的δ¹³碳、δ¹¹硼、δ¹⁸氧數據顯示，在5萬年的時間裡，向大氣釋放了12,000,000兆噸的碳（相當於至少44,000,000兆噸的二氧化碳當量），平均每年釋放240兆噸碳。

這一時期的岩石地層剖面也顯示了其他尋多變化。許多微生物化石記錄着主要的調整，例如：在海洋里，底棲有孔蟲的大規模滅絕、雙鞭毛蟲在全球的擴張以及浮游有孔蟲（Planktic Foraminifera）和鈣質超微化石（Calcareous Nanofossils）的出現都發生在古新世－始新世極熱事件的開始階段；而在陸地上，歐洲和北美地區忽然出現哺乳動物（包括靈長目）。在這段時間內，許多露頭和許多鑽芯內的沉積物沉積都發生了顯著變化。

最晚大約從1997年開始，地球科學領域就開始對古新世－始新世極熱事件進行了研究；並以此進行模擬以了解全球變暖的效應，以及大量碳排放對海洋（包括海洋酸化）和大氣的影響。今天，人類每年大約需要排放10,000兆噸的碳。按照這個速度發展下去，在未來1000年之後，人類的碳排放量將相當於古新世－始新世極熱事件時期的碳排放量。但是一個主要的區別在於，古新世－始新世極熱事件時期，由於整個地球沒有冰，因而德雷克海峽並未打開而中美洲海道尚未關閉。儘管現在通常認為古新世－始新世極熱事件是全球變暖和大量碳排放的「研究案例」，但該事件的產生原因、發展細節和總體意義仍然不確定。

古近紀關鍵事件

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達寧期

塞蘭特期

贊尼特期

伊普雷斯期

路特期

巴爾頓期

普里阿邦期

魯培爾期

恰特期

 

 

 

 

 

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PETM

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南極第一次被永久冰蓋

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非鳥恐龍滅絕

古近紀關鍵事件大致時間尺
時間軸單位：百萬年

環境背景

與今天相比，古近紀早期的海洋與大陸的構造有一定的差異。巴拿馬地峽尚未連接南美洲與北美洲，這使得太平洋與大西洋之間可以進行直接的低緯度環流。而現在用來隔開南美洲與南極洲的德雷克海峽則在當時還未打開，這也許阻止了南極洲的熱隔離。北極地區也許受到更多限制。儘管對始新世過去大氣中二氧化碳含量的絕對指標並不一致，但是現有的所有指標都顯示當時的二氧化碳含量高於現在。因此，當時地球上並無任何明顯的冰蓋。

從古新世晚期到始新世早期，地球表面溫度上升了大約6℃，最終達到了「始新世早期氣候最適宜期」（EECO）。在這個長期的、逐漸變暖的過程中，至少有兩個（可能還有更多個）「超高溫現象」。這些事件可以定義為地質歷史上的短暫事件（持續時間短於20萬年），其特徵為急速的地球變暖、重大的環境突變和大量的碳排放增加。而在這些事件中，「古新世－始新世極熱事件」是最極端的，同時（至少在新生代內）也許還是第一次發生。另一個高溫事件明顯發生在距今大約5,370萬年前，現在也被稱為「第二次始新世極熱事件（ETM-2）」（也被稱為「H-1事件」）。此外，距今大約5,360萬年（H-2事件）、5,330（I-1事件）、5,320萬年（I-2事件）和5,280萬年（K事件、X事件或第三次始新世極熱事件）也都發生過明顯的高溫事件。始新世超高溫事件的數量、命名、絕對年齡和相關全球影響等都是現在研究的重要對象。它們是否發生在長期變暖期間，以及它們是否與地質記錄中更早時期明顯相似的事件（例如侏羅紀的「托阿爾階滅絕事件」）有因果關係，這都是懸而未決的問題。

深水酸化以及後來從北大西洋的擴散可以很好地解釋碳酸鹽溶解的空間變化。模型模擬顯示事件發生時酸性水在北大西洋深處的蓄積。

相關證據

全球暖化

中生代和新生代深海溫度和冰量的疊加記錄。

在古新世－始新世極熱事件開始時，全球溫度在大約20,000年內增加了大約6 °C（43 °F）。此次變暖疊加在古近紀早期「長期」氣溫變暖上，有多個證據證明了這一點。有孔蟲外殼的δ¹⁸O含量發生了大於1‰的負偏移，無論是在海表水還是海底水皆如此。由於古近紀早期大陸冰層稀少，δ¹⁸O的變化很可能意味着海洋溫度升高。通過對化石組合的分析，有孔蟲的鎂鈣比值及某些有機化合物（例如：TEX₈₆）的數據變化也支持了溫度上升這一現象。

在古新世－始新世極熱事件時期，全球氣溫上升的精確界限以及該界限是否會隨緯度變化而變化等問題，迄今為止依舊懸而未決。海洋表層水的氧同位素及碳酸鹽殼沉澱中的鎂鈣比都是測量並重建過去氣溫的關鍵數據；但是這兩個用於測量古氣溫的關鍵數值在低緯度地區會受到影響，因為在海底重新結晶的碳酸鹽會使其值低於形成時的值。另一方面，由於季節因素，這些和其他溫度測量替代物（例如：TEX₈₆）在高緯度地區會有所變化。也就是說，當發生碳酸鹽和有機碳生成時，「溫度記錄器」偏向夏季，因此偏高。

影響後果

可能原因

相關條目

• 氣候突變
• 滿江紅事件
• 坎菲爾德海洋
• 可燃冰噴射假說
• 氣候敏感性

• 始新世
• 第二次始新世極熱事件
• 古新世
• 古近紀
• 氣候臨界點

延伸閱讀

• Phil Jardine. Patterns in Palaeontology: The Paleocene–Eocene Thermal Maximum. Palaeontology Online. 2011, 1 (5) [2020-03-11]. （原始內容存檔於2021-02-24）. 

外部連結

• The Paleocene-Eocene Thermal Maximum （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）——BBC廣播四台《In Our Time （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）》（英文）
• Global Warming 56 Million Years Ago: What it Means for Us （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）——西門菲莎大學

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