Le Carbonifère est subdivisé en deux époques, le Mississippien et le Pennsylvanien :
+ CARBONIFÈRE (359,2 ± 2,5 à 299,0 ± 1,8 Ma, D = 60,2 Ma)
   - Mississippien (359,2 ± 2,5 - 318,1 ± 2,1 Ma, D = 41,1 Ma)
   - Pennsylvanien (318,1 ± 2,5 - 299 ± 2,1 Ma, D = 19,1 Ma)

Le Pennsylvanien est une époque géologique correspondant au Carbonifère supérieur et s'étendant de 318,1 ± 1,3 à 299 ± 0,8 millions d'années. Il fait suite au Mississippien.

Elle est caractérisée par la formation de la Pangée qui élève les montagnes hercyniennes et la présence de vastes forêts tropicales sur de vastes étendues en Amérique du Nord, en Europe, et dans le Nord le la Chine, qui ont laissé d'importants dépôts de charbon.

Cette époque se décompose en 4 étages :
- Bashkirien (318,1 ± 1,3 - 311,7 ± 1,1 Ma, D = 6,4 Ma)
- Moscovien (311,7 ± 1,1 - 306,5 ± 1,0 Ma, D = 4,2 Ma)
- Kazimovien (306,5 ± 1,0 - 303,9 ± 0,9 Ma, D = 2,6 Ma)
- Gzhélien (303,9 ± 0,9 - 299,0 ± 0,8 Ma, D = 4,9 Ma)

Vers la fin du Paléozoïque, la plupart des océans qui s'étaient formés pendant la dissolution de la Pannotia (Pannotie), ont été absorbés lorsque les continents sont entrés en collision pour former la Pangée. Centrée sur l'équateur, la Pangée s'étirait du Pôle du Sud au Pôle du Nord, séparant l'Océan Téthys à l'est, de l'Océan Panthalassa à l'ouest. (http://www.scotese.com/late.htm ->)

La large chaîne montagneuse, au centre de la Pangée, transformée en région montagneuse équatoriale pendant le carbonifère supérieur, fut le lieu de production de la houille à l'intérieur de la ceinture équatoriale pluvieuse. Durant le carbonifère supérieur et le Permien inférieur, les régions méridionales de la Pangée (Sud de l'Amérique du Sud, l'Afrique du Sud, l'Antarctique, l'Inde et l'Australie) étaient gelées. Les scientifiques ont trouvé des preuves de l'existence d'une calotte polaire dans l'Est sibérien, au cours du Permien supérieur.
Une année compte 395 jours de 22h13mn. Aujourd'hui, par suite du ralentissement de la rotation terrestre, causé par les marées (lunaires et solaires), l'année dure 365 jours de 23h56mn.

L'Oxygène au Carbonifère

Les forêts consomment autant d'oxygène qu'elles en produisent, mais ne fournissent aucune quantité supplémentaire d'oxygène à l'atmosphère. C'est pourquoi, les chercheurs trouvent qu'il y a une certaine exagération à qualifier la forêt d'Amazonie de poumon terrestre, l'océan jouant à lui seul, le rôle de régulateur de l'oxygène qui n'est qu'un sous-produit de la photosynthèse. (La vie dans un récif du Carbonifère, il y a environ 300 Ma ->)Comme la photosynthèse utilise le dioxyde de carbone, il y a donc un couplage évident entre les taux d'oxygène (O₂) et de dioxyde de carbone (CO₂) dans l'atmosphère. Plus la photosynthèse consommera de dioxyde de carbone, plus elle émettra de l'oxygène. Il y aurait ainsi un accroissement sensible du taux de concentration de l'oxygène dans l'atmosphère au cours des périodes de grande activité de photosynthèse. Si le tout est accompagné d'un enfouissement accéléré des produits de la photosynthèse (séquestration de carbone), moins d'oxygène libre sera utilisé pour la respiration et plus la teneur en oxygène de l'atmosphère augmentera. C'est ce qui s'est produit au carbonifère - permien avec l'avènement, à la fin du dévonien, des plantes vasculaires et la colonisation des surfaces continentales par la grande forêt. Dans une grande mesure, c'est donc le taux d'enfouissement du carbone organique, ainsi que celui de l'oxydation des matériaux terrestres qui vont contrôler le taux d'émission et la teneur en oxygène dans l'atmosphère.

* L'oxygène de l'atmosphère est en fait la contrepartie de la matière organique quand (et seulement quand) celle-ci n'a pas été respirée et métabolisée. Le seul processus qui empêche cette métabolisation, c'est sa fossilisation (sous forme de kérogène, de matière organique dispersée, de charbon, de pétrole...). À chaque fois qu'il se synthétise de la matière organique contenant 12 g de carbone ET que cette matière organique se fossilise, les 32g d'oxygène libérés ne sont pas réutilisés et s'accumulent dans l'atmosphère. Nous respirons donc un oxygène libéré par des végétaux anciens (par exemple carbonifère) devenus matière organique fossile : 44 g de CO₂ --> 12 g de C (fixé dans du glucose) + 32 g d'O₂

Le taux d'oxygène actuel est de 21 %, le restant c'est de l'azote et moins de 1 % des gaz rares. Cela représente 1.10 15 tonnes soit 1 million de milliard de tonnes d'oxygène. Bien que la marge d'erreur soit grande, force est de reconnaître que le taux d'oxygène dans l'atmosphère a varié durant cette période de temps géologique et que le carbonifère - permien a connu une augmentation importante. Si la vie a pu se maintenir et proliférer à la surface du globe, c'est qu'elle a inventé un mécanisme de défense contre ce poison violent pour elle qu'est l'oxygène, ainsi que la capacité d'exploiter cette ressource. Ce mécanisme, c'est la respiration. En même temps qu'elle inventait ce mécanisme, elle en devenait dépendante.

Les forêts se développent en domaine de plaines côtières (bassins paraliques en bordure des mers, dans des plaines basses, dans des régions de delta ou de lagunes) ou encore en domaine marécageux (bassins limniques ou intra-montagneux). Les principaux végétaux sont représentés par des lycophytes (de nos jours réduits à 4 plantes herbacées dont le lycopode et la sélaginelle), des arthrophytes (les prêles), des fougères arborescentes et les plantes par des ptéridospermes (fougères à graines). En domaine marin, certains foraminifères, prolifèrent sur les plates-formes peu profondes. Si le climat chaud et humide du carbonifère moyen a favorisé l'éclosion des plantes, il n'en fut pas de même au carbonifère supérieur qui devint froid et sec. La température moyenne s'abaissa de 10°C et l'importante glaciation se poursuivit jusqu'au permien inférieur. Cela entraîna une restriction des océans dont l'eau se transformait en glacier.

La grande quantité de plantes produisit une très grande quantité de matière organique, contenant le gaz carbonique. En l'absence des responsables de la décomposition (champignons, bactéries qui viendront plus tard) cette matière se transforma en houille, ne rejetant pas le dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Aussi, à cette période, le taux de gaz carbonique fut très bas, limitant l'effet de serre et par la même occasion faisant baisser les températures. (Extrait du texte intégral de : http://www.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s3/cycle.oxygene.html)

La conquête du ciel débute 100 millions d'années après que les premières créatures arrivent sur Terre. Les premiers à prendre leur envol furent les insectes. Ils ont même été les seuls à voler pendant les 10 premiers millions d'années. Ensuite et grâce aux différentes mutations, transformations physiologiques, l'envol apporte sa deuxième vague des pionniers du ciel, les Ptérosaures. Après eux, c'est l'apparition des premiers oiseaux, avec à chaque étapes de l'évolution, des caractéristiques biens précises. L'avènement de ces oiseaux s'accompagne d'un mode de vie bien nouveau, si bien que 2/3 des animaux vivant aujourd'hui sur la planète savent voler.

Comment les tous premiers pionniers ont pu réussir à coloniser les régions arides. Tout le processus de reproduction a du se trouver bouleversé. Pour alimenter leur développement, les œufs ont du évoluer et les coquilles modifier leur structure pour pouvoir contenir de l'eau. L'apparition de l'œuf à coquille dure représente un pas gigantesque dans l'odyssée de la vie. Chaque œuf doté de son mini bassin garanti au petit un parfait développement. Les œufs peuvent désormais être déposés sur des terrains arides. Cette nouveauté participe à l'émergence d'un nouveau groupe d'animaux : les reptiles. Les œufs des reptiles contiennent davantage de réserves en nourriture que ceux des amphibiens. Leur petit connaissent des débuts bien difficile. Les reptiles ont engendrés de nombreuses familles. L'invention de l'œuf débouche sur l'ère des dinosaures.
Les dinosaures ont dominé la planète pendant environ 180 millions d'années. Ils comptaient 700 espèces. Certaines de la taille d'un rat, d'autres d'une baleine. Mais l'œuf a coquille dure n'a pas été la seule force des reptiles. Pour pouvoir supporté des conditions climatiques différentes, ils se sont couverts d'écailles. Les reptiles doivent s'exposer au soleil pour chauffer le corps. Après ils peuvent partir chasser. Les reptiles sont arrivés 100 millions d'années plus tard que les artropodes, pourtant ils semblent prendre l'ascendant sur eux. Mais les reptiles sont eux aussi limités par leur physiologie. Leur activité dépend de la chaleur. En revanche, qu'il fasse chaud ou froid, les mammifères eux restent actifs. La grande différence entre les reptiles, c'est que nous fabriquons notre chaleur en brûlant notre nourriture comme un carburant. Nos vêtements nous permettent de conserver notre chaleur, sinon nous devrions manger presque sans interruption pour rester en vie.