1 简介
白垩纪的气候相当暖和,海平面的变化大。陆地生存着恐龙,海洋生存着海生爬行动物、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-第三纪灭绝事件是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)而得名。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,用手可以搓碎白垩纪形成的地层叫白垩系。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。
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,许多新的恐龙种类也开始出现,包括像食肉牛龙这样的大型肉食性恐龙,像戟龙这样的甲龙类成员以及像赖氏龙这样的植食性鸭嘴龙类。恐龙仍然统治着陆地,像飞机一样的翼龙类,例如披羽蛇翼龙在天空中滑翔,巨大的海生爬行动物,例如海王龙统治着浅海。最早的蛇类、蛾、和蜜蜂以及许多新的小型哺乳动物也在这一时期出现了。
2 地质年代
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。在侏㑩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。
3 划分
白垩系的划分以欧洲海相地层为依据,最初以菊石为标准分6~7个阶(期),后来将某些亚阶升级,增加到现在的12个阶(期),但仍有人习惯于把下白垩统下部的4个阶合称为尼欧可木阶(或译纽康姆阶)。上白垩统中部的康尼亚克、桑顿和坎潘 3个阶合称为森诺阶。在这12个阶中可划分出53个菊石带,近年来又以浮游有孔虫和钙质超微化石做为白垩系分阶、分带以及洲际对比的重要依据。
1974~1982年,国际上有一个“中白垩事件”组织,活动非常积极,主要是研究白垩纪期的生物地层学、海侵海退、缺氧事件、地磁场倒转、盐类和白垩的形成、南大西洋和莫桑比克峡谷的开裂,以及印度板块从冈瓦纳古陆的分离等课题。白垩纪中期不是一个确切的地质时代概念,有人从阿普特期算起到桑顿期,多数人则从阿尔布期算起到康尼亚克期。中白垩统的划分除中东地区外,国际上很少使用。白垩系二分法已沿用了几十年,见于大量的出版物及地质图件上,当前不宜于再改动。
英国下白垩统下部是著名的韦尔登群陆相地层,包括哈斯丁层和韦尔登泥岩两部分;下白垩统上部是绿色砂岩层,包括阿普特和阿尔布两个期的沉积;上白垩统即狭义的白垩层,包括从赛诺曼期到坎潘早期地层,顶部缺失坎潘中晚期和马斯特里赫特期沉积。北美已经放弃了过去有些作者把下白垩统单独划分出来叫做“科马奇系”的做法,而采取了国际通用标准。但在广大的落基山区,白垩纪海侵是从早白垩世晚期开始的,普遍缺失早、中期沉积。日本学者认为,日本诸岛远离西欧,属不同生物地理区系,与建立在欧洲基础上的国际标准分阶难以直接对比,独立划分海相白垩系为K1~K66个单元,在不同相区,使用不同的地层名称。
陆相白垩系在东亚腹地非常发育,富含石油、煤、盐类等矿产以及各种淡水和陆生动植物化石。中华人民共和国仅西藏、新疆喀什地区、黑龙江省东部和台湾岛才有海相白垩系沉积,其余广大地区则不同程度地发育了陆相地层。东部沿海属环太平洋活动带,以红色及杂色岩层夹火山碎屑岩和熔岩为主;西北内陆盆地以杂色沉积岩层为主;西南和华中主要是红色岩层。东北下白垩统下部是含煤岩层,上部是湖相沉积,夹少许油页岩;上白垩统则是著名的含油岩系,与北美情况不同,含煤岩层很少。中华人民共和国白垩系生物地层学的研究,自20世纪50年代以来,取得了很大进展,但由于以陆相地层为主,研究基础比较薄弱,至今尚未完成区域性的建组和建阶工作,在各个地区已经建立起来的分层还不能完善地与海相标准分层进行对比。侏罗-白垩系界线的划分成为长期争论的问题,看来在短期内还难以得到妥善解决。
4 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,海洋低层的流动滞缓,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,北海便是如此。
5 地理特征
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,形成现在的德干地盾。