石炭纪是地壳运动非常活跃的时期，因而古地理的面貌有着极大的变化。这个时期气候分异现象又十分明显，北方古大陆为温暖潮湿的聚煤区，冈瓦纳大陆却为寒冷的大陆冰川沉积环境。气候分带导致了动、植物地理分区的形成。
巨虫时代
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特征
植物演化
石炭纪（3.5亿年前）——壮观的蕨类森林.
石炭
纪是植物世界大繁盛的代表时期。早石炭世的植物面貌与晚泥盆世相似，古蕨类植物延续生长，但只能适应于滨海低地的环境；晚石炭世植物进一步发展，除了节蕨类和石松类外，真蕨类和种子蕨类也开始迅速发展。裸子植物中的苛达树是一种高大的乔木，成为造煤的重要材料之一。
石炭纪的气候温暖湿润，有利于植物的生长。随着陆地面积的扩大，陆生植物从滨海地带向大陆内部延伸，并得到空前发展，形成大规模的森林和沼泽，给煤炭的形成提供了有利条件，所以，石炭纪成为地史时期最重要的成煤期之一。此外，石炭纪也是地壳运动频繁的时期，许多地区这时褶皱上升，形成山系和陆地，地形高差起伏，使地球上产生明显的气候分异。按照地理环境的不同，科学家们根据石炭纪的植物分布特点划分出各具特色的植物地理区，每一植物地理区都有自己的特色植物群（flora）和一定的生态特征。
在石炭纪的森林中，既有高大的乔木，也有茂密的灌木。乔木中的木贼根深叶茂，木贼的茎可以长到20~40厘米粗，它们喜爱潮湿，广泛分布在河流沿岸和湖泊沼泽地带。石松是另一类乔木，它们挺拔雄伟，成片分布，最高的石松可达40米。石炭纪时，早期的裸子植物（如苏铁、松柏、银杏等）非常引人注目，但蕨类植物的数量最为丰富。蕨类植物是灌木林中的旺族，它们虽然低矮，但大量占据了森林的下层空间，紧簇拥挤，蒸蒸日上。可以这样说，今天地球上之所以蕴藏有如此丰富的煤炭资源，与石炭纪的植物界的繁盛密切相关。中国是煤炭资源大国，外国科学家们曾经指出，石炭纪森林的广袤和茂密可以从中国所产煤层的厚度上看出来，有的煤层厚度竟然超过120米，这相当于2440米的原始植物质的厚度。
植物是怎样变成煤炭的呢？由于石炭纪的植物种类繁多，生长迅速，它们死后即便有一部分很快腐烂，但仍有许多枝干倒伏后避免了风化作用和细菌、微生物的破坏。石炭纪森林的不少林地是被水浸泡着的沼泽地，死亡后的植物枝干很快会下沉到稀泥中，那里实际上是一种封闭的还原环境，在这种环境中植物枝干避免了外界的破坏，并在压实作用和其它作用下缓慢地演变成泥炭。年复一年，由植物形成的泥炭在地层中得到保存，并又经历了成煤作用后成为初级的煤炭-褐煤。褐煤是一种劣质煤，褐煤再经过长时间的压实后，才能形成真正意义上的煤——烟煤。褐煤转化成烟煤要付出巨大的“代价”，据地质学家们推算，0.3米厚的烟煤是由6米厚的象褐煤这样的植物质压缩而成的。
气候
根据石炭纪的珊瑚礁分布，可以推断早石炭世的赤道带通过北美洲中部，西北欧经黑海穿过中国西北、华南到达印尼和澳洲东部。石炭纪同大陆上的古气候相适应的是植物地理区系的分布，欧美植物区和华夏植物区为热带、亚热带气候，冈瓦纳植物区和安加拉植物区分别代表热带以外的南北温凉气候区。世界上各地石炭纪的成煤时期早晚也有差别，分别代表各地区的热带潮湿气候，石炭纪的干旱气候区仅限于一定的地理分布,同泥盆纪和二叠纪相比，干旱面积较小,干旱气候同蒸发岩类沉积的分布相适应，例如亚洲早石炭世从哈萨克斯坦南部经天山伸延至南天山和塔里木，哈萨克斯坦向东到西伯利亚干旱气候一直延续到中石炭世。南半球的冈瓦纳大陆，石炭纪时高出海面，从石炭纪中晚期开始气候变冷，冰川活动一直持续到早二叠世，冰期和间冰期沉积在南美、南非、印度和澳大利亚都有广泛的分布，在南非南部冰川呈放射状方向流动。在北半球，仅在西伯利亚东部可能为寒冷干燥气候。
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