始新世

始新世（Eocene Epoch），是新生代古近纪的第二个世（第一世为古新世，第三世为渐新世）。延续时间为6000±200~3700±200万年。^[1]国际地质科学联合会将始新统（世）划分为四个阶段，^[2]普利亚本阶（Priabonian）、巴顿阶（Bartonian）、卢泰特阶（Lutetian）、伊普里斯阶（Ypresian），已建立三枚“金钉子”，底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”，顶界划分来自于同位素测年为33.9Ma的渐新统底界——吕珀尔阶“金钉子”。^[5]

始新世时期，北大西洋开始扩张，但澳大利亚和南极洲尚未分离，大洋环流的深层水在副热带海区形成。^[6]始新世前期升温停止后，澳大利亚大陆从南极洲剥离，两个大陆之间的海峡不断加深。^[7]始新世末，印度板块与欧亚板块相撞，其碰撞的规模相当大，除喜马拉雅山形成外，藏北与滇西也明显波及，地层褶皱伴随有酸性斑岩的喷溢。^[5]在始新世的大部分时间里，地球都处于相当温暖的气候条件下。早始新世气候适宜期之后全球开始了一个漫长的降温过程。这一过程一直延续到始新世末期。在始新世末期，发生了一次快速的降温过程，南极出现冰盖，而且一直没有被完全融化。^[5]始新世与古新世之间动物群没有明显的间断，^[1]但生物和环境都有很大的区别。哺乳动物群中，古新世兴盛的古老和土著类型大量减少甚至绝灭，现代动物目一级分类开始繁衍和进化。海生生物中淡水的无脊椎动物如腹足类、介形类以及昆虫有了进一步的发展。植物界木本被子植物繁盛，比中生代和古新世更具多样性，常绿植物分布的北界可远达北纬45°以北的地区。^[8]随着环境的变化，始新世发生了诸如古新世-始新世极热事件^[3]、大置换等重大事件。^[9]

始新世（Eocene）之名源自希腊文eos（开端）和ceno（新），指现代哺乳动物群出现的开始。^[10]

在2022年第三十六届国际地质大会^[11]上国际地质科学联合会公布的国际底层表中，将始新统（世）划分为四个阶段。^[2]

参考国际地层学研究基础，《中国地层表（2014）》将始新统（世）划分为五阶。^[12]

始新世时期，北大西洋开始扩张，但澳大利亚和南极洲尚未分离。高纬和低纬之间温度梯度小，副热带蒸发强烈，大洋环流的深层水在副热带海区形成，南大洋的大致位置在现代印度洋和大西洋海域。^[6]始新世晚期至渐新世早期，泛大陆进一步解体，非洲与美洲的间距再度扩大，大西洋再加宽，大西洋两岸出现海侵。印度洋也扩大，沿非洲大陆边岸也出现海侵，由于非洲处于大西洋和印度洋之间，故海侵影响特大。在喜马拉雅地槽区内出现最主要的褶皱幕。这是由于印度板块向北漂移与亚洲板块相撞之故。据古地磁资料，白垩纪晚期，印度板块位于南纬40-20°，古新世时到达南纬30°（以德干高原玄武岩的古地磁与植物化石为证），至古新世末期已越过赤道，约到北纬10-20°，至始新世末，则与欧亚板块相撞。其碰撞的规模相当大，除喜马拉雅山形成外，藏北与滇西也明显波及，地层褶皱伴随有酸性斑岩的喷溢。当时美洲大陆向西漂移，亚洲大陆向东移，并与太平洋板块相撞，形成环太平洋山系，如台湾及其他地区都发生裙皱变质作用。日本的始新统与渐新统之间呈不整合接触关系，渐新统以底砾岩开始。太平洋东岸的北美沿海此时也出现褶皱幕，并有熔岩溢。此时也是阿尔卑斯地槽区的主要造山期。当非洲板块向北漂移（始新世末期至渐新世）与欧亚板块相撞，导致东特提斯海的消失，转变为高加索山、伊朗山脉直到喜马拉雅山脉的形成。自阿曼、伊朗经土耳其的托鲁斯山脉到南斯拉夫分布着一条蛇绿岩带可为佐证。西特提斯海的一部分形成阿尔卑斯山、喀尔巴阡山以及北非一带的山脉；另一部分则成为后来内陆残留海（地中海、黑海、里海）的雏型。澳大利亚与南极洲的分离，也从始新世开始，然后逐步扩大距离，^[7]最终于新近纪在古亚洲大陆东缘形成了现代的海沟-岛弧-弧后盆地（沟-弧-盆）体系，大陆内部出现活跃的弧后或陆内裂谷作用，控制了新生代地史演化的基本型式。^[5]

始新世前期升温停止后，澳大利亚大陆从南极洲剥离开来，并且南极洲此时回到南极圈内，这两个大陆之间的海峡不断加深，直到足以使南大洋的极地洋流像蛇那样环绕着南极洲，把陆地截断，并隔绝了从赤道而下的暖流。^[18]如果把晚白垩世的古地理与早第三纪的古地理作一比较，不难发现南美洲、北美洲和欧洲的海水面积急剧缩小。只有非洲北部及欧洲的中部、南部、东部尚有较大的海区，亚洲西南部也有狭小的海区。澳大利亚的海区也仅限于外缘地带。海侵的盛世约在始新世的早期和中期。到渐新世特提斯海东段褶皱隆起，各地也普遍发生海退，目前各大陆的轮大致于早第三纪之末已呈现了。^[7]

板块名称典型地区地层特点中国西部盆地紫泥泉子组的古新统-始新统剖面：河湖相碎屑岩，紫红色、褐红色砂质泥岩夹灰红色泥岩及砾岩，含少量介形类化石^[7]安集河组的上始新统-渐新统剖面：湖相灰绿色泥灰岩、泥岩、介壳灰岩及薄层砂岩，含丰富的介形类、双壳类、腹足类等无脊椎动物化石。脊椎动物化石有鱼类的弓鳍鱼，爬行类三爪鳖科及乳类的沟齿兽和快棱脊齿獲等^[7]这些盆地是在古生代褶皱基底上，中生代发生的断裂带内形成的。到新生代沿着老断裂继续活动，第三系也就继承了中生代各沉积层继续发育，由于盆地持续沉陷，故厚度极大，可达4000余米^[7]其它如塔里木盆地、柴达术盆地以及西宁-民和等西北小盆地内情况也大体如此^[7]基本上由棕红色和灰绿色的泥岩、砂岩及石膏等组成，主要形成于始新世至中新世时期，厚度逾千米。有些地区含有石油，颇有经济价值^[7]东部盆地戴南组的始新统-渐新统剖面：棕红色砂岩与灰绿、棕灰色泥岩互层，底部夹岩、含有大量的介形类轮藻化石^[7]真武组的始新绕剖面：杂色砂泥岩、泥灰岩条带，含大量介形类及轮藻化石，在露头上的“张山集组”中曾发现Rhombomylus laianensis（来安菱臼兽）^[7]阜宁组的始新统-古新统剖面：分布范围颇广，除然地中心外周围露头区亦有所见，主要由黑色、灰绿色、棕色、棕红色的泥岩、粉砂岩构成多次的粗-细、红-黑的旋回，按此可分为四岩性段，产介形类Sinocypris funingensis（阜宁中华金星介）动物群及轮藻Grovesichara chanzhouensis（常州厚球轮藻）组合，鱼类化石有Linheus gracilis（纤细六合鲱）、Tuntingichthys laianensis（来安洞庭鳜）、T.hongiceensis（洪泽洞庭鳜）^[7]阜宁组中发现的微咸水中生活的Neomonoceratina poecta（脊孔新单角介）、鲱鱼、鳜鱼之类，该组中还有龙介虫管化石，都说明该盆地并非完全与海洋隔绝，曾几度有短暂的海侵发生。到始新世以后基本上属淡水沉积，与海洋隔绝^[7]进入新第三纪沉陷区的中心继续下降，发育了厚达千余米的砂岩、粘土岩、泥岩、砂砾岩互层，构成两套沉积旋回，并央玄武岩。化石以水介形类为主，偶夹有孔虫，即称为盐城组。可能当时又有缺口暂时与外海沟通。类似的地层发育，一直持续到第四纪后期^[7]华北地区沙河街组的上始新绕：以暗色砂泥岩为主，夹油页岩、粉砂岩、生物灰岩等，化石丰富，介形类中有半咸水的华花介、奥地利金显介、玻璃介、金星介、房金星介、土神介等，轮藻化石有山东轮藻、颈轮藻、迟钝轮藻、冠轮藻等，腹足类驼庄脊螺、肥锥河北螺、扁盘螺、阶地似粒田螺。有些层段中还有有孔虫、棘皮动物碎片、海藻、绿海石、胶磷矿，都说明沉积过程中有海泛或海侵的影响。沙河街组为华北区的主要生油层^[7]孔店组的下、中始新统：棕红色、灰绿色泥岩、炭质页岩、油页岩、煤层和砂岩，化石以介形类为主，有真金星介、绘神介，球星介、圆星介等，轮藻有培克轮藻、新轮藻、假宽轮藻等^[7]欧洲大陆区巴黎盆地从巴黎盆地下第三系岩层中的矿物成分和所含的南方海洋动物群分析，一般均认为第三纪时期已存在英吉利海峡，并与巴黎盆地沟通。英吉利海峡同时也沟通了伦敦盆地和汉普群盆地。那里有古新世与始新世的海相层，渐新世不清楚，可能已上升为陆地。就所见到的古新统与始新统的化石分析，为货币虫与棕榈之类，均显示出南方热带的特点，同时也可与巴黎盆地内各层作相应的对比^[7]始新世形成伊普尔阶（Ypresian）海相层的库伊滋砂岩，含有大量有孔虫及软体动物化石，它们具有南方性质，可见海水来自特提斯海。海退以后出现湖相砂岩，含有树及其它植物化石，在海边的河砂中还有棱齿兽类等化石。随后出现留切脱海侵，即留切脱阶（Lutetian）。这是一次较大的海侵，首次没了整个巴黎盆地，沉积了粘土、砂和石灰岩，含有丰富的大型有孔虫、海胆以及大型、厚壳、盛饰的软体动物，如Venericardia（美心蛤）、Corbula（籃蛤）、Chama（猿头蛤）、Lucina（满月蛤）、Cerithium（蟹守螺）等。根据有孔虫化石可将本阶划分出若干化石带。本期之末海退而转为淡水沉积，含有棕榈、扁卷螺及哺乳动物化石。列第阶（Ledian）海侵砂岩层插入到淡水或半咸水的灰岩中，海相层内产有孔虫，淡水层中产扁卷螺和棱齿兽等化石。留第阶（Lutetian）是始新统的最后一阶^[7]古地中海-喜马拉雅海槽区特提斯海西段特提斯海西段，即阿尔卑斯地槽区，自西向东大致分为三带：多芬尼带（外带）、布良苏带（亚阿尔卑斯带）和柏蒙带（内带、发光片岩带、前阿尔期带），中始新世开始有海相沉积，在布良苏带和柏蒙带内出现含大型货币虫的石灰岩，柏蒙带内还有黑色页岩和细砂岩组成的复理石建造。晚始新世海侵扩大，向西超覆，但在多芬尼带上尚见陆相始新统。始新世末阿尔卑斯发生褶皱隆起，出现巨厚的砂岩建造，而阿尔卑斯内带，上升和大推覆体最终形成^[7]意大利西部的沉积区始新世末期出现褶皱隆起，地背斜山脊大体形成^[7]西北非在古新世和早始新世时沉积了石灰岩和少量碎屑岩。晚始新世山脊隆起，出现巨厚的碎屑岩^[7]比利牛斯山的下第三系与阿尔卑斯相似，其褶皱上升亦发生在始新世末期^[7]高加索的下第三系分为两部分：下部为有孔虫岩系，主要由灰色和绿色的泥灰岩、粘土岩组成，夹有砂岩，有些地方则由复理石或沥青质页岩夹层组成，这套岩系除含有孔虫外，尚有软体动物、鱼类，时代相当于古新统至中始新统^[7]特提斯海中段特提斯海中段相当于中东地区。自中生代末期开始阿拉伯地块已逐渐向北东方向移动，红海逐渐张裂扩大。地块东北边缘的南特提斯海槽西段向北俯冲于土耳其特罗斯山脉之下，东段向东北俯冲于扎格罗斯山脉之下。沿俯冲带出露许多蛇绿岩，并形成延伸很远的杂色混杂岩堆积^[7]喜马拉雅中段的下第三系厚度锐减，仅700米左右，而且只有中、下始新统部分，由铁质砂岩、透镜体煤层、石膏及含少量有孔虫（货币虫为主）的石灰岩等交互层组成。其上即被上新统覆盖，可见这里在始新世晚期发生造山运动，当时地貌已显现出山链的特点^[7]特提斯海东段特提斯海东段的下始新统为砾岩层，中始新统下部为含货币虫的砂岩。上部为含煤的绿色岩系。上始新统开始时是海相砂页岩，然后转为含雷兽的陆相层^[7]下始新统为海陆交互相的砂岩、页岩、煤层、铁质岩沉积，向上变为含货币虫的石灰岩与页岩互层。中始新统为厚层的货币虫灰岩，并有珊瑚、双壳类、海胆及其它丰富的海相化石群，有些地方则出现泻湖相的蒸发岩，产石膏及岩盐（如盐岭地区）。上始新统分布比较局限，由货币虫灰岩与页岩组成。渐新统大部缺失，故中新统往往不整合于始新统之上。可见这里的造山运动也发生在晚始新世^[7]喜马拉雅地区始新世晚期，随着板块撞碰和海域封闭喜马拉雅地区发生上升运动，并伴随有花岗岩侵入^[19]北美区墨西哥湾在海湾区的低地内分布着始新统和渐新统，其中所含的有孔虫化石表明可与巴黎盆地的相当层对比^[7]太平洋岸早第三纪的始新统相当发育，主要是厚达2000米的浅海相泥灰岩、砂岩有时出现半咸水沉积，并含有石油。中新世为厚度颇大的含有孔虫的海相层，亦含石油^[7]上新世隆起并伴有褶皱^[7]南半球区印度内陆区印度内陆区，即特提斯海以南的德干高原，巨厚的玄武岩流广布于陆相的古新统与始新统之间，并有大型侵入体，这也与板块的分裂漂移有关^[7]澳大利亚澳大利亚的海相第三系见于外缘地带，以晚始新世和早中新世的海侵最大，上新世时基本上已海退了。南部和东部有古新世和始新世的火山活动，也可能与南极洲大陆从澳大利亚分离出去有关^[7]环太平洋带日本列岛日本的许多地方白垩系与下第三系之间呈不整合接触。始新世和渐新世的海侵比较大，形成超覆，而且海相层往往与煤系地层交织在一起。其中所产的海生动物化石均属暖水型，如Nummulites、Discocyclina（圆旋虫）等，植物化石也反映出暖热气候，如Woodwardia（狗脊蕨）及其他。始新世末广泛上升。渐新世又发生海侵，好些地方存在底砾岩，但仍以煤系地层为主夹海相层，其中所含的植物化石反映出气候转凉的趋势^[7]太平洋东岸在北美西部从阿拉斯加山脉、海岸山脉、喀斯喀特山脉到内华达山脉的外缘，产生了一系列洼地。沿岸的河口、海湾均属洼地之列。在这些洼地内，堆积了厚逾三千米的下第三系，由砂岩、粘土岩类的海相层夹杂着煤系、泻湖及陆相碎屑岩系组成，其中以始新统分布最广，渐新统发育较差，火山活动在两个时期均有发生^[7]南美地区南美的太平洋沿岸安第斯地槽区第三纪时处于上升阶段，海区面积较白垩纪缩小。古新世的海相层只限于南美西部边缘的一个狭窄海岸地带。始新世时海水穿过安第斯山口，在高地以东形成一个浅水的陆表海^[7]西南太平洋区新西兰在古新世时处于剥蚀区，始新世开始海侵，中或晚渐新世时到达最大，随后就发生海退。海相地层以碎屑岩为主夹石灰岩，但它们也往往穿插在煤系之中，故海侵时间尚属短暂，此亦活动区之特点。而褶皱隆起的极盛期发生在上新世晚期和更新世早期^[7]北非南捷利凹陷撤哈拉盆地不分布于布达-拉格华特线以西，不再有始新沉积。但在布薩达以北，它的北部较深水部分却向西延续，构成几乎沿捷利南界，并且占有捷利褶皱山脉南部和大高原北部，即是南捷利凹陷^[20]撒哈拉盆地下始新統为各种相的沉积，在南部是没有什么特征的硅质石灰岩。再向北，特别是到捷别薩，加弗薩和塔拉，出现富于含磷石灰岩薄夹层，特别开采于阿尔及利亚-突尼斯国界附近的著名突尼斯磷矿；这是不安静的浅水相，其中主要找到鱼的牙齿，此表明当时巴特纳和塔拉地区的隆起的侵触。含磷相向北延于寨齐弗-苏克-阿赫拉斯带，但它变成不富而且已不能开采了从中始新統分出几个白色泥灰岩和含硅质石灰岩层，分开了含磷层。在撒哈拉地之北（捷别薩区）这个石灰岩含留切脱阶很特征的大型货币虫。它们的较多泥灰质的上部，含大型的属于Thersitea属的腹足类^[20]

新生代的矿物资源主要形成和分布于第三系中，有很多的矿物资源形成，石油和天然气以及煤在全世界有广泛的分布。其中，始新统除油田特别高产外^[21]，还是主要的聚煤时期。盐岩、石膏等也属于始新统的居多。^[7]

煤

第三纪是世界上一个重要的成煤期，据Keenan J的统计，全世界2375个煤田中，属于第三纪者有965个，占40.6%。智利、哥伦比亚、委内瑞拉、印度尼西亚、马来西亚、巴基斯坦、菲律宾、泰国、阿尔巴尼亚等国的煤田，几乎全是第三纪形成的。缅甸、日本、新西兰、奥地利、保加利亚、德国、希腊、匈牙利、意大利、罗马尼亚、土耳其、南斯拉夫等国家的煤田也主要属于第三纪。^[22]

在中国，古近纪早期（古新世-早始新世）聚煤区主要分布在东北、鲁东一带，以辽宁抚顺群下部为代表。古近纪晚期（晚始新世-渐新世）的聚煤区转移至河北、山西境内，也见于南岭以南的广东沿海和广西百色盆地一带。^[23]

石油

世界上50%的油田开采的是第三纪岩石，蕴藏有世界总储量的38.2%。始新统和中新统的油气在富集的中东地区，油田特别高产。^[21]

古近-新近系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。不同时期聚油区又有差别：晚古新世-早始新世，主要见于江汉、苏北和三水盆地；晚始新世-渐新世，主要分布于渤海湾、江汉和南阳盆地。^[23]

膏盐

新近纪的盐类沉积仅见于西北柴达木、吐鲁番等盆地。第四纪青藏高原、咸湖中含硼盐矿床也是中国西部的重要矿声资源。^[23]

古近纪是新生代中比较温暖的时期。从古新世到早始新世，地球的气温持续上升。在古新世-始新世之交（56Ma）^[注1]，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）。持续的气温上升，在早始新世时达到了新生代的最高值，虽然有所波动，但持续了较长一段时间。这一时期被称为“早始新世气候适宜期"（Eary Eocene Climate Optimum，EECO）。那时，英格兰被热带丛林覆盖，位于北极地区的加拿大埃尔斯米尔岛也处于亚热带环境中。^[5]

在始新世的大部分时间里，地球都处于相当温暖的气候条件下。早始新世气候适宜期之后全球开始了一个漫长的降温过程。这一过程一直延续到始新世末期。在始新世末期，发生了一次快速的降温过程，南极出现冰盖，而且一直没有被完全融化，称为“始新世-渐新世气候变冷事件”（Eocene Oligocene Transition，EOT）。即使在这次降温事件达到温度最低值的时候，气温仍然比现在要高出不少。这次降温事件之后，虽然气温有所回升，但渐新世的大部分时间，地球表面的温度都是古近纪最低的，只是到了晚渐新世晚期，才重新回升到晚始新世的水平。^[5]

古新世-始新世极热事件（Paleocene Eocene Thermal Maximum，PETM）发生在5500万年前，即古新世结束、始新世开始的时候。当时突然有大量的碳被释放到大气中。全球气温随之飙升。北极的气温升高了10华氏度，南极的气候也变得温和起来。大概因为这一事件，脊椎动物的进化转向了一个全新的方向。大量古代的哺乳动物灭绝，取而代之的是全新的物种：今天的鹿、马和灵长类动物的祖先全都出现在古新世-始新世极热事件时期。神奇的是，这些新物种的体形都偏小，最早的马不比今天的贵宾犬大。人们相信，炎热干燥的环境更有利于小体形动物生存。^[3]

哺乳动物

在始新世，北美和欧洲的脊椎动物非常相似；两个地区都存在许多属，表明这些地区之间可以互换。始新世早期的动物群反映了前古新世的动物群，并增加了较新的类型；然而，古老的古新世类群逐渐灭绝，始新世是现代哺乳动物出现的开始。^[24]始新世的生物和环境都与古新世有很大的区别。陆上动物尤其是哺乳动物的面貌，在始新世早期的亚洲、欧洲和北美有较大的一致性；但是在中晚期，亚洲逐渐与欧洲相似，而与北美开始产生差异。哺乳动物群中，古新世兴盛的古老和土著类型大量减少甚至绝灭，如多瘤齿兽类、恐角类、南方有蹄类等；现代动物目一级分类的啮齿类、食肉类等开始繁衍和进化；而奇蹄类和偶蹄类、高等灵长类则开始迅速发展。始新统中发现的哺乳类约有17目90余科，比古新统约增加了一半。因此，如果说古新世是哺乳动物的征服时代，那么始新世是哺乳动物的巩固时期。^[8]

始新世标志着两个完全海洋哺乳动物群体的化石记录中首次出现，鲸类动物（鲸鱼、鼠海豚和海豚）和海妖动物（类似于现代海牛和儒艮）。同样，始新世提供了第一批类似大象的动物和早期的蝙蝠。此外，腹足类动物（一类包含蜗牛、蛞蝓和蜗牛的软体动物）经历了极大的多样化，许多本质上是现代的鸟类目出现在始新世。^[24]

古新世与始新世之间动物群没有明显的间断。始新世早、中期，在中国有钝脚类的冠齿兽（Coryphodon）和马形类的原古兽（Propalaeotherinm）。晚始新世，广泛分布于中国南方和北方的哺乳动物群中的主要代表，有钝脚类的真恐角兽（Eudinoceras），奇蹄类中的鼻角雷兽（Rhinolitan），小雷兽（Microtitan），偶蹄类中的双锥兽（Dichobune），戈整古猪（Gobihyus）以及古老肉食类中的中兽（Mesonyx）等。^[1]

海洋动物

在始新世期间，海生生物中的底栖大型有孔虫和浮游有孔虫仍然广泛分布；淡水的无脊椎动物如腹足类、介形类以及昆虫有了进一步的发展。^[8]特别的是，一个短小精悍的溪水中生活的蹄类生物印多霍斯兽发展成了一种形似鼠类、居于陆地上的食肉动物，由此演化出了早期的鲸鱼。它们在海洋中自由游弋，身长超过五米。^[18]

植物

植物界木本被子植物繁盛，比中生代和古新世更具多样性，常绿植物分布的北界可远达北纬45°以北的地区。始于晚古新世的古新-始新世极热事件，使地球温度迅速升高，并在早始新世达到最高。这次迅速而剧烈的升温导致大量物种急剧灭绝，成为古新世和始新世生态系统的分野。^[8]

陆相介形类以小个体的土星介（Ilyocypris）、真星介（Eucypris）及中华金星介（Sinocypris）等为代表。海相介形类以小花介（Cytherella）、艳花介（Cythereis）、方花介（Quadracythere）、丽花介（Cytheriden）等为代表，与货币虫等共生。陆相轮藻则以培克轮藻（Peckichara）、球状轮藻（Sphaerochara）最多。始新世在欧亚大陆上的海进情况与古新世相似。有孔虫类的货币虫仍为海相始新统划分和对比的依据。^[1]

前始新世与渐新世之交（33.7Ma^[注1]），海生无脊椎动物曾有大量绝灭，例如在美国海湾平原有90%的软体动物物种消失。这次绝灭的原因曾认为是气候变化的原因，但古气候研究表明，当时的平均温度没有明显变化。测定当时地层中保存的鱼类耳石的氧同位素（δ18O）表明，自始新世末到渐新世，夏季的温度平均没有变化，而渐新世冬季温度比始新世低4℃。科学家认为冬季寒冷使一些无脊椎动物绝灭，因为这些类型不能忍受超过4个月的寒冷天气。^[9]有的学者把始新世与渐新世之交称为温室到冰室的过渡期。早始新世在高纬度地区的沉积中有许多热带植物，这时期大气二氧化碳含量逐渐降低，其原因可能在温度较高时期植物的吸收和碳酸盐介壳大量形成有关，使温室效应急据下降。这样，在渐新世南极冰川发展，引起海平面下降达到100Ma中的最低，海生生物因此在那时大量绝灭。^[9]

这次特殊的事件被称作“大置换”（物种连续性上的“上断裂”）的大型生物集群灭绝（Extinction event）。此事件可能与一颗或数颗大火流星撞击西伯利亚有关，并且形成现在的契沙比克湾（Chesapeake Bay）。^[4]