Karbon (geologi)

Epoker

Overgangen fra Devon preges av fortsatt varmt klima og havstigning. Epokene som karbon deles i, er tidligkarbon (Mississippium) hvor det var svært varmt og havnivået fortsatte å stige, og den såkalte senkarbon (Pennsylvanium) hvor klimaet kjølnet igjen. Skillet går ved 318 millioner år før nåtiden da et midlertidig reduksjon av havnivået førte til en masseutryddelse av marint liv. I midten av karbonperioden oppstod også Den fjerde istid omkring 320 millioner år siden, hvor den sørlige halvkule var betydelig dekket av innlandsis kanskje ut hele karbon-perioden til om lag 250 millioner år siden.

Tektonikk

Karbon innledes med at det lave havnivået fra devon-tiden begynner å stige, særlig ved ekvator, og det ble dannet en rekke grunne havområder ved de to landmassene Baltica (Europa) og Leurentia (Nord-Amerika), som etter hvert hang nesten sammen. I karbon begynte dannelsen av superkontinentet Pangaea ved at Gondwanaland (Sør-Amerika, Afrika, Australia, Antarktis, India) og Laurentia støtte sammen. Også det europeiske Baltica-kontinentet ble litt berørt av sammenstøtet mellom Gondwana og Laurentia. 
Sammenstøtet fortsatte inn i den etterfølgende perm-perioden, og resulterte i den hercynske fjellkjedefoldingen, også kjent som den varisciske orogenese med dannelsen av Appalachene i Nord-Amerika og fjellkjeder i Europa. Mest kjente eurasiske fjelldannelser er Harz i Tyskland, og videre de tyske fjellene Eifel, Hunsrück og Taunus, og i vest Ardennene i Belgia, Massif Central og Vosges i Frankrike, Ural i Russland, Pamir og Tian Shan i Sentral-Asia.
Videre så man i samtiden dannelsen av det store middelhavet Tethys. Mot slutten av karbontiden støtte Gondwanaland (dvs. Baltica) sammen med Sibirica og i sammenstøtet oppstod Uralfjellene. Fra den andre siden kolliderte Nord-Kina med Sibirica, mens den østlige delen av det nå enorme Laurasia-kontinentet forble atskilt fra Gondwanaland av nettopp havet Tethys ,som dannet en «sprekk» i det nye superkontinentet Pangaea. Ellers var Pangaea omgitt av et enormt super-hav – Panthalassa.

Bergarter

Havstigningen tidlig i karbon førte til at marin kalkstein og grå skifer ble avsatt over de røde sandsteinslagene som var avsatt like før, i devon. Den dominerende bergarten fra karbon er likevel fremfor alt steinkull. Den ble dannet da stor elver brakte løsmasser nedover mot kysten, og store tropiske regnskoger grodde fram langs elvene og kystene og dannet torv. Nye sedimenter av sandstein eller skifer skapte trykk og torvlagene ble sakte omdannet til kull. Den økonomiske verdien av kullagene er fortsatt enorm.

Klima

Klimaet ble først varmt, med unntak av sørlige halvkule. Det var tropisk klima i mange landområder, for eksempel i Baltica (Europa) og Laurentia (Nord-Amerika) som på denne tiden lå ved ekvator. Samtidig lå imidlertid store deler av Gondwanaland fortsatt ved Sydpolen og var nediset, spesielt midtveis i perioden da Den fjerde istid innebar isdekke på mye av den sørlige halvkule. istiden ble trigget av at Gondwanaland etter hvert drev sørover. I andre halvdel av karbon-perioden ble klimaet merkbart kaldere igjen med istid fram til om lag 250 millioner år siden i perm.

Planteliv

I karbon var klimaet varmt og fuktig og gav grunnlag for kullsumper i store deler av verden. Havnivået var noe høyere enn i dag og store deler av kontinentene var dekket av et grunt hav. Dette la grunnlag for et bredt belte av fuktig tropisk regnskog og tidevannssumpskog, ikke ulik moderne mangroveskog. Trærne og de andre plantene som skogen bestod av var  arter av trebregner, inntil 20 meter høye snelleplanter (Equisetales) og kråkefotplanter (Lycopodiales) og de nå utdødde og inntil 30 meter høye kråkefot-forfedrene som kalles skjelltrær (Lepidodendrales) med slekten Lepidodendron, og ikke minst utdødde frøbregner (Glossopteris) som fantes på alle kontinentene og satte forskere på sporet av Pangea-dannelsen. 
I karbon fremsto for første gang primitive nakenfrøede og inntil 30 meter høye Cordaitales, og etter hvert mot slutten av perioden dukket Walchia, en meget tidlig slekt av bartrær, opp. 
Særlig tidevannsumpene hadde ofte anoksiske bunnforhold, og de enorme mengdene plantemateriale og lignin-holdig bark som hopet seg opp der finnes i dag som kulleier over hele verden, og har gitt navn til perioden.

Dyrelivet

Terrestriske dyregrupper opplevde en voldsom radiasjon, i tillegg ble fisk som liknet hai (Elasmobranchii), kjøttfinnefisker (Sarcopterygii), en rekke ferskvannsfisk, panserpadder, lungesnegler (Pulmonata), og vingede insekter vanlige. I karbontiden oppstod mange nye arter av haier, ikke minst slektene Stethacanthus, Cladoselache, Xenacanthus, og Orthacanthus. Enkelte haiarter ble meget store, og noen levde også i ferskvann.
Særlig amfibiene kunne bli særlig store i karbon (såkalte panserpadder). Skjell-liknende armføttinger (Brachiopoda) var etter hvert svært tallrike, mens trilobitter nesten forsvant. Midt i perioden, omkring 320 millioner år siden, begynte plutselig havnivået å synke drastisk ved ekvator, og mye rikt, marint liv ble offer for masseutryddelse, deriblant sjøliljer (Crinoidea) og ammonitter (Ammonitida).
Karbon er den første perioden der insektene var en artsrik gruppe. Invertebrater kunne nå anserlige størrelser. Et eksempel er øyenstikker-lignende insekter (Protodonata) som kunne få et vingespenn på 70 cm og kakerlakk-lignende insekter (Palaeodictyoptera) med vingespenn opptil 55 centimeter. I løpet av karbon oppsto også de første urreptilene, forfedrene til dagens krypdyr.
I havet blomstret også populasjoner av marine invertebrater (virvelløse dyr), som eksempelvis koralldyr (Anthozoa), mosdyr (Bryozoa), leddormer (Annelida), armføttinger (Brachiopoda), enkle blekkspruter (Cephalopoda) av typen nautoiloider (Nautiloidea), muslinger (Bivalvia), muslingkreps (Ostracoda), svamper (Porifera), og ikke minst den amøbiske protist-gruppen av foraminiferer (Foraminifera) og ørsmå amøbiske protozoer kalt radiolarier (Radiolaria).