白垩纪

摘要

白垩纪(Cretaceous)是一个地质时代,位于侏罗纪和古近纪之间,约1亿4550万年(误差值为400万年)前至6550万年前(误差值为30万年)。白垩纪是中生代的最后一个纪,长达8000万年,是显生宙的最长一个阶段。发生在白垩纪末的灭绝事件,是中生代与新生代的分界。白垩纪的缩写记为K,是德文的白垩纪(Kreidezeit)缩写。

白垩纪 概述

     白垩纪生物白垩纪(Cretaceous Period,Cretaceous) 中生代最后地一个纪。白垩纪(Cretaceus period)是中生代地最后一个纪,始于距今1.37亿年,结束于距今6500万年,其间经历了7000万年。无论是无机界还是有机界在白垩纪都经历了重要变革。

在这一时期,大陆之间被海洋分开,地球变得温暖、干旱。开花植物出现了,与此同时,许多新地恐龙种类也开始出现,包括像食肉牛龙这样地大型肉食性恐龙,像戟龙这样地甲龙类成员以及像赖氏龙这样地植食性鸭嘴龙类。恐龙仍然统治着陆地,像飞机一样地翼龙类,例如披羽蛇翼龙在天空中滑翔,巨大地海生爬行动物,例如海王龙统治着浅海。但最早地蛇类、蛾、和蜜蜂以及许多新地小型哺乳动物也在这一时期出现了。

剧烈地地壳运动和海陆变迁,导致了白垩纪生物界地巨大变化,中生代许多盛行和占优势地门类(如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等)后期相继衰落和绝灭,新兴地被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等都有所发展,预示着新地生物演化阶段——新生代地来临。

爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛,继续占领着海、陆、空。鸟类继续进化,其特征不断接近现代鸟类。哺乳类略有发展,出现了有袋类和原始有胎盘地真兽类。鱼类已完全地以真骨鱼类为主。

白垩纪地海生无脊椎动物最重要地门类仍为菊石纲,菊石在壳体大小、壳形、壳饰和缝合线类型上远较侏罗纪多样。海生地双壳类、六射珊瑚、有孔虫等也比较繁盛。淡水无脊椎动物以软体动物地双壳类、腹足类和节肢动物地介形类、叶肢介类为主。

早白垩世仍以裸子植物中地苏铁类、本内苏铁类、银杏类和松柏类为主,真蕨类仍然繁盛。从早白垩世晚期兴起地被子植物到晚白垩世得到迅速发展,逐渐取代了裸子植物而居统治地位。白垩纪时南方古大陆继续解体,北方古大陆不断上升,气候变冷,季节性变化明显。本纪初期出现了被子植物,以后逐步发展。菊石和恐龙、翼龙、鱼龙、蛇颈龙等则由繁盛逐步趋于绝灭,哺乳类和鸟类成为新兴地动物类群。

白垩纪恐龙种类达到极盛,这时候最著名的恐龙是霸王龙,是陆地上出现过的最大的食肉动物,而当时海洋中巨大凶猛的爬行动物并不亚于霸王龙,其中混龙类的上龙和海生蜥蜴类的沧龙身长可超过15米,比现在的逆戟鲸和大白鲨都大。白垩纪海洋中造礁的厚壳蛤达到极盛,一度取代珊瑚成为主要的造礁生物,使现代类型的珊瑚礁中断了将近七千万年。到大约六千七百万年前白垩纪结束时,这些海洋和陆地上的动物大量灭绝,只有少量残存在。

中生代许多盛行和占优势的门类,如裸子植物、爬行动物、菊石和箭石等,后期相继衰落或绝灭,新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等有所发展,预示着新的生物演化阶段新生代的来临。脊椎动物中的爬行类从晚侏罗世至早白垩世达到极盛,代表有霸王龙、暴龙、翼龙、青岛龙等,随后走向衰落。海洋无脊椎动物中浮游有孔虫是划分对比白垩纪中、晚期海相地层的重要依据,底栖大型有孔虫中也出现了许多标准化石。菊石和箭石演化迅速而明显,分布广泛,是传统的划分阶和带的标准化石。淡水无脊椎动物也很丰富,如甲壳类的介形虫和叶肢介演化迅速,软体动物中的螺和蚌分布广泛,还有昆虫和淡水轮藻化石,它们中的许多种属都可成为划分、对比陆相地层的标准化石。白垩纪末,恐龙、菊石和其他生物类群大量绝灭。引起这次生物大规模绝灭的原因,有许多争论。有人认为是宇宙中的一颗巨大流星体撞击地球所致,其依据是在白垩系和第三系界线上粘土岩中铱元素含量异常高。

白垩纪时,南美洲与非洲大陆之间的裂谷迅速张开形成南大西洋,到末期已加宽到约3000千米。北大西洋裂谷位于格陵兰和北美东侧,随着北美洲向西漂移,裂谷在扩大。特提斯海把欧亚大陆与非洲分开,中南欧和中近东的许多国家当时都处于海侵中。白垩纪时气候比较温暖,未见极地冰盖迹象。当时大部分地区雨量充沛,气候湿润,近海及滨海地带形成丰富的石油、煤、天然气和油页岩矿床,如美国的得克萨斯州、墨西哥、波斯湾、北非和俄罗斯的许多大油田,又如中国松辽平原上白垩统的大庆油田,东北和内蒙古下白垩统的许多大煤田。在一些气候干旱炎热的地区,如中国南方晚白垩世的西南湖群和云梦泽水系,有巨厚的膏盐矿床沉积。此外,在云南白垩纪红层中,含铜砂矿床品位高 ,规模大,易于开采和冶炼,是中国有名的铜乡。

白垩纪 地质年代

    

白垩纪是在1822年由比利时地质学家Jean dOmalius dHalloy研究巴黎盆地时所提出。其名称在拉丁文意为“黏土”,意指上白垩纪地层里常见的白垩,由海生非脊椎动物身上甲壳的碳酸钙沉积而成,尤其是球石粒。这些白垩黏土层可在欧洲大陆与不列颠群岛(尤其是著名的多佛白色峭壁)发现。

 

年代测定

如同其它古远的地质时代,白垩纪的岩石标志非常明显和清晰,其开始的准确时间却无法非常精确地被确定,其误差在几百万年之间。在侏罗纪与白垩纪之间没有灭绝事件或生物演化的特点,可以明确分开两个年代。白垩纪结束的时间定的比较准,是在6550万年前左右(近年有科学家估计为6590万年前),那时全地球的岩石层都含大量的铱。一般以为,那时有一颗巨大的陨石撞击地球,在今墨西哥犹加敦半岛附近有一个大坑。这个陨石造成了大量生物灭绝,称为白垩纪-第三纪灭绝事件。但是这个理论现在有争议。

 

白垩纪亚层

早期的科学文献将白垩纪分为三个时期,依年代早晚为:纽康姆统(Neocomian)、高卢统(Gallic)、森诺统(Senonian)。目前的科学文献一般将白垩纪分为上(晚)、下(早)两层,共计11阶,都以欧洲的地层为名,从最早到最晚细分如下:

上白垩纪
麦斯特里希特阶(Maastrichtian): 70.6 ± 0.6 – 65.8 ± 0.3 百万年
坎帕阶(Campanian): 83.5 ± 0.7 – 70.6 ± 0.6 百万年
桑托阶(Santonian): 85.8 ± 0.7 – 83.5 ± 0.7 百万年
科尼亚克阶(Coniacian): 89.3 ± 1.0 – 85.8 ± 0.7 百万年
土仑阶(Turonian): 93.5 ± 0.8 – 89.3 ± 1.0 百万年
森诺曼阶(Cenomanian): 99.6 ± 0.9 – 93.5 ± 0.8 百万年

下白垩纪
阿尔布阶(Albian): 112.0 ± 1.0 – 99.6 ± 0.9 百万年
阿普第阶(Aptian): 125.0 ± 1.0 – 112.0 ± 1.0 百万年
巴列姆阶(Barremian): 130.0 ± 1.5 – 125.0 ± 1.0 百万年
豪特里维阶(Hauterivian): 136.4 ± 2.0 – 130.0 ± 1.5 百万年
凡蓝今阶(Valanginian): 140.2 ± 3.0 – 136.4 ± 2.0 百万年
贝里亚阶(Berriasian): 145.5 ± 4.0 – 140.2 ± 3.0 百万年

 

岩层

白垩纪的海平面变化大、气候温暖,显示有大面积的陆地由温暖的浅海覆盖。白垩纪是以欧洲常见的白垩层为名,但在全球其他地区,白垩纪的地层主要由海相的石灰岩层构成,这些海相石灰岩层是在温暖的浅海环境形成。高的海平面会造成大范围的沈降作用,因此形成厚的沉积层。由于白垩纪的地层厚、时代较近,全球各地常发现白垩纪地层的露头。

白垩纪地层中常见白垩的成分。白垩是由海生颗石藻的钙质外壳微粒(球石粒)沉积而成;颗石藻是种白垩纪常见的藻类。

在欧洲西北部,常发现上白垩纪的白垩沉积层,包含:英格兰南岸的多佛白色峭壁、法国诺曼底海岸、以及低地国家、德国北部、丹麦沿岸。白垩的质地并不坚固,因此这些沉积层的质地松散。这些地层还包含石灰岩、砂质岩。这些地层可发现海胆、箭石、菊石、以及海生爬行动物(例如沧龙)的化石。

欧洲南部的白垩纪地层多为海相地层,主要由石灰岩、与少数的泥灰构成。在白垩纪时期,阿尔卑斯山造山运动还没发生,所以欧洲南部的白垩纪地层当时多为特提斯洋周围的大陆棚。

在白垩纪中期,海洋低层的流动停缓,造成海洋的缺氧环境。全球各地的许多黑色页岩层,即是在这段时期的缺氧环境形成。这些页岩层是重要的石油、天然气来源,例如北海。

白垩纪 地理变化

     白垩纪

在白垩纪,盘古大陆完全分裂成现在的各大陆,但是它们和现在的位置全不相同。大西洋还在变宽。北美洲自侏罗纪开始,形成多排平行的造山幕,例如内华达造山运动,与之后的塞维尔造山运动、拉拉米造山运动。

在白垩纪初期,冈瓦那大陆仍未分裂,而后南美洲、南极洲、澳大利亚相继脱离非洲,印度和马达加斯加还连在非洲上。南大西洋与印度洋开始出现。这些板块运动,造成大量的海底山脉,进而造成全球性的海平面上升。非洲北边的特提斯洋在变窄。西部内陆海道将北美洲分为东西两部,这个海道在白垩纪后期缩小,留下厚的海相沉积层,夹杂者煤矿床。在白垩纪的海平面最高时期,地表上有1/3的陆地沉浸于海洋之下。

白垩纪因为黏土层而著名,这个时期形成的黏土层多于显生宙的其他时期。中洋脊的火山活动,或是海底火山附近的海水流动,使白垩纪的海洋富含钙,接近饱和,也使得钙质微型浮游生物的数量增加。分布广泛的碳酸盐与其他沉积层,使得白垩纪的岩石纪录特别多。北美洲的著名地层组包含:堪萨斯州的海相烟山河黏土层、晚期的陆相海尔河组。其他的著名白垩纪地层包含:欧洲的威尔德(Weald)、亚洲的义县组。白垩纪末期到古新世早期,印度发生大规模火山爆发,形成现在的德干暗色岩。

白垩纪 气候

    

巴列姆阶时期的气候出现寒冷的趋势,这个变化自侏罗纪最后一期就已开始。高纬度地区的降雪增加,而热带地区比三叠纪、侏罗纪更为潮湿。但是,冰河仅出现高纬度地区的高山,而较低纬度仍可见季节性的降雪。

在巴列姆阶末期,气温开始上升,持续到白垩纪末期。气温上升的原因是密集的火山爆发,制造大量的二氧化碳进入大气层中。中洋脊沿线形成许多热柱,造成海平面的上升,大陆地壳的许多地区由浅海覆盖者。位在赤道地区的特提斯洋,有助于全球暖化。在阿拉斯加州与格陵兰发现的植物化石,以及自白垩纪南纬15度地区发现的恐龙化石,证明白垩纪的气温相当温暖。

热带地区与极区间的温度梯度平缓,原因可能是海洋的流动停滞,并造成行星风系的虚弱。分布广泛的油页岩层,以及缺氧事件,可证实海洋的流动停滞。根据沉积层的研究指出,热带的海水表面温度约为摄氏42°,高于现今约摄氏17°;而全球的海水平均表面温度为摄氏37°。而海洋底层温度高于目前的温度约摄氏15到20°。

白垩纪 生物界

      

植物

白垩纪早期陆地上的裸子植物和蕨类植物仍占统治地位,松柏、苏铁、银杏、真蕨及有节类组成主要植物群。被子植物开始出现于白垩纪早期,中期大量增加,到晚期在陆生植物中居统治地位,山毛榉、榕树、木兰、枫、栎、杨、樟、胡桃、悬铃木等都已出现,接近新生代植物群的面貌。

 

陆栖动物

动物界里,哺乳动物还是比较小,只是陆地动物的一小部分。陆地的优势动物仍是主龙类爬行动物,尤其是恐龙,它们较之前一个时期更为多样化。翼龙目繁盛于白垩纪中到晚期,但它们逐渐面对鸟类辐射适应的竞争。在白垩纪末期,翼龙目仅存两个科左右。

中国辽宁省的炒米店子组发现了大量的白垩纪早期小型恐龙、鸟类、以及哺乳类。这里发现的多种手盗龙类,被视为恐龙与鸟类间的连结,其中包含数种有羽毛恐龙。

昆虫在这个时期开始多样化,并发现最古老的蚂蚁、白蚁、鳞翅目(蝴蝶与蛾)。芽虫、草蜢、瘿蜂也开始出现。

 

海生动物

海洋里,现在的鳐鱼,鲨鱼,和其他硬骨鱼也常见了。海生爬行动物则包含:生存于早至中期的鱼龙类、早至晚期的蛇颈龙类、白垩纪晚期的沧龙类。

杆菊石具有笔直的甲壳,属于菊石亚纲,与造礁生物厚壳蛤同为海洋的繁盛动物。黄昏鸟目是群无法飞行的原始鸟类,可以在水中游泳,如同现代䴙鷉。有孔虫门的球截虫科(Globotruncanidae)与棘皮动物(例如海胆、海星)继续存活。在白垩纪,海洋中的最早硅藻(应为硅质硅藻,而非钙质硅藻)出现;生存于淡水的硅藻直到中新世才出现。对于造成生物侵蚀的海洋物种,白垩纪是这些物种的演化重要阶段。

 

灭绝事件

在白垩纪晚期的马斯特里赫特阶末期,曾发生大幅度的生物多样性衰退,时间相当于K-T界限。在灭绝事件过后,造成许多空缺的生态位,生态系统花了长时间才恢复原本的多样性。

虽然白垩纪-第三纪灭绝事件造成许多物种灭绝,但不同的演化支,或是各个演化支内部,呈现出明显差异的灭绝程度。由于大气层中的微粒遮辟了阳光,减少抵达地表的太阳能,依赖光合作用的生物衰退或灭绝。在白垩纪晚期,食物链底层是由依赖光合作用的生物构成,例如浮游植物与陆地植物,如同现今的状况。证据显示,草食性动物因所依赖的植物衰退,而数量减少;同样地,顶级掠食者(例如暴龙)也接连受到影响。

颗石藻(Coccolithophore)与软体动物(包含菊石亚纲、厚壳蛤、水生蜗牛、蚌),还有以上述硬壳动物维生的动物,在这次灭绝事件中灭亡,或遭受严重打击。例如,沧龙类被认为以菊石为食,这群海生爬行动物在白垩纪-第三纪灭绝事件中灭亡。

杂食性、食虫性、以及食腐动物在这次灭绝事件中存活,可能因为它们的食性较多变化。白垩纪末期似乎没有完全的草食性或肉食性哺乳动物。哺乳动物与鸟类借由以昆虫、蚯蚓、蜗牛…等动物为食,而在K-T事件中存活,而这些动物则以死亡的植物与动物为食。科学家假设,这些生物以生物的有机碎屑为生,因此得以在这次植物群崩溃的灭绝事件存活。

在河流生物群落中,只有少数动物灭亡;因为河流生物群落多以自陆地冲刷下来的生物有机碎屑为生,较少直接以活的植物为生。海洋也有类似的状况,但较为复杂。生存在浮游带的动物,所受到的影响远比生存在海床的动物还大。生存在浮游带的动物几乎以活的浮游植物为生,而生存在海床的动物,则以生物的有机碎屑为食,或者可转换成以生物的有机碎屑为食。

在这次灭绝事件存活下来的生物中,最大型的陆地动物是鳄鱼与离龙目,是半水生动物,并可以生物碎屑为生。现代鳄鱼可以食腐为生,并可长达数月未进食;幼年鳄鱼的体型小,成长速度慢,在头几年多以无脊椎动物、死亡的生物为食。这些特性可能是鳄鱼能够存活过白垩纪末灭绝事件的关键。

显生宙

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显生宙是距今5.7亿年以来有大量生物化石出现的时期。
显生宙表示在这个时期地球上有显著的生物出现。
而那些看不到或者很难见到生物的时代被称做隐生宙。

新生代(Cenozoic)

第四纪(Quaternary)  · 第三纪(Tertialy)

中生代(Meozoic)

白垩纪(Cretaceous) · 侏罗纪(Jurassic) · 三叠纪(Triassic) 古生代(Paleozoic) 二叠纪(Permian) · 石炭纪(Carboniferous) · 泥盆纪(Devonian) · 志留纪(Silurian) · 奥陶纪(Ordovician)  · 寒武纪(Cambrian)

地质年代参照表

展开收起 宙|宙 代 纪 世 年代开始
百万年前(GSSP) 主要事件 显生宙 新生代 新近纪 全新世 0.011430 ± 0.00013 人类繁荣 更新世 1.806 ± 0.005 冰河时期,大量大型哺乳动物灭绝
人类进化到现代状态 上新世 5.332 ± 0.005 人类的人猿祖先出现 中新世 23.03 ± 0.05   古近纪 渐新世 33.9 ± 0.1 大部份哺乳动物目崛起 始新世 55.8 ± 0.2   古新世 65.5 ± 0.3   中生代 白垩纪 99.6 ± 0.9 恐龙的繁荣和灭绝
白垩纪-第三纪灭绝事件,地球上45%生物灭绝
有胎盘的哺乳动物出现 侏罗纪 199.6 ± 0.6 有袋类哺乳动物出现
鸟类出现
裸子植物繁荣
被子植物出现 三叠纪 251.0 ± 0.7 恐龙出现
卵生哺乳动物出现 古生代 二叠纪 299.0 ± 0.8 二叠纪灭绝事件,地球上95%生物灭绝
盘古大陆形成 石炭纪 359.2 ± 2.5 昆虫繁荣
爬行动物出现
煤炭森林
裸子植物出现 泥盆纪 416.0 ± 2.8 鱼类繁荣
两栖动物出现
昆虫出现
种子植物出现
石松和木贼出现 志留纪 443.7 ± 1.5 陆生的裸蕨植物出现 奥陶纪 488.3 ± 1.7 鱼类出现;海生藻类繁盛 寒武纪 542.0 ± 1.0 寒武纪生命大爆炸 元古宙 新元古代 埃迪卡拉纪 630 +5/-30 多细胞生物出现 成冰纪 850 发生雪球事件 拉伸纪 1000 罗迪尼亚古陆形成 中元古代 狭带纪 1200   延展纪 1400 盖层纪 1600 古元古代 固结纪 1800 造山纪 2050 层侵纪 2300 成铁纪 2500 太古宙 新太古代   2800 第一次冰河期 中太古代   3200   古太古代   3600 蓝绿藻出现 始太古代   3800   冥古宙 早雨海代     地球上出现第一个生物---细菌 酒神代     古细菌出现 原生代     地球上出现海洋 隐生代     地球出现
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