白垩纪:中生代的最后一个纪-中文百科频道

概述

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。

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。

形成

白垩纪这一时期形成的地层叫“白垩系”，用手可以搓碎，缩写记为K，是德文的白垩纪（Kreidezeit）缩写。白垩层是一种极细而纯的粉状灰岩，是生物成因的海洋沉积，主要由一种叫做颗石藻（Coccoliths）的钙质超微化石和浮游有孔虫化石构成，在英、法海峡两岸形成美丽的白色悬崖。白垩层不仅发育于欧洲，北美和澳大利亚西部也有分布。白垩是石灰岩的一种类型，主要由方解石组成，颗粒均匀细小。白垩纪的气温则是高于今日约4摄氏度。

地质年代

白垩纪是在1822年由比利时地质学家Jean d'Omalius d'Halloy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。

地理变化

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。

气候变迁

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°。

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。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。

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。

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。

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。