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  氣候 持續著侏羅紀的暖和天氣,海平面的變化很大。白堊紀時期的大氣層氧氣含量是現今的90%,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°C。 連現在被萬年雪所覆蓋的極地,其景緻也並非像今天這麼荒涼,因現在的南極大陸,由於無法接受暖和海洋的影響,所以非常寒冷。而北極海,也因其四周均有陸地包圍,無法與暖和的外洋產生海流迴圈,所以也相當嚴寒。中生代時期,北極與南極均為海,且都與暖和的海洋相連線,由於冷暖兩種海水互相交流,即使氣候再寒冷也不會結冰,可能在夏季甚至可以呈現溫帶的樣子。  環境 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,被子植物開始輻射進化。白堊紀-第三紀滅絕事件是地質年代中大規模滅絕事件之一,包含非鳥類恐龍在內的大部分物種滅亡。  白堊紀這一時期形成的地層叫“白堊系”,縮寫記為K,是德文的白堊紀(Kreidezeit)縮寫。

  白堊紀是在1822年由比利時地質學家第哈羅伊研究巴黎盆地時所提出。其名稱在拉丁文意為「黏土」,意指上白堊紀地層裡常見的白堊,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。

  如同其它古遠的地質時代,白堊紀的岩石標誌非常明顯和清晰,其開始的準確時間卻無法非常精確地被確定,其誤差在幾百萬年之間。在侏羅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。白堊紀結束的時間定的比較準確,是在6550萬年至6590萬年前結束,那時全地球的岩石層都含大量的銥。一般以為,那時有一顆巨大的隕石撞擊地球,在今墨西哥猶加敦半島留下一個大型隕石坑。這個隕石造成了大量生物滅絕,稱為白堊紀-第三紀滅絕事件。但是這個理論現在有爭議。

  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堊紀分為晚、早兩世,共計11期,都以歐洲的地層為名,從最晚到最早細分如下:

  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的鈣質外殼微粒(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、法國諾曼底海岸、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、砂質巖。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。這些頁岩層是重要的石油、天然氣來源,例如北海。

  在白堊紀,盤古大陸完全分裂成現在的各大陸,但是它們和現在的位置全不相同。大西洋還在變寬。北美洲自侏羅紀開始,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,印度和馬達加斯加還連在非洲上。南大西洋與印度洋開始出現。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。非洲北邊的特提斯洋在變窄。西部內陸海道將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。  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。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鈣,接近飽和,也使得鈣質微型浮游生物的數量增加。分佈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:加拿大亞伯達省的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:歐洲的威爾德(Weald),亞洲中國的熱河群、蒙古的耐梅蓋特組等。白堊紀末期到古新世早期,印度發生大規模火山爆發,形成現在的德干暗色巖。

  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、侏羅紀更為潮溼。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。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。在阿拉斯加州與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。  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。根據沉積層的研究指出,熱帶的海水錶面溫度約為攝氏42度,高於現今約攝氏17度;而全球的海水平均表面溫度為攝氏37度。而海洋底層溫度高於目前的溫度約攝氏15到20度。

  

  開花植物(被子植物)在白堊紀開始輻射進化,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;開花植物與昆蟲是共同演化的例項。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佈廣泛,而本內蘇鐵目在白堊紀末滅亡。 陸地上的植物針葉樹、銀杏、鳳尾松類的森林及羊齒,木賊等樹下小草類,侏羅紀時期特有的植物,相當茂盛地生長著。

  動物界裡,哺乳動物還是比較小,只是陸地動物的一小部分。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。  陸地動物的場景可能是這樣的:在橫跨南英格蘭及比利時的威爾頓湖的岸邊,禽龍和高齒龍一夥恐龍進食採得的木賊,另一面大恐龍則也在接近獵物。在流過低地平野的河川裡,重爪龍正捕食著魚類。  中國遼寧省的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。這裡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。芽蟲、草<unk>、<unk>蜂也開始出現。

  海洋裡,<unk>魚和現代鯊魚已經成型,真骨魚類開始輻射演化。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。  杆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<unk>。有孔蟲門的球截蟲科(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(應為矽質矽藻,而非鈣質矽藻)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。

  在馬斯特裡赫特期末期,曾發生大幅度的生物多樣性衰退事件,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。  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。  顆石藻(Coccolithophore)與軟體動物(包含菊石亞綱、厚殼蛤、水生蝸牛、蚌),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。  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。  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衝刷下來的生物有機碎屑為生,較少直接以活的植物為生。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。  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與離龍目,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。
白紀(英語:Cretaceous,符號K)是地質年代中中生代的最後一個紀,長達8000萬年,是顯生宙的最長一個階段。白堊紀因歐洲西部該年代的地層主要為白堊沉積而得名。白堊紀位於侏羅紀和古近紀之間,約1億4550萬年(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。