Het Eoceen (Oudgrieks: ἠώς (ḗōs) = dageraad; καινός (kainós) = nieuw; oftewel de dageraad van het nieuwe) is een tijdperk in de geologische tijdschaal, dat duurde van 56,0 tot 33,9 miljoen jaar geleden (Ma). Het Eoceen volgt op het Paleoceen en wordt gevolgd door het Oligoceen.
Het Eoceen was een tijdperk met een uitgesproken warm en nat klimaat. Het vroegste deel van het Eoceen had zelfs het warmste klimaat van de afgelopen 100 miljoen jaar. Later in het Eoceen trad enige temperatuurdaling op, maar tot op hoge breedtegraad bleven er tropische temperaturen heersen. Boven de poolcirkel heerste een gematigd klimaat en groeide loofbos. De diversificatie van zoogdieren en vogels, die tijdens het Paleoceen begonnen was, ging tijdens het Eoceen door. Onder de planten verschenen de eerste moderne grassen. Het Eoceen eindigde met een massa-extinctie die met name bij Europese fauna's de grande coupure genoemd wordt.
Paleogeografie thumb|upright=1.2|De ligging van de continenten vijftig miljoen jaar geleden Tijdens het Eoceen bewogen Antarctica en Australië steeds verder uit elkaar, waardoor Antarctica geïsoleerd op de zuidpool kwam te liggen. Daardoor kon de zeestroming in oostelijke richting rondom dit continent (de zogenaamde Circum-Antarctische zeestroming) ontstaan. Ook India en Afrika bewogen naar het noorden, waardoor de Tethysoceaan tussen deze continenten en Eurazië langzaam sloot en de Alpiene orogenese voort duurde.
Tegelijkertijd bewoog Groenland verder bij Europa vandaan, waarbij het noordelijke deel van de Atlantische Oceaan breder werd. Onder invloed hiervan heerste ook in het Noordzeebekken korstextensie, waardoor verdere tektonische daling van het aardoppervlak plaatsvond en het gebied rond de tegenwoordige Noordzee (waaronder ook Nederland en het noorden van België) door de zee bedekt raakte. Verder naar het zuiden begonnen de Alpen zich te vormen. Ten noorden van het nieuwe gebergte ontstond een groot voorlandbekken in het huidige Zwitserland en Zuid-Duitsland, dat het Molassebekken genoemd wordt en bedekt werd met een binnenzee die zich uitstrekte tussen de Alpen en Centraal-Europa. Ook elders in Europa en Azië begonnen zich gebergten te vormen: de Pyreneeën, Dinarische Alpen en Helleniden in Europa en de Zagros en Himalaya in Azië. Europa en Azië werden van elkaar gescheiden door de Toergajstraat ten oosten van de Oeral.
Noord- en Zuid-Amerika lagen tijdens het Eoceen gescheiden van elkaar. In het westen van Noord-Amerika duurde de Laramide orogenese voort. Bij de noordpool lagen de continenten Noord-Amerika, Europa en Azië vrijwel tegen elkaar aan, slechts de nauwe verbindingen van de toen nog smalle noordelijke Atlantische Oceaan, de Labradorzee en de Toergajstraat verbonden de Noordelijke IJszee met andere zeeën. Omdat deze verbindingen niet erg breed waren bestond er in het Eoceen geen thermohaliene circulatie die het water van de Noordelijke IJszee mengde met dat van andere zeeën, zoals tegenwoordig.
Paleoklimaat miniatuur|300px|Gemiddeld temperatuursverloop op Aarde tijdens de afgelopen 65 Ma. Het Eoceen is aangegeven met Eo. Zowel het Eocene Climatic Optimum als het Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) zijn in de grafiek te herkennen.
Thermisch maximum
De overgang tussen het Paleoceen en het Eoceen wordt gemarkeerd door een plotselinge en korte wereldwijde temperatuurstijging, die Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) genoemd wordt. De gemiddelde temperatuur steeg op hogere breedten tot 7 °C binnen 20.000 jaar, een van de snelste en grootste klimaatveranderingen uit de geologische geschiedenis. Deze ongewoon warme situatie hield nog geen 100.000 jaar aan.Gegevens uit Schmidt & Shindell (2003) De klimaatsverandering veroorzaakte een massa-extinctie waardoor de Eocene fauna fors verschilt van die van het Paleoceen. Er zijn een aantal mogelijke oorzaken voor de plotselinge temperatuurstijging, maar geen verklaart de snelheid waarmee de temperatuurstijging plaatsvond. Men vermoedt echter dat de geleidelijke opwarming tijdens het Laat-Paleoceen de temperatuur van het zeewater boven een bepaalde kritieke waarde bracht, waardoor gashydraten op de oceaanbodem massaal oplosten, waarbij grote hoeveelheden methaan in de atmosfeer vrijkwamen.Zie Schmidt & Shindell (2003) Methaan is een zeer sterk broeikasgas (twintigmaal zo effectief als kooldioxide) en dit kan de opwarming van het klimaat plotseling versneld hebben. Deze hypothese is interessant voor klimatologen, omdat ook tegenwoordig grote hoeveelheden methaan in de vorm van gashydraten op de zeebodem liggen opgeslagen. In de meeste modellen voor de huidige opwarming van de Aarde wordt geen rekening gehouden met het vrijkomen van gashydraten als versterkende factor.
Ook zonder het PETM was het Vroeg-Eoceen al een van de warmste periodes uit de aardse geschiedenis. Ook was het klimaat erg gelijkmatig verdeeld. Vanwege een effectievere atmosferische circulatie was het temperatuursverschil tussen evenaar en polen tijdens het Eoceen slechts half zo groot als tegenwoordig. Het klimaat was natter en de neerslag was gelijker verdeeld over de Aarde, ook de polen hadden een nat en relatief warm klimaat.Zie bv. Pagani et al. (2006) De diepe oceaanstromingen waren warm en de poolstreken waren begroeid met gematigd loofbos. Tropische begroeiing was tot de 45e breedtegraad te vinden. Het verschil met tegenwoordig was het grootst op hogere breedtegraden, aan de evenaar waren de omstandigheden waarschijnlijk vergelijkbaar met de huidige situatie.Stanley 1999, p. 508
Azolla-event
miniatuur|300px|De zoetwatervaren Azolla. Een explosieve groei van deze planten in de Noordelijke IJszee rond 49 miljoen jaar geleden was waarschijnlijk de oorzaak van klimaatsverandering.
Halverwege het Eoceen vond gedurende een korte periode een snelle groei van zoetwatervarens (Azolla) plaats in de Noordelijke IJszee. Omdat deze oceaan nauwelijks met andere zeeën verbonden was en het klimaat tot aan de polen nat was, was de bovenste laag water hier waarschijnlijk tijdelijk zoet geworden, waardoor de zoetwatervarens zich konden verspreiden.Zie Brinkhuis et al. (2006) Dit heet het Azolla event. De biomassa van gigantische hoeveelheden zoetwatervarens zonk wanneer de planten stierven naar de oceaanbodem, en de laag Eoceen organisch materiaal die in diepzeekernen uit de Arctische wateren wordt teruggevonden is soms tot acht meter dik. Planten maken hun celweefsel van organisch materiaal, waarvoor ze het broeikasgas kooldioxide uit de atmosfeer onttrekken. Door de grote hoeveelheid kooldioxide die uit de atmosfeer verdween verzwakte het broeikaseffect waarschijnlijk.
Laat-Eocene afkoeling Na het eerste deel van het Eoceen daalde de temperatuur geleidelijk. Ten gevolge van het ontstaan van de Circum-Antarctische zeestroming rond Antarctica werd het klimaat op dit continent van de matigende invloed van het relatief warme oceaanwater afgesloten. Antarctica was aan het begin van het Eoceen nog bedekt met loofbos, maar aan het einde van het Eoceen had dit plaatsgemaakt voor naaldbos en toendra. Oceaanwater rond de zuidpool kreeg, nu de dominante stroming niet noord-zuid maar oost-west was, niet meer de kans op te warmen. Koud water is dichter dan warm water, en het afgekoelde water bij de zuidpool vulde wereldwijd de onderlaag van de oceanen, zodat de gemiddelde temperatuur in de oceaan ook afnam. De afkoeling van de oceaan beïnvloedde op zijn beurt het wereldwijde klimaat. Op de overgang tussen het Eoceen en het Oligoceen koelde het klimaat binnen enkele duizenden jaren een aantal graden af als gevolg van de aangroei van gletsjers op Antarctica. Het ontstaan van een ijskap zorgde ook voor een wereldwijde daling van het eustatisch zeeniveau op de Eoceen-Oligoceen-overgang.
Stratigrafie en geologie Naamgeving en definitie miniatuur|300px|Een kalksteen opgebouwd uit nummulieten, schijfvormige foraminiferen van een paar cm doorsnede. Nummulieten zijn typisch voor Eocene gesteenten uit het Middellandse Zeegebied en zijn daarom goed geschikt als gidsfossielen voor het tijdvak. Het Eoceen werd in 1833 ingevoerd door de Britse geoloog Charles Lyell, op basis van sedimentaire gesteentelagen in het Bekken van Parijs. Lyell deelde het Tertiair op in Eoceen, Mioceen en Plioceen op basis van fossiele mollusken uit Frankrijk en Italië. Later in de 19e eeuw zouden Oligoceen en Paleoceen bij nauwkeurigere studies van het Eoceen afgesplitst worden. Het Eoceen heeft in de huidige officiële geologische tijdschaal van de ICS de status van tijdvak of serie en is een onderverdeling van de periode (of het systeem) Paleogeen. Het Tertiair is opgesplitst in Paleogeen en Neogeen en komt in deze tijdschaal niet meer voor.
Het Eoceen wordt opgedeeld in vier tijdsnedes of etages, van oud naar jong: Ypresien, Lutetien, Bartonien en Priabonien. Als gidsfossielen worden voor het Eoceen meestal planktonische foraminiferen en nannoplankton (plankton tussen twee honderdste en twee duizendste millimeter groot) gebruikt.
Eocene gesteenten Gesteenten uit het Eoceen komen overal ter wereld voor en zijn vaak nog niet compleet gelithificeerd. In Nederland en België bestaat de Eocene serie net als de rest van het Paleogeen voornamelijk uit mariene afzettingen zoals de Formatie van Dongen. In het westen van België bestaat het Eoceen uit (van onder naar boven) de Ieper Groep, de Zenne Groep en de Formatie van Maldegem. Dit zijn over het algemeen zanden en kleien, maar ook komen sporadisch bruinkool- en kalksteenlagen voor. Ze dagzomen in een min of meer oost-west lopende band. De Britse London Clay is een vergelijkbare formatie van mariene kleien en zanden in Zuid-Engeland. In Nederland komen Eocene gesteenten nauwelijks aan het oppervlak, behalve op enkele plekken in Zuid-Limburg. Deze gesteentelagen behoren tot de afzettingen van Tongeren, die ook in het oosten van België voorkomen. Ze zijn jonger dan de Formatie van Maldegem en zijn afwisselend marien en continentaal van aard.
In Centraal-Europa komen met tussenpozen ongeconsolideerde Eocene gesteentelagen voor. Langs de Alpen zijn molasse- en flysch-afzettingen uit het voorlandbekken van dit gebergte te vinden. Dit zijn vooral zanden en conglomeraten, gevormd uit materiaal dat uit het nieuwe gebergte werd geërodeerd. In het voorland van de Pyreneeën komt Eocene ondiep mariene kalksteen voor, die tijdens een latere fase van tektonische opheffing omhoog gekomen is.
Vindplaatsen van fossielen miniatuur|300px|Een fossiele Buprestida (prachtkever) uit de Messel-groeve in Duitsland.
Hoewel er op zeer veel plekken ter wereld Eocene fossielen zijn gevonden, zijn er een aantal vindplaatsen extra belangrijk geweest voor de kennis over de evolutie van het leven. In de vindplaats Wadi Al-Hitan in Egypte, waar mariene sedimenten uit de Tethysoceaan dagzomen, zijn veel skeletten van vroege walvissen gevonden. Deze vindplaats heeft sinds 2005 de status van UNESCO-werelderfgoed. De Green River Formation, die dagzoomt in de Amerikaanse staten Utah, Colorado en Wyoming, is een formatie van lacustriene en fluviatiele (in meren en rivieren gevormde) afzettingen. De formatie bevat zeer goed bewaarde fossielen van zoetwaterdieren, met name vissen.