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顯生宙（外文名：Phanerozoic Eon），是從隱生宙結束到現在約5.41億年的地史時期，意指“看得見生物的年代”，這也是其得名原因。在該時期生物演化呈現出從低級到高級、從簡單到復雜的特征，同時又是一個由多次“起源→輻射→滅絕→復蘇”所組成的循環演化過程，地球生物經歷了5次生物大滅絕事件，每一次大滅絕之后，都伴隨著新一輪生物復蘇，而這種復蘇是以生物大輻射的形式進行的。

顯生宙包括古生代、中生代和新生代。古生代劃分為寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀。期間，捕食者和被捕食者都在朝著多樣化進化，一部分生物開始離開海洋，登上陸地。其中在奧陶紀末期發生首次大滅絕；二疊紀形成盤古大陸與泛大洋，末期發生顯生宙最嚴重的生物大滅絕事件。中生代劃分為三疊紀、侏羅紀、白堊紀，是恐龍稱霸的時代。其中，三疊紀末期盤古大陸開始分裂，發生第四次大滅絕；白堊紀末期發生第五次大滅絕，恐龍就此滅絕。新生代劃分為古近紀、新近紀、第四紀，是現代大陸、海洋分布格局形成的關鍵時期。其中，第四紀是人類誕生、進化和繁榮的時代。新生代因大陸碰撞形成了阿爾卑斯、喜馬拉雅山脈等巨大山脈，深刻影響了地球大氣循環與生態環境，成為塑造現今地球面貌的核心地質階段。

中國科學家在花垣縣歷經五年野外化石發掘，從單一采坑采集超5萬件標本，鑒定出153個動物物種（59%為新物種，涵蓋16個門類）。此次發現的花垣生物群，填補了寒武紀生命大爆發后關鍵時段全球頂級軟軀體化石群的空白，揭示了顯生宙首次生物大滅絕前后全球海洋生態系統的轉變，相關成果于2026年1月29日在《自然》發表。

年代簡介

地球生命系統演化經歷了漫長的過程，寒武紀是其中一個重要的節點。寒武紀之前沒有太多復雜的多細胞生物，這段地質年代被稱為隱生宙，也被稱為前寒武紀。寒武紀后，地球上大規模出現了肉眼可見的、復雜的多細胞生物，逐漸向較高級的發展階段進化，出現了大量較高級動物，動物已具有外殼和清晰的骨骼結構，這段地質年代被稱為顯生宙，指“看得見生物的年代”，此期間生物大繁榮、大發展和快速演化，是古生物學家研究的重點。顯生宙時期經過多次的地殼運動和氣候的變化，巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈不斷發展，演化為如今的面貌。

顯生宙起始于距今約5.382至5.394億年，并一直延續至今，包括古生代、中生代和新生代。在該時期生物演化是一個由多次“起源→輻射→滅絕→復蘇”所組成的循環演化過程。在顯生宙，地球生物經歷了5次生物大滅絕事件，每一次大滅絕之后，都伴隨著新一輪生物復蘇，而這種復蘇是以生物大輻射的形式進行的。

古生代

1838年，英國人賽德維克根據“生物界古老”的意思命名了古生代。古生代的寒武紀大爆發，現存地球生物的祖先誕生了。捕食者和被捕食者都在朝著多樣化進化，一部分生物開始離開海洋，登上陸地。因陸地集散和氣候異常造成的大滅絕，對生物們提出了嚴峻考驗。古生代劃分為6個紀：寒武紀、奧陶紀、志留紀、泥盆紀、石炭紀和二疊紀。每一紀特征如下：（1）寒武紀：三葉蟲等節肢動物門繁盛；（2）奧陶紀：棒形孔筆石的全盛期，氣候變暖；（3）志留紀：植物和節肢動物開始登上陸地；（4）泥盆紀：魚的時代（脊椎動物的開端），兩棲動物生物登上陸地，森林繁茂；（5）石炭紀：大森林的時代，氣候寒冷化；（6）二疊紀：盤古大陸和泛大洋的時代，史上最大的滅絕事件。

寒武紀大爆發

元古宙的埃迪卡拉生物群中不存在捕食其他生物的肉食性捕食者。因此，這是生物的樂園，生物也沒有進化出甲殼亞門等防御手段。但是，在埃迪卡拉紀最末期，出現了以碳酸根構成管狀外殼的生物（克勞德管、震旦蟲管）。這些生物很難進行生物學分類，被統稱為“小殼化石（Small Shelly 化石，即SSF）”。進入寒武紀之后，后生生物種群（除原生動物外的所有生物）在短時間內大量出現。這就是“寒武紀大爆發”。

在寒武紀初期的地層中，只有SSF和生物在海底爬行留下的遺跡化石，但此后的1000萬年間，軟體動物門、腕足動物門、節肢動物門、棘皮動物、海綿動物等一系列現代動物的祖先幾乎同時出現了。作為人類直接祖先的脊椎動物也在這時出現了。寒武紀大爆發中出現的動物大多擁有硬殼，而且長有眼睛，而埃迪卡拉紀的動物雖然可以感知光線，但沒有眼睛。因此，無論是有敵人接近，還是附近有食物，它們都無從發覺。有眼睛的生物能隨時了解周圍的狀況，相對于無眼生物就成了占有絕對優勢的捕食者，而被捕食者也進化出了堅硬的外殼或挖掘洞穴隱藏等自我保護的手段。從寒武紀的大爆發開始，各種生物為了生存展開了無止境的進化競爭。

生物的大型化與登陸

進入奧陶紀后，生物更加多樣化。半索動物門中的筆石的分布尤為廣闊，固著性珊瑚和腹足類動物生物（螺）繁盛。奧陶紀初期，陸地上主要是巖石和沙地構成的廣袤荒漠，而在淺海中，寒武紀大爆發后朝多樣化進化的諸多物種間展開了激烈的生存競爭。一部分生物為了拓展生存空間，登上了陸地。臭氧層形成，吸收了對生物有害的紫外線，可能也是推動生物登陸的原因之一。于是植物、節肢動物門、脊椎動物依次登上了陸地。

植物界的變化

奧陶紀晚期氣候的寒冷化是植物登上陸地的一個誘因。全球地平線下降，淺灘露出，水面變干，一些耐旱的生態系統漸漸在這樣的環境中形成。從奧陶紀到志留紀，水域周圍最先出現了沒有維管束的植物。直到泥盆紀中期才進化出有維管束的植物。最古老的大型陸地植物是志留紀中期（4.3億～4.2億年前）的頂囊蕨（Cooksonia），只有幾厘米長，枝干呈細針狀，頂端是孢子囊。

泥盆紀中期，大氣中的氧含量增加，風化作用為大陸帶來細沙。這為陸上植物根系的生長創造了環境，木賊和羊齒類植物繁盛起來。隨后，植物在泥盆紀后期進一步向大型化進化，出現了高度超過20米的裸子植物，開始形成“樹”林。不久后，陸地上就覆蓋了大片森林。森林的形成對地球環境產生了重大影響。首先，大面積森林的光合作用增加了大氣中的氧含量。巖石加速風化為森林提供了土壤，巖石中的鎂、鈣等元素與大氣中的二氧化碳發生反應，減少了大氣中的二氧化碳含量。其結果就是，從泥盆紀到二疊紀，大氣中的氧含量達到了地球史上的最高水平，據推測約占大氣總量的35%（如今是21%）。同時，二氧化碳的減少削弱了地球的溫室效應，石炭紀后期地球開始寒冷化。在這個時期，盤古大陸的南半部——岡瓦納古陸正位于南極地區，表面被大范圍的冰蓋覆蓋。

動物界的變化

泥盆紀又被稱為“魚類的時代”。從海洋到淡水水域，魚類不斷進化。在非常溫暖的低緯度地區，分布著大量珊瑚礁，周圍的水域成了多種海洋生物的樂園。泥盆紀后期，陸地上形成了大片森林，節肢動物門登上了陸地。

泥盆紀末期，一部分魚類已為登上繁茂的大陸做好了進化準備。登上陸地必需的機能包括用肺呼吸、可以承受重力的體格、在陸地上行動的能力、耐干燥。首先登上陸地的是肉鰭類。肉鰭類的特征是魚鰭周圍的骨骼上附有肌肉，現存的肺魚和腔棘魚都是它的同類。泥盆紀后期出現的一種叫作新翼魚的肉鰭魚總綱已經有了肺，與兩棲動物非常接近。之后，肉鰭類的胸鰭變成前肢，尾鰭變成后肢，向兩棲類進化，終于邁出了登陸的第一步。泥盆紀最末期的魚石螈已經進化出了較為健壯的四肢，足以支撐自己的身體，是原始的兩棲類。它雖然登上了陸地，但更多時間還是在水中生活。

盤古大陸形成

古生代的地球上發生的最重大的事件就是盤古大陸的形成。在古生代，南半球與北半球各自形成了較大的大陸。南半球的南非、南極洲、澳大利亞、印度等形成了岡瓦納古陸；北半球則存在著古北美（勞倫古陸）、古歐洲（波羅地大陸）、古西伯利亞等大陸。這些大陸經過反復的撞擊和聚合，終于在大約3億年前形成了盤古大陸。

古北美、古歐洲大陸與岡瓦納古陸發生的激烈碰撞，造就了巨大的阿巴拉契亞山脈。古大西洋位于勞倫古陸和岡瓦納古陸之間，而古大西洋之間是現在的伊豆—小笠原島弧等島弧，這些島弧的碰撞造成了古大西洋閉合。大約在4億5000萬年前，巨神海中的島弧與勞倫古陸東海岸發生碰撞，引發了塔科尼造山運動。除此之外，在約4億年前，古北美西北部的小型大陸與北歐發生了碰撞，引起了阿卡迪亞州造山運動，也稱為加里東運動。約3億5000萬年前，美洲南部與非洲大陸的主體岡瓦納古陸發生碰撞，引發了阿勒格尼造山運動。經過這一系列地質活動，最終形成了盤古大陸。

勞倫古陸與岡瓦納古陸碰撞后，形成了一條全長6000千米、跨越赤道的東北—西南走向的巨大山脈。據推測，這里可能有海拔8000米以上的群峰組成的巨大“墻壁”。這條山脈對當時的大氣循環產生了巨大的影響，阿巴拉契亞山脈周邊的季風引發了大洪水和侵蝕，將大量營養物質從陸地輸送到海洋。隨著生物種類進一步多樣化，兩棲動物開始從溫暖且營養豐富的淺灘向沒有天敵的陸地邁進。生物的進化與盤古大陸的形成存在著無法割裂的聯系。

大冰河時代

進入古生代后期的石炭紀，全球寒冷化加劇，大冰河時代開始了。這一時期的寒冷化與元古宙末期雪球地球那樣整個氣候系統的“失控”不同，這是一個較為緩慢的過程。當時位于南極洲地區的岡瓦納古陸上的冰蓋痕跡——冰川擦痕以及被冰川切削下來的礫巖混積巖，廣泛分布在南非的卡陸盆地和澳大利亞的內陸地區。

氧含量的上升和溫室效應氣體二氧化碳的減少加速了全球寒冷化。南極地區大陸冰蓋的形成造成全球地平線下降。二疊紀與三疊紀的界線在全世界非常罕見，主要就是受到海平面下降造成的陸地化的影響。也因為這一原因，二疊紀最末期，整個世界的不整合現象都非常嚴重。

生物大滅絕

1986年，芝加哥大學的古生物學家D.鮑普與J.塞普科斯基將從顯生代起的大規模生物滅絕事件命名為五大滅絕，包括：（1）奧陶紀末期大滅絕（O-S界線）、（2）泥盆紀后期大滅絕（F-F界線）、（3）二疊紀末期大滅絕（P-T界線）、（4）三疊紀-侏羅紀大滅絕（T-J界線）、（5）白堊紀-古近紀大滅絕（K-Pg界線）。其中（1）～（3）這三次大滅絕都發生在古生代。關于大滅絕的原因，主要有兩種觀點：由于地球內部原因（火山活動，甲烷水合物的噴出等）的內因說，和由于地球外部原因（天體撞擊、太陽活動異常等）的外因說。

奧陶紀末期O-S界線

奧陶紀后期，全球急速寒冷化。這時約有85%的海洋物種滅絕。推測原因是寒冷化造成的全球地平線下降（海洋退卻）。當時，集中在南半球大陸周邊的淺海、淺灘由于海洋退卻而陸地化，給依賴淺海環境生存的固著性生物群帶來極大的打擊。

泥盆紀后期F-F界線

泥盆紀后期的弗拉斯階-法門階（3.85億年～3.59億年前）界線被稱為F-F界線。在這一時期，淺海中85%以上的大型物種滅絕（菊石亞綱、四射珊瑚、層孔蟲等）。通常認為，這次大滅絕是地球寒冷化以及海洋中含氧量下降造成的。海底的大量有機化合物將海水中的氧消耗殆盡，無法被分解的有機物就以淤泥的形式沉積在海底，給海洋生物帶來了重大打擊。也有研究者認為，急速的寒冷化和隕石撞擊是原因之一，目前尚無定論。

二疊紀末期P-T界線

古生代末期，發生了顯生代以來最嚴重的大滅絕事件，90%以上的海洋物種滅絕。這次大滅絕持續了1000萬年，暗示其是階段式發生的。此外，海洋物種受到重創，當時的海洋一直處于異常缺氧的殘酷環境中。二疊紀末期，全球海平面大幅降低，所以P-T界線絕大多數是不整合地層，整合的地層非常稀少。這一時期地層保存最好的是處于盤古大陸東端的南方地區。南中國面朝較淺的特提斯洋，大范圍持續沉降，因此即使全球地平線大幅下降，也沒有出現淺海陸地化，地層持續沉積。因此我們前往南中國進行了詳細的地質、化石調研。

關于P-T界線生物大量滅絕的原因，有4種說法：巨大火山活動說、小行星撞擊說、甲烷水合物噴出說，以及多種原因的復合說。其中，支持者最多的是巨大火山活動說。這一觀點認為，生物大滅絕的原因是西伯利亞地區的火山噴發?；鹕絿姵龅暮榱餍鋷r總體積超過了200萬立方千米，如果全都噴在日本國土上，厚度可達6千米。這次巨大火山爆發和P-T界線的形成基本在同一時期，從2億5170萬年前起，約持續了60萬年。不管是何種原因，這個時期古生物物種大量滅絕了。能適應新環境的生物，特別是以恐龍為代表的爬行類生物的時代——中生代即將拉開序幕。

中生代

中生代前期（三疊紀、侏羅紀）

1841年，英國人費利普斯根據“生物界中等古老”的意思命名了中生代。古生代末期的P-T界線大滅絕后，盤古大陸開始分裂。原來一直寒冷的地球開始變暖。與植被繁茂、氧氣濃度較高的古生代后期不同，中生代的氧含量非常低。大滅絕之后的三疊紀初期，地球成了一個生物極其稀少的空蕩蕩的世界。之后，能夠高效利用稀薄氧氣的動物出現了，成為三疊紀的主導者，而侏羅紀則是恐龍進化的時代。

盤古大陸分裂

三疊紀末期，盤古大陸開始分裂。巖漿從大陸深處涌上來，形成許多將大陸割裂開的“熱點”（hot spot，巖漿的上升通道）。熱點呈點狀分布，逐漸增多并且在南北方向上連成一線，盤古大陸的表面由此形成了細長的洼地。這一片洼地就是大西洋的誕生之處。大陸實際分裂時，三個方向的裂痕中一旦有兩個迅速擴大，那么剩下的一個就不會完全裂開。遺留下來的裂痕被稱為“坳拉谷（aulakogen）”。坳拉谷最終會變成深谷，周圍大量的泥土和砂石流入其中漸漸沉積。

低氧環境

在2億4500萬年前～2億4000萬年前，三疊紀初期的500萬年間，地球上的氧含量很低，據推測僅為10%～15%。雖然后來漸漸升高，但一直低于現代的21%。在古生代達到鼎盛的腕足類動物（有兩枚貝殼的無脊椎動物）滅絕了，取而代之的是貝殼又薄又小的瓣鰓綱動物（海燕蛤屬、螠蛤屬），它們并不移動，在氧含量少的海中與能夠生成甲烷的菌類共生以獲得能量。另外，多種多樣的魚類出現，逃過古生代大滅絕的菊石亞綱也發展出了新種類，逐漸繁盛起來。珊瑚類中由床板珊瑚和角珊瑚組成的四射珊瑚消失了，之后形成了六射珊瑚類，遍及全球。

在這個炎熱的時代，動物體內新陳代謝的速度很快，富有活力，但低氧環境使它們無法活動，陷入兩難境地。為了應對令人窒息的環境，出現了一種多樣化現象——一部分爬行綱重返海洋。在低氧的生存條件下，海洋中食物豐富，更容易生存。就這樣，在三疊紀后期，原始的魚龍目（Ichthyosauria）和蛇頸龍屬（蛇頸龍目）出現了。

軀體圖式進化

生物體為了適應環境的進化稱為形體構型。經歷了P-T界線大滅絕的三疊紀，成了一個為了適應低氧環境而進行形體構型的巨大試驗場。很多陸地動物都因大滅絕消失了，各種新的因素造成大批物種被淘汰，但留存下的陸地動物也因此急速進化，稱為三疊紀大爆發。在這段時期，動物們漸漸形成了許多種新的行走和呼吸方式。在三疊紀中期，陸地動物無法活躍地移動，它們大多長時間靜止在原地。當時的氧含量很低，海拔0米地區的氧含量和現在海拔4000米的高原地區一樣稀薄。

以陸上呼吸為例，兩棲綱的四足橫在身體兩側，爬行時必須用力左右扭動身體才能前進。這種行走方式會壓迫肺部，阻礙順暢呼吸。為了克服這一弱點、保證正常的呼吸，它們逐漸發展出了四足向下立起的行走方式。四足向下站立時，胸腔能為肺部提供足夠大的膨脹空間，保證行走時能充分、有效地呼吸。三疊紀中出現的恐龍最初是四足站立行走，之后又出現了能夠雙足站立行走的種類，進化出了利用橫膈膜呼吸的強有力的呼吸系統。氧含量的變化也促使許多物種的呼吸系統產生了非常大的變化，心臟結構日益復雜化。絕大多數的兩棲動物、爬行綱都是三心室，而絕大多數鳥類、哺乳類都形成了四心室。四心室可以避免動脈血和靜脈血混合，血液運送氧的效率更高。三心室向四心室轉變，一般認為是為促進血壓上升，或者使生物保持較高新陳代謝率的進化。

在三疊紀，盤古大陸的分裂使全球海岸線長度大幅增加，這意味著可供生物選擇的棲息地也大大增加了，促進了生物的多樣化發展。但是，在從三疊紀向侏羅紀過渡時，再次發生了大滅絕事件。引發這次大滅絕的主要原因是三疊紀末期空氣中的氧含量降到了最低（12%）。擁有氣囊的恐龍（蜥臀目）在這樣惡劣的低氧環境中幸存了下來，變得更為多樣化，并且在侏羅紀走向了繁盛。

世界最大的沙丘群形成

侏羅紀前期，在北美大陸和岡瓦納古陸之間，大西洋的北部打開。再到侏羅紀后期，以南非為中心，大規模的地幔柱活動使岡瓦納古陸開始從內部分裂。盤古大陸分裂后，在赤道附近沿東西向形成了一片海洋。由于科里奧利力的作用，形成了環繞地球的海洋洋流體系，信風——偏西風的活動越來越頻繁。就這樣，在北緯30度附近形成了地球史上最大的沙丘群。中生代的沙漠中也有綠洲，也就是夾在砂巖層中的泥巖層。

侏羅紀的生物

到了三疊紀之后的侏羅紀，裸子植物在陸地上繁盛起來，形成大面積的森林。在這個時代，終于出現了能夠在天空中飛翔的大型動物——翼龍和鳥類。鳥類是在侏羅紀后半期由兩足行走的恐龍（蜥臀目）進化而來的。始祖鳥化石發現于德國南部的索倫霍芬采石場，化石臂骨附近還留有羽毛的痕跡。這具化石是暗示鳥類出現的重要證據。當時的索倫霍芬正位于歐洲大陸入?？诘?a href="/hebeideji/2061366454619777989.html">大陸架邊緣區域，那里有大片珊瑚礁形成的防波堤，在陸地和外海之間形成了一片水流穩定的海域。侏羅紀后期，大型肉食性恐龍——異特龍、身上長著堅硬甲板的劍龍屬等成了陸地上的霸主。體長將近30米的草食性恐龍——梁龍屬也在這一時期出現了。

侏羅紀的海洋中出現了大量菊石。最初出現的菊石亞綱是在志留紀后期由鸚鵡螺科進化而來的桿石（Bactritoids）。之后，菊石類亞綱的三個目（棱菊石目、齒菊石目、菊石目）不斷進化、滅絕。棱菊石目出現在泥盆紀，于二疊紀末期滅絕；齒菊石目出現在二疊紀中期，于三疊紀末期滅絕。最有名的桿菊石目出現在三疊紀中期，到了白堊紀末期，已經發展得非常多樣化，有約150個屬，十分繁盛。這種繁盛得益于菊石水泵式的櫛鰓，使它們能夠從低氧環境中充分吸收氧氣。

從侏羅紀到白堊紀，由碳酸鈣構成的石灰質浮游生物也進化了，而在氧含量低下的水中無法生成碳酸鈣。另外，以球石藻類為代表的微型浮游生物和浮游性有孔蟲分別在三疊紀末期和侏羅紀中期出現。這些都表明，海洋已經轉變為富含氧的環境。到中生代后期的白堊紀，石灰質浮游生物呈現出爆發式的增加和多樣化。因此，白堊紀的海洋也被稱作“石灰質的海”。這些生物吸收大氣中的二氧化碳，制造出碳酸鈣質外殼，廣泛沉積在海底，為碳的固定立下大功。進入侏羅紀之后，硅藻出現了。這表示，海洋中的硅已經達到了飽和狀態，據推測這有可能是由于大量陸地上的硅流入海洋中造成的。也就是說，盤古大陸開始分裂之后，活躍的造山運動使海洋侵入了富含花崗石的大陸內部。與此同時，降雨量也變多了，進一步侵蝕了陸地。

中生代后期（白堊紀）

白堊紀是一個火山活動頻繁，氣候溫暖、干燥的時代。在某種意義上，它很可能與早期地球的狀態相仿。因此，白堊紀也被稱為“返祖的時代”，可以看到地球最溫暖時代的風貌。白堊紀的特征主要有：1.地幔柱導致的大規?；鹕交顒?，2.海侵環境，3.大洋缺氧事件（OAE），4.氧氣含量上升與溫室地球，5.被子植物門出現，6.地磁場無逆轉期，7.K-Pg界線大滅絕。

地幔柱導致的大規?；鹕交顒?/p>

進入白堊紀后，盤古大陸進一步分裂。大西洋連通了北極和南極洲，在歐亞大陸的赤道區域，是溫暖、廣袤的特提斯洋。太平洋洋海地幔柱導致的火山活動在太平洋底形成了翁通-爪哇海臺、沙茨基海隆、赫斯海隆、馬尼?；５赘咴约皫装僮刑窖蠛Ｉ饺?。這樣大規模的海底火山活動是由于地幔內上升的地幔柱將海底大范圍地向上推擠引發的，由此造成海底隆起、海平面上升，淺海在大陸周圍廣泛分布。

在陸地上，受侏羅紀后期出現的卡魯超級地幔柱的影響，岡瓦納古陸從中央裂開，分裂成為南非、南美、南極洲印度?澳大利亞。在1億2000萬～1億年前，南美和非洲大陸完全分裂開來，印度也同南極分道揚鑣。大西洋成為南北向的細長海洋，海水南北循環通路形成。另外，這一時代的南極和北極地區都被大陸占據，沒有形成大氣和洋流循環，因此兩極地區較難形成寒冷環境。地幔柱導致的火山運動除了造成以上影響外，還促成了南美帕拉尼亞（Piranha）洪流玄武巖、印度洋的凱爾蓋朗海臺、中美洲的加勒比海臺、西印度的德干洪流玄武巖的形成。據估算，白堊紀中期海洋地殼的生成量是新生代的兩倍以上。

海侵環境

白堊紀是地球的海侵時代，也稱為大海進時代。頻繁的火山活動造成二氧化碳含量上升，而二氧化碳導致的溫室效應使地球上形成了溫暖的環境。極地的冰消融，全球海平面上升。實際上，冰的消融只讓地平線上升了幾十米，而地幔柱活動造成的海底隆起才是抬升海平面的主力，使海平面在白堊紀中期上升了250米。在當時，板塊碰撞引發的造山運動只發生在東亞和阿拉斯加州周邊地區，其他大陸都很穩定。于是，盤古大陸進一步分裂，陸地分開形成淺海，海平面上升使大陸架范圍擴大。離海岸數百千米處仍然是廣袤的淺海，形成了特殊的遠洋環境。因此，白堊紀的地球是一個被廣袤淺海覆蓋的世界，陸地面積只有現在的一半，完全是“海的時代”。

在淺海表層，球石藻（鈣質植物性微型浮游生物）非常繁榮，海岸沿線一種叫作厚殼蛤（rudist）的雙殼類生物制造了大片生石灰礁。這些生物把溫暖大氣中的二氧化碳固定在了地層中。這一時期，陸地被海水淹沒，再加上造山運動不活躍，大陸被侵蝕、風化的面積也減少了。因此，河流流入海洋中的營養鹽變少。球石藻能夠適應這種貧瘠的環境，而白堊紀的白堊層也證明了當時淺而廣的大陸架一直延伸到遠洋。

另外，當時位于赤道和亞熱帶地區的特提斯洋中的海水大量蒸發，沉積下大片蒸發巖。越溫暖，海水的鹽分就越高，于是，這些較重的海水大量涌入太平洋和大西洋的深海海域，形成了密度成層，滯留在海底，阻斷了海洋循環。與此同時，兩極地區被陸地覆蓋，非常溫暖，這樣就形成了一種深層水無法循環的海底環境。

大洋缺氧事件

在白堊紀，富含有機物的淤泥沉淀堆積在了海底。沒有深海循環、缺乏氧氣的海洋的形成被稱為“大洋缺氧事件（OAE）”。其中最著名的是發生在1億2000萬年前的OAE1和9500萬年前的OAE2。在OAE1期間，太平洋中部巨大的玄武巖火山活動催生了翁通-爪哇海臺。翁通-爪哇海臺的面積相當于美國的阿拉斯加州，火山活動時噴出物的體積可以與白堊紀末期的德干洪流玄武巖相匹敵。在OAE2期間，卡里布海臺形成，馬達加斯加洪流玄武巖開始噴發。對這些玄武巖和黑色頁巖中含有的鋨同位素進行分析，會發現它們的形成年代是一致的。

氧氣含量上升與溫室地球

白堊紀火山活動頻繁，二氧化碳量增加，其含量是現在的5～10倍。在溫暖的海洋和淺海中，微型浮游生物、球石藻的繁榮使光合作用變得頻繁，產生大量氧氣。處于分裂狀態的大陸被海洋包圍的比例增多，雨量增加，侏羅紀曾經沙漠化的地區也被綠色環繞。由于這些因素的影響，中生代初期一度下降到15%的氧含量開始回升，到白堊紀后期，氧含量已經達到了現在的水平，在20%左右。在白堊紀，雖然二氧化碳含量上升，但氧含量也上升了，而在其他時代，兩者則成反比關系。1億年前的白堊紀中期，由于二氧化碳含量增加到了現在的2～10倍，以及其他多個原因的交叉影響，地球迎來了古生代以來最溫暖的時期。那時的全球平均氣溫比現在高10℃，赤道區域的溫度超過了40℃，兩極地區的平均溫度也達到了20℃。赤道與兩極之間的溫差只有20℃，所以當時的海洋循環極有可能是完全停止的。深海的水溫也有17℃（現在是2℃）。因此白堊紀中期的地球可以稱為“溫室地球”。

被子植物門出現

白堊紀時期，大陸大范圍被海水淹沒，也沒有巨大的造山帶，所以絕大多數陸地都比較平緩。地平線升高，空氣濕潤，形成了利于植物生長的環境。因此，陸地上廣泛分布著開花的被子植物。在羊齒蕨、蘇鐵等裸子植物繁茂卻有些單調的森林中，出現了有色彩和香味的花朵，它們在視覺和化學性方面具有發達的信息傳遞能力，各種植物開始向昆蟲展示自己，迎來了一個新時代，同時確立了吸引昆蟲、由昆蟲幫助授粉的繁衍系統。某些種類的昆蟲只偏好特定的被子植物門，昆蟲—植物的連帶系統也由此確立。

地磁場無逆轉期

地球的磁場每隔幾十萬年就會發生一次南北逆轉。在白堊紀，從1億2000萬年～8000萬年前的這4000萬年是地磁場無逆轉期，也被稱為白堊紀超靜盒式錄音磁帶。此間海洋地殼的產量非常大，生成速度差不多是其前后時期的3倍。也就是說，當時海洋底部在快速移動，而且海脊上的火山活動非常頻繁，形成了大量新的海洋地殼。白堊紀地幔和外核之間熱對流的活躍是造成地球表層火山活動和板塊運動活躍的主要誘因。總之，多余的能量使地球表層變暖，為史上最大的陸上生物——恐龍創造了特殊的生活環境。

K-Pg界線大滅絕

發生于白堊紀末期的K-Pg界線大滅絕是離人類最近的大滅絕事件，其規模遜于P-T界線大滅絕，但人們對它興趣更大，因為恐龍在這個時期滅絕了。關于K-Pg界線大滅絕的原因，現在最有說服力的是1980年由美國科學家阿爾瓦雷斯父子提出的小行星撞擊說。在5次大滅絕事件中，K-Pg界線大滅絕最有可能是因天體撞擊導致的。2010年，科學雜志《科學》刊登了一篇總論論文，闡述小行星撞擊?？颂K魯伯是生物大量滅絕的原因。除了K-Pg界線外的4次大滅絕更有可能是由其他原因造成的。

新生代

1841年，英國人費利普斯根據“生物界接近現代”的意思命名了新生代。新生代是從6550萬年前持續到現在的最新的地質時代。大陸漂移造成了地中海干涸，推動了阿爾卑斯和喜馬拉雅山脈等巨大山脈的誕生。溫暖化和寒冷化的反復，形成了現在地球表層環境的基礎。新生代被劃分為古近紀、新近紀和第四紀三個紀，這是一個從溫暖的中生代逐步進入寒冷化的時代。古近紀是進入寒冷化的序章，在幾次小幅度的溫暖化中緩緩地向寒冷化邁進。從新近紀開始真正進入了寒冷化時代，而第四紀則是冰川期、間冰期交替出現的明確的冰河時代。另外，新生代也是現代大陸、海洋分布格局形成的時代。在此過程中，由于大陸的碰撞，形成了阿爾卑斯山脈和喜馬拉雅山脈，這些巨大的山脈對大氣循環產生了重大影響，造就了新的地球環境。

新生代前期（古近紀、新近紀）

從溫暖化到寒冷化

古近紀被劃分為古新世、始新世和漸新世，新近紀被劃分為中新世和上新世。

溫暖的時代：從古新世到始新世

新生代最初的古新世在K-Pg界線動蕩的大滅絕結束后，環境走向安定，幸存下來的生物開始適應散生，趨向多樣化發展。接下來的始新世慢慢趨向于溫暖化。在5580萬年前突然發生的溫度上升，被稱為古新世—始新世極熱事件（PETM）。在不到2萬年的時間里，赤道地區的海水溫度上升了5℃，兩極地區的海水溫度上升了9℃，深海海水的水溫也上升了5℃。此時釋放到大氣中的二氧化碳很可能與地球上現存的煤、石油和天然氣全部燒盡后產生的二氧化碳相當。

PETM的溫暖化使北極圈內也出現了大片森林。由于氣溫過高，原本棲息在熱帶的動物開始向高緯度地區遷徙。在遷徙過程中，馬、駱駝、犀牛等奇蹄目的祖先，鹿、牛、羊等偶蹄目的祖先，以及人類的遠祖靈長目出現了。另外，溫暖化也使生活在海底的底棲有孔蟲和植物性浮游生物球石藻發生了相當大的群集變化，但浮游性有孔蟲不再滅絕。此后，一度下降的溫度又開始緩慢回升，到了始新世的5100萬年前，進入了新生代氣溫最高的時期，這一時期持續了100萬～200萬年，被稱為始新世前期高溫期（EECO）。深海海底的水溫達到了12℃，海洋整體平均水溫上升了8℃。地平線比現在高出約150米，大陸周邊淺海廣布。兩極地區生長著繁茂的針葉林和闊葉林，原本在亞熱帶和熱帶生存的動植物也在此生息繁衍。與日本同緯度地區廣泛分布著常綠闊葉林，這一時代繁盛的森林后來形成了各地主要的煤炭層。

走向寒冷化的時代：從始新世后期到新近紀

始新世前期高溫期過后，地球再度走向寒冷化，其中有一些短期內極為寒冷的時期。3390萬年前的漸新世初大冰期（Oi-1）、1400萬年前的中新世中期冰期（Mi-1）就是兩個代表性時期。海平面降低、鹽分濃度變化使有二氧化硅質骨骼的放射蟲和硅藻構成了燧石層，另外兩極地區的墜石表明曾經形成冰蓋。這些都是寒冷化的證據。墜石是在始新世中期（4500萬年前）南北極地區的地層中發現的，說明當時兩極地區已經形成了冰蓋，冰山開始漂流。當時的生物相與現在非常接近，已經出現了狼、馬、牛、烏鴉等動物。在海洋中，鯨、鯊魚也非?；钴S，全長達20米的巨大鯊魚——巨齒鯊開始統治海洋。在3390萬年前的漸新世初大冰期（Oi-1），南極冰蓋廣闊而發達，形成的永凍冰川一直留存到現在。根據樹木種類和葉片形狀可知，當時地球的平均氣溫下降了10℃～15℃，降至5℃～15℃。陸地上廣布著落葉的闊葉林。已經適應了溫暖化環境的動物滅絕了，取而代之的是現代的新型哺乳動物。

現代的北大西洋深層水循環就始于這一時期。富含營養鹽的北大西洋深層海水從格陵蘭海出發到達南極，之后經由印度洋到達北太平洋后涌到表層，大約每2000年完成一次循環。這一循環以提出者的名字命名為“布洛克大洋傳送帶”。在這個時代，由于兩極地區氣候寒冷，使得包含深層水在內的整個海洋水都運動了起來。由于這一大循環，不溶性鹽（營養鹽）被送達深海，即使水溫下降，碳酸鹽補償深度也可以達到1000米，使海洋的鹽濃度升高。另外，3500萬～2400萬年前，南極與澳大利亞之間的塔斯馬尼亞州海峽、南極洲與南美之間的德雷克海峽被打開，南極環流形成。這樣，赤道區域的溫暖洋流無法到達南極，南極大陸冷卻效果明顯，冰蓋進一步擴大，進入急劇的寒冷化時期。漸新世后期，寒冷化程度有所緩和，但之后又迎來了急速的寒冷化，進入中新世（2300萬～533萬年前）。這次寒冷化成了新近紀的開端，全球平均氣溫下降約4℃，冰蓋面積擴大。1400萬年前，寒冷化再次加劇，氣候變動冷暖差明顯。900萬～300萬年前，赤道涌升流域的海洋生物大量增加，北太平洋出現了許多硅質沉積物（硅藻、放射蟲）。這一時期被稱為生物大爆發期。

干涸的地中海

中新世發生的最后一件大事是“墨西拿鹽度危機”，也就是596萬～533萬年前地中海干涸事件。首先，596萬年前，在非洲大陸北部，地中海西部的直布羅陀海峽與歐洲大陸相連，地中海是封閉的。地中海周邊地區氣候干燥，蒸發量遠大于周邊河流注入的水量，所以地中海逐漸干涸，形成了地球上最深的洼地，深度在地平線以下3千～5千米。海水蒸發后，形成了蒸發巖沉淀。通常情況下，海水蒸發1/3后，就會依次析出碳酸根（CaCO?）、石膏（CaSO?）、石鹽（NaCl、氯化鉀、MgSO?）等成分。在“墨西拿鹽度危機”中沉積下來的蒸發巖總計達到4000兆噸，但要生成這么多的蒸發巖，必須蒸發掉地中海體積30倍的海水才有可能。因此，研究者推測當時有外界海水間歇性流入，經過反復蒸發、沉淀得到了這樣的結果。

由于地中海蒸發巖的沉淀，世界海水的鹽分濃度下降了0.2%～0.3%。因此海水的凝固點上升了0.1℃，南極冰蓋繼續增大，寒冷化進一步加劇。全球地平線隨之下降了40～70米。干涸了一段時間的地中海由于周圍河流和海水的注入，有時會形成湖泊。尼羅河匯入地中海處形成了一個落差達2000米的峽谷，谷底位于海平面以下2400米，出現了氣溫達80℃、壓強達1.5倍大氣壓的嚴酷環境。另外，由于地中海干涸，陸地連接起來，大象、河馬等動物由非洲大陸北上，遷徙到了歐洲或沙漠化的地中海島嶼上。終于，干涸、沙漠化的地中海再次成為海洋。533萬年前，直布羅陀海峽再次打開，海水急速涌入地中海。這就是“贊克爾洪水”。贊克爾是上新世第一“期”的標準地層，是墨西拿以南約20千米的一處地名。從大西洋涌入的海水在直布羅陀海峽形成了一個寬幾十千米，落差1～2千米的巨大瀑布，估計一共用了幾個月到十幾個月的時間才將地中海填滿。

另一件大事是巴拿馬共和國海峽的封閉。與贊克爾洪水事件差不多同時開始的上新世（533萬年～259萬年前），氣候日益寒冷化，南極大陸和北半球的冰蓋繼續擴大。250萬年～300萬年前，巴拿馬海峽封閉，太平洋和大西洋的海水不再交互流動。大西洋位于赤道區域的加勒比海由于海水蒸發鹽度上升，而太平洋因雨水充沛而鹽度下降。由于巴拿馬海峽封閉而增強的墨西哥灣暖流北上，使北大西洋變成了一個鹽度高且溫暖的海域。這為極地帶去大量水蒸氣，同時北大西洋深層水循環得到強化。這一系列變化很有可能是造成北半球冰蓋發達、反復出現明顯的冰期—間冰期的原因。

阿爾卑斯/喜馬拉雅山脈的形成

中生代面積廣闊的特提斯洋在新生代閉合了。從歐洲的阿爾卑斯山脈起，經過土耳其、西亞，一直到喜馬拉雅山脈，形成了一道總長超過1萬千米的巨大撞擊帶。這是特提斯洋南側的大陸（非洲大陸、印度大陸）靠近并撞擊歐亞大陸（Eurasia）的結果。

阿爾卑斯山脈的形成

阿爾卑斯山脈的造山運動始于1.8億年前的侏羅紀末期。皮埃蒙特海閉合，作為非洲大陸斷片的亞得里亞地塊（亞平寧半島）與歐洲大陸發生碰撞。碰撞在始新世是東北偏北—西南偏南方向，在中新世則發生在東北—西南方向。壓縮使得歐洲大陸和意大利兩側的逆沖斷層帶非常發達。使阿爾卑斯山脈向東西向延伸的因斯布魯克構造線（穿過瑞士阿爾卑斯的南部、奧地利阿爾卑斯的北部）就是歐洲大陸與亞得里亞地塊撞擊的邊界線。茵斯布魯克構造線南側的地層主要分布在意大利北部、奧地利南部，是露出基盤的變質巖、蛇綠巖。隸屬于東阿爾卑斯山脈的多洛米蒂山也屬于這一類。現在正在發生平移運動的因斯布魯克構造線板塊是碰撞的界線，構造線北側的地層廣泛分布在瑞士境內，形成了海拔超過4000米的山脈。這里的地層產生了奇妙的堆疊現象，形成了“推覆體”。

喜馬拉雅山脈的形成

新生代最壯觀的地質現象，就是喜馬拉雅山脈的形成。白堊紀位于南半球的印度次大陸隨著特提斯洋面積的縮小而漸漸向北移動，在5500萬年前與歐亞大陸發生碰撞?，F在的喜馬拉雅山脈是印度次大陸俯沖入歐亞大陸之下形成的，其斷面就成了大陸地殼相互碰撞的斷面模型。

撞擊帶中受到撞擊的部分如果無法被再壓縮，一般會向兩側運動，形成橫向斷層。印度河—雅魯藏布江縫合帶是印度次大陸與歐亞大陸在2000萬年前的撞擊線，之后經歷了連續的撞擊壓縮，現在已開始橫向運動。其背后海拔5000米以上的拉薩市地塊、青藏高原隸屬于歐亞大陸。這種大規模的大陸碰撞，不僅推動了造山運動，還對地質構造、沉積盆地、沉積物供給、火山活動、變質作用、巨大地震、大氣循環等諸多方面產生了長期重大影響。

新生代后期（第四紀）

第四紀始于259萬年前，一直持續至今，是人類誕生、繁榮的時代。在冰川期與間冰期的循環間求生的人類祖先開始直立行走，腦容量增大，學會了使用工具和火。進化了的人類現在正在46億年的軌跡和奇跡中生存。第四紀氣候寒冷，中高緯度地區和山地冰川發達。

人類的誕生與進化

直立行走是人類的一大特征?，F在，最古老的人類化石是在乍得發現的乍得沙赫人，生活在距今約700萬年前。根據其骨骼特征來看，他們已經開始直立行走，但腦容量只有350立方厘米（是現代人類的1/5）。到了300萬～200萬年前，腦容量增大到400～500立方厘米的南方古猿出現了。南方古猿包括1950年在南非發現的非洲南方古猿和1974年在埃塞俄比亞的阿爾法發現的阿爾法南方古猿。

在200萬年前，人類的直系祖先——能人出現了。開始使用簡單石器工具的能人（這也是“能人”名字的由來）腦容積增大到了700立方厘米。160萬年前，由能人又衍生出了直立人?，F代人所屬的智人于十幾萬年前從直立人中衍生而來，遍及全世界。

700萬年前，人類在非洲誕生源于非洲的干燥環境。而形成干燥環境的原因，一般認為與喜馬拉雅山脈、青藏高原的抬升有關。非洲干燥氣候形成的另一個原因是來自“超級地幔柱”的巨量巖漿上涌。由于以上兩個原因，原本一直是熱帶雨林的非洲中部地區變成了廣袤的草原，只零星留下少量森林。人類祖先原本在樹上生活，隨著環境的變遷，不得不下到地面，開始直立行走，終于學會了自由使用雙手，智力飛速發展。

特大地震與火山噴發

2011年3月11日，特大地震襲擊了日本東北部，這次特大地震帶給日本很多地球科學研究者極大的震撼，改變了人們對于第四紀研究重要性的認識。太平洋板塊每年都會向東北方向的北美板塊下方下潛幾厘米，約1000年前，同樣在日本東北方向的太平洋發生過一次特大地震并引發了特大海嘯。

另一種劇烈的火山活動就是巨大火山碎屑流的噴發。巨大火山碎屑流大多始于普林尼式火山噴發。普林尼式火山噴發是指大量的浮巖和火山灰被噴到1萬～3萬米的平流層的爆發性噴發。普林尼式火山噴發可能持續幾小時或者幾天，之后就會出現巨大的火山碎屑流。洪流玄武巖的噴發可以持續幾十萬年，而巨大火山碎屑流在幾天內就會結束，但會對火山口周圍造成重大影響。在地球史上，特大地震和巨大火山碎屑流噴發都發生過無數次。但從全球角度看，每一次都是局部性的，與顯生宙以后的六次生物大滅絕相比，可以說微不足道。

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