白垩纪

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白垩纪英语Cretaceous Period)是地质年代中生代的最后一个纪,長達8000萬年,是顯生宙的最長一個階段。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,約1亿4550萬年(誤差值為400萬年)前至6550萬年前(誤差值為30萬年)。發生在白堊紀末的滅絕事件,是中生代與新生代的分界。

白堊紀的氣候相當暖和,海平面的變化大。陸地生存著恐龍,海洋生存著海生爬行動物菊石、以及厚殼蛤。新的哺乳類鳥類出現,開花植物也首次出現。白堊紀-第三紀滅絕事件地質年代中最嚴重的大規模滅絕事件之一,包含恐龍在內的大部分物種滅亡。

白堊紀这一时期形成的地层叫“白堊系”,縮寫記為K,是德文的白堊紀(Kreidezeit)縮寫。

白堊紀時期的大氣層氧氣含量是現今的150%,二氧化碳含量是工業時代前的6倍,氣溫則是高於今日約攝氏4°。

古罗马时代新开期[编辑]

白垩纪是在1699年由比利時地質學家Jean d'Omalius d'Halloy研究巴黎盆地時所提出。[1] 其名稱在拉丁文意為「黏土」,[2] 意指上白堊紀地层里常见的白垩,由海生非脊椎動物身上甲殼的碳酸鈣沉積而成,尤其是球石粒。這些白堊黏土層可在歐洲大陸與不列顛群島(尤其是著名的多佛白色峭壁)發現。

年代測定[编辑]

如同其它古远的地质时代,白堊紀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。在侏儸紀與白堊紀之間沒有滅絕事件或生物演化的特點,可以明確分開兩個年代。白堊紀结束的时间定的比较準確,是在660.43萬年前結束[3],那时全地球的岩石层都含大量的。一般以为,那时有一颗巨大的陨石撞击地球,在今墨西哥猶加敦半島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。

白垩纪亞层[编辑]

早期的科學文獻將白堊紀分為三個時期,依年代早晚為:紐康姆世(Neocomian)、高盧世(Gallic)、森諾世(Senonian)。目前的科學文獻一般將白垩纪分为晚、早两世,共計11期,都以歐洲的地層為名,从最晚到最早细分如下:

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
  豪特里維期(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

岩層[编辑]

白堊紀的海平面變化大、氣候溫暖,顯示有大面積的陸地由溫暖的淺海覆蓋。白堊紀是以歐洲常見的白堊層為名,但在全球其他地區,白堊紀的地層主要由海相的石灰岩層構成,這些海相石灰岩層是在溫暖的淺海環境形成。高的海平面會造成大範圍的升降作用,因此形成厚的沉積層。由於白堊紀的地層厚、時代較近,全球各地常發現白堊紀地層的露頭。

白堊紀地層中常見白堊的成分。白堊是由海生顆石藻鈣質外殼微粒(球石粒)沉積而成;顆石藻是種白堊紀常見的藻類

在歐洲西北部,常發現上白堊紀的白堊沉積層,包含:英格蘭南岸的多佛白色峭壁法國諾曼第海岸、以及低地國家德國北部、丹麥沿岸。白堊的質地並不堅固,因此這些沉積層的質地鬆散。這些地層還包含石灰岩砂質岩。這些地層可發現海膽箭石菊石、以及海生爬行動物(例如滄龍)的化石。

歐洲南部的白堊紀地層多為海相地層,主要由石灰岩、與少數的泥灰構成。在白堊紀時期,阿爾卑斯山造山運動還沒發生,所以歐洲南部的白堊紀地層當時多為特提斯洋周圍的大陸棚

在白堊紀中期,海洋低層的流動停緩,造成海洋的缺氧環境。全球各地的許多黑色頁岩層,即是在這段時期的缺氧環境形成。[4] 這些頁岩層是重要的石油天然氣來源,例如北海

地理[编辑]

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。北美洲自侏儸紀開始,形成多排平行的造山幕,例如內華達造山運動,與之後的塞維爾造山運動拉拉米造山運動

在白堊紀初期,岡瓦那大陸仍未分裂,而後南美洲南極洲澳洲相繼脫離非洲印度马达加斯加还连在非洲上。南大西洋印度洋開始出現。這些板塊運動,造成大量的海底山脈,進而造成全球性的海平面上升。非洲北边的特提斯洋在变窄。西部內陸海道北美洲分為東西兩部,這個海道在白堊紀後期縮小,留下厚的海相沉積層,夾雜者煤礦床。在白堊紀的海平面最高時期,地表上有1/3的陸地沉浸於海洋之下。[5]

白堊紀因為黏土層而著名,這個時期形成的黏土層多於顯生宙的其他時期。[4]中洋脊的火山活動,或是海底火山附近的海水流動,使白堊紀的海洋富含,接近飽和,也使得鈣質微型浮游生物的數量增加。[4] 分布廣泛的碳酸鹽與其他沉積層,使得白堊紀的岩石紀錄特別多。北美洲的著名地層組包含:加拿大亞伯達省恐龍公園組美國堪薩斯州的海相煙山河黏土層、晚期的陸相海爾河組。其他的著名白堊紀地層包含:歐洲威爾德(Weald),亞洲中國熱河群蒙古耐梅蓋特組等。白垩纪末期到古新世早期,印度發生大規模火山爆发,形成现在的德干暗色岩

氣候[编辑]

巴列姆階時期的氣候出現寒冷的趨勢,這個變化自侏羅紀最後一期就已開始。高緯度地區的降雪增加,而熱帶地區比三疊紀、侏羅紀更為潮濕。[6] 但是,冰河僅出現高緯度地區的高山,而較低緯度仍可見季節性的降雪。

在巴列姆階末期,氣溫開始上升,持續到白堊紀末期。[7] 氣溫上升的原因是密集的火山爆發,製造大量的二氧化碳進入大氣層中。中洋脊沿線形成許多熱柱,造成海平面的上升,大陸地殼的許多地區由淺海覆蓋者。位在赤道地區的特提斯洋,有助於全球暖化。在阿拉斯加州格陵蘭發現的植物化石,以及自白堊紀南緯15度地區發現的恐龍化石,證明白堊紀的氣溫相當溫暖。[4]

熱帶地區與極區間的溫度梯度平緩,原因可能是海洋的流動停滯,並造成行星風系的虛弱。分佈廣泛的油頁岩層,以及缺氧事件,可證實海洋的流動停滯。[4] 根據沉積層的研究指出,熱帶的海水表面溫度約為攝氏42°,高於現今約攝氏17°;而全球的海水平均表面溫度為攝氏37°。而海洋底層溫度高於目前的溫度約攝氏15到20°。[8][9]

生物[编辑]

植物[编辑]

開花植物被子植物)在白堊紀開始出現、散布,但直到坎潘階才成為優勢植物。蜜蜂的出現,有助於開花植物的演化;開花植物與昆蟲共同演化的實例。榕樹懸鈴木木蘭花等大型植物開始出現。一些早期的裸子植物仍繼續存在,例如松柏目南洋杉與其他松柏繁盛並分布廣泛,而本內蘇鐵目在白堊紀末滅亡。

陸棲動物[编辑]

动物界里,哺乳动物还是比较小,只是陆地动物的一小部分。陸地的優勢動物仍是主龍類爬行動物,尤其是恐龍,牠們較之前一個時期更為多樣化。翼龍目繁盛於白堊紀中到晚期,但牠們逐漸面對鳥類輻射適應的競爭。在白堊紀末期,翼龍目僅存兩個科左右。

中國遼寧省炒米店子組發現了大量的白堊紀早期小型恐龍、鳥類、以及哺乳類。這裏發現的多種手盜龍類,被視為恐龍與鳥類間的連結,其中包含數種有羽毛恐龍

昆蟲在這個時期開始多樣化,並發現最古老的螞蟻白蟻鱗翅目蝴蝶)。芽蟲草蜢癭蜂也開始出現。

海生動物[编辑]

海洋里,现在的鳐鱼鲨鱼,和其他硬骨鱼也常见了。海生爬行動物則包含:生存於早至中期的魚龍類、早至晚期的蛇頸龍類、白堊紀晚期的滄龍類

桿菊石具有筆直的甲殼,屬於菊石亞綱,與造礁生物厚殼蛤同為海洋的繁盛動物。黃昏鳥目是群無法飛行的原始鳥類,可以在水中游泳,如同現代鷿鷉有孔蟲門球截蟲科(Globotruncanidae)與棘皮動物(例如海膽海星)繼續存活。在白堊紀,海洋中的最早矽藻(應為質矽藻,而非質矽藻)出現;生存於淡水的矽藻直到中新世才出現。對於造成生物侵蝕的海洋物種,白堊紀是這些物種的演化重要階段。

滅絕事件[编辑]

在白堊紀晚期的馬斯垂克階末期,曾發生大幅度的生物多樣性衰退,時間相當於K-T界限。在滅絕事件過後,造成許多空缺的生態位,生態系統花了長時間才恢復原本的多樣性。[10]

雖然白堊紀-第三紀滅絕事件造成許多物種滅絕,但不同的演化支,或是各個演化支內部,呈現出明顯差異的滅絕程度。由於大氣層中的微粒遮闢了陽光,減少抵達地表的太陽能,依賴光合作用的生物衰退或滅絕。在白堊紀晚期,食物鏈底層是由依賴光合作用的生物構成,例如浮游植物與陸地植物,如同現今的狀況。證據顯示,草食性動物因所依賴的植物衰退,而數量減少;同樣地,頂級掠食者(例如暴龍)也接連受到影響。[11]

顆石藻(Coccolithophore)與軟體動物(包含菊石亞綱厚殼蛤、水生蝸牛),還有以上述硬殼動物維生的動物,在這次滅絕事件中滅亡,或遭受嚴重打擊。例如,滄龍類被認為以菊石為食,這群海生爬行動物在白堊紀-第三紀滅絕事件中滅亡。[12]

雜食性食蟲性、以及食腐動物在這次滅絕事件中存活,可能因為牠們的食性較多變化。白堊紀末期似乎沒有完全的草食性或肉食性哺乳動物。哺乳動物與鳥類藉由以昆蟲蚯蚓、蝸牛…等動物為食,而在K-T事件中存活,而這些動物則以死亡的植物與動物為食。科學家假設,這些生物以生物的有機碎屑為生,因此得以在這次植物群崩潰的滅絕事件存活。[10][13][14]

在河流生物群落中,只有少數動物滅亡;因為河流生物群落多以自陸地沖刷下來的生物有機碎屑為生,較少直接以活的植物為生。[15] 海洋也有類似的狀況,但較為複雜。生存在浮游帶的動物,所受到的影響遠比生存在海床的動物還大。生存在浮游帶的動物幾乎以活的浮游植物為生,而生存在海床的動物,則以生物的有機碎屑為食,或者可轉換成以生物的有機碎屑為食。[10]

在這次滅絕事件存活下來的生物中,最大型的陸地動物是鱷魚離龍目,是半水生動物,並可以生物碎屑為生。現代鱷魚可以食腐為生,並可長達數月未進食;幼年鱷魚的體型小,成長速度慢,在頭幾年多以無脊椎動物、死亡的生物為食。這些特性可能是鱷魚能夠存活過白堊紀末滅絕事件的關鍵。[13]

参考[编辑]

  1. ^ (俄文)Great Soviet Encyclopedia 3rd ed. Moscow: Sovetskaya Enciklopediya. 1974: vol. 16, p. 50. 
  2. ^ Glossary of Geology 3rd ed. Washington, D.C.: American Geological Institute. 1972: p. 165. 
  3. ^ Renne, Paul R. et al. Time scales of critical events around the Cretaceous-Paleogene boundary. Science. 2013, 339: 684–688. Bibcode:2013Sci...339..684R. doi:10.1126/science.1230492. 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 Stanley, Steven M. Earth System History. New York: W.H. Freeman and Company, 1999. ISBN 0-7167-2882-6 p. 280
  5. ^ Dougal Dixon et al., Atlas of Life on Earth, (New York: Barnes & Noble Books, 2001), p. 215.
  6. ^ The Berriasian Age
  7. ^ Ibid.
  8. ^ "Warmer than a Hot Tub: Atlantic Ocean Temperatures Much Higher in the Past" PhysOrg.com. Retrieved 12/3/06.
  9. ^ Skinner, Brian J., and Stephen C. Porter. The Dynamic Earth: An Introduction to Physical Geology. 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1995. ISBN 0-471-59549-7. p. 557
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 MacLeod, N, Rawson, PF, Forey, PL, Banner, FT, Boudagher-Fadel, MK, Bown, PR, Burnett, JA, Chambers, P, Culver, S, Evans, SE, Jeffery, C, Kaminski, MA, Lord, AR, Milner, AC, Milner, AR, Morris, N, Owen, E, Rosen, BR, Smith, AB, Taylor, PD, Urquhart, E & Young, JR. The Cretaceous–Tertiary biotic transition. Journal of the Geological Society. 1997, 154 (2): 265–292. doi:10.1144/gsjgs.154.2.0265. 
  11. ^ (英文)Wilf, P & Johnson KR. Land plant extinction at the end of the Cretaceous: a quantitative analysis of the North Dakota megafloral record. Paleobiology. 2004, 30 (3): 347–368. doi:10.1666/0094-8373(2004)030<0347:LPEATE>2.0.CO;2. 
  12. ^ (英文)Kauffman, E. Mosasaur Predation on Upper Cretaceous Nautiloids and Ammonites from the United States Pacific Coast. Palaios (Society for Sedimentary Geology). 2004, 19 (1): 96–100 [2007-06-17]. doi:10.1669/0883-1351(2004)019<0096:MPOUCN>2.0.CO;2. 
  13. ^ 13.0 13.1 (英文)Sheehan Peter M, Hansen Thor A. Detritus feeding as a buffer to extinction at the end of the Cretaceous. Geology. 1986, 14 (10): 868–870 [2007-07-04]. 
  14. ^ (英文)Aberhan M, Weidemeyer S, Kieesling W, Scasso RA, Medina FA. Faunal evidence for reduced productivity and uncoordinated recovery in Southern Hemisphere Cretaceous-Paleogene boundary sections. Geology. 2007, 35 (3): 227–230. doi:10.1130/G23197A.1. 
  15. ^ (英文)Sheehan Peter M, Fastovsky DE. Major extinctions of land-dwelling vertebrates at the Cretaceous–Tertiary boundary, eastern Montana. Geology. 1992, 20 (6): 556–560 [2007-06-22]. doi:10.1130/0091-7613(1992)020<0556:MEOLDV>2.3.CO;2. 

外部連結[编辑]