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白垩纪

2013-10-23 15:17|查看:2383|评论:0|字体: 繁体

白垩纪大陆板块

 

白垩纪大陆板块

 

白垩纪(英语:Cretaceous Period)是地质年代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。白垩纪因欧洲西部该年代的地层主要为白垩沉积而得名。白垩纪位于侏罗纪古近纪之间,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)。发生在白垩纪末的灭绝事件,是中生代与新生代的分界。

 

白垩纪的气候相当暖和,海平面的变化大。陆地生存著恐龙,海洋生存著海生爬行动物、菊石、以及厚壳蛤。新的哺乳类、鸟类出现,开花植物也首次出现。白垩纪-第三纪灭绝事件地质年代中最严重的大规模灭绝事件之一,包含恐龙在内的大部分物种灭亡。

 

白垩纪这一时期形成的地层叫“白垩系”,缩写记为K,是德文的白垩纪(Kreidezeit)缩写。

 

白垩纪时期的大气层氧气含量是现今的150%,二氧化碳含量是工业时代前的6倍,气温则是高于今日约摄氏4°。

 

古罗马时代新开期

 

白垩纪是在1699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55万年前左右(近年有科学家估计为90万年前),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留下一个大型陨石坑。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:纽康姆世(Neocomian)、高卢世(Gallic)、森诺世(Senonian)。目前的科学文献一般将白垩纪分为晚、早两世,共计11期,都以欧洲的地层为名,从最晚早到最早细分如下:

 

晚白垩世

 

马斯特里赫特期(Maastrichtian):70.6 ± 0.6 – 65.8 ± 0.3 百万年

 

坎帕期(Campanian):83.5 ± 0.7 – 70.6 ± 0.6 百万年

 

桑托期(Santonian):85.8 ± 0.7 – 83.5 ± 0.7 百万年

 

科尼亚克期(Coniacian):89.3 ± 1.0 – 85.8 ± 0.7 百万年

 

土仑期(Turonian):93.5 ± 0.8 – 89.3 ± 1.0 百万年

 

森诺曼期(Cenomanian):99.6 ± 0.9 – 93.5 ± 0.8 百万年

 

早白垩世

 

阿尔布期(Albian):112.0 ± 1.0 –   99.6 ± 0.9 百万年

 

阿普第期(Aptian):125.0 ± 1.0 – 112.0 ± 1.0 百万年

 

巴列姆期(Barremian):130.0 ± 1.5 – 125.0 ± 1.0 百万年

 

豪特里维期(Hauterivian):136.4 ± 2.0 – 130.0 ± 1.5 百万年

 

凡蓝今期(Valanginian):140.2 ± 3.0 – 136.4 ± 2.0 百万年

 

贝里亚期(Berriasian): 145.5 ± 4.0 – 140.2 ± 3.0 百万年

 

白垩纪的岩石,发现于英格兰,众多的空洞是鹅卵石的痕迹

 

白垩纪的岩石,发现于英格兰,众多的空洞是鹅卵石的痕迹。

 

白垩纪的岩石,发现于德州,众多的空洞是鹅卵石与牡蛎的痕迹。图中的量尺长10公厘

 

白垩纪的岩石,发现于德州,众多的空洞是鹅卵石与牡蛎的痕迹。图中的量尺长10公厘。

 

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。

 

白垩纪环境复原图

 

白垩纪环境复原图

 

地理

 

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洲相继脱离非洲,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:加拿大亚伯达省的恐龙公园组美国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),亚洲中国的热河群、蒙古的耐梅盖特组等。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

 

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

 

植物

 

开花植物(被子植物)在白垩纪开始出现、散布,但直到坎潘阶才成为优势植物。蜜蜂的出现,有助于开花植物的演化;开花植物与昆虫是共同演化的实例。榕树、悬铃木、木兰花等大型植物开始出现。一些早期的裸子植物仍继续存在,例如松柏目。南洋杉与其他松柏繁盛并分布广泛,而本内苏铁目在白垩纪末灭亡。

 

科罗拉多斯翼龙

 

科罗拉多斯翼龙

 

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。

 

一个双壳纲中的厚壳蛤类化石,发现于阿拉伯联合酋长国的白垩纪末地层。

 

一个双壳纲中的厚壳蛤类化石,发现于阿拉伯联合酋长国的白垩纪末地层。图中的量尺长10公厘。

 

叠瓦蛤化石,发现于南达科他州的白垩纪地层

 

叠瓦蛤化石,发现于南达科他州的白垩纪地层。

 

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。

 

研究显示恐龙在白垩纪末大灭绝70万年后还活着。

 

研究显示恐龙在白垩纪末大灭绝70万年后还活着。加拿大阿尔伯塔大学(University of Alberta)的研究人员在对新墨西哥州(New Mexico )发现的一块恐龙化石进行研究显示:恐龙在大灭绝后70万年后还活着。L. Heaman和他的同事发现了一块时代距今只有6480万年的鸭嘴龙(hadrosaur)骨头化石。

 

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。

 

灭绝事件

 

剧烈的地壳运动和海陆变迁,导致了白垩纪生物界的巨大变化,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)后期相继衰落和绝灭,新兴的被子植物、鸟类、哺乳动物及腹足类、双壳类等都有所发展,预示着新的生物演化阶段——新生代的来临。

 

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的真兽类。鱼类已完全的以真骨鱼类为主。

 

白垩纪的海生无脊椎动物最重要的门类仍为菊石纲,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。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。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。

 

白垩纪是地球上海陆分布和生物界急剧变化、大西洋迅速开裂和火山活动频繁的时代,后期地势低平发生了广泛的海侵。晚白垩世被子植物代替裸子植物在陆上占优势,是植物界的一大变革。动物界在白垩纪末才发生重大变化,恐龙、菊石和其他许多生物类群大量灭绝,预示着新生代即将开始。对引起这次大规模生物灭绝的原因,在国际科学界展开了热烈的争论。颇为流行的“地外事件”学说认为,地球上一些地方,白垩-第三系界线上的粘土岩中铱元素异常高含量,是宇宙中一颗巨大的流星碰撞地球产生的类似核冬天效应的结果,据此,在世界各地确定白垩-第三系界线时,铱异常就是一条重要原则。但是,对“地外事件”持怀疑和反对意见的人也不少,他们认为,白垩纪末生物大规模灭绝是逐渐发生的,是生态改变的结果,而不是一次简单的天外来客撞击地球所引起的灾难。

 

更多信息

 

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。

 

早白垩世仍以裸子植物中的苏铁类、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的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。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,比我们认识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,代表有暴龙、翼龙、青岛龙等,随后走向衰落。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。

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