石炭紀（Carboniferous ），顯生宙古生代第五個紀，晚古生代第二紀，以牙形石Siphonodella sulcata(槽管刺)首次出現作為開始標志，開始于距今3.5億年，延續了約6500萬年，設立兩亞系七階，應建立7枚“金釘子”，目前已建立3枚。石炭紀底界劃分來自于同位素測年為358.9±0.4Ma的石炭紀底界——杜內階底界“金釘子”；頂界劃分來自于同位素測年為298.9 ±0.15Ma的二疊紀底界——阿瑟爾階底界“金釘子”。
石炭紀是一個全球板塊構造活躍的時期，也是地質歷史上重要的成煤期。石炭紀時陸地面積不斷增加，古地理的面貌有著極大的變化。當時氣候溫暖、濕潤，沼澤遍布，大陸上出現了大規模的森林，給煤的形成創造了有利條件。活躍的板塊構造使南方的岡瓦納大陸（Gondwana land）和北方的勞俄大陸（Laurussia）發生碰撞開始聚合，形成了諸如阿巴拉契亞山脈等一系列造山帶，部分地區地勢抬升并改變了全球的洋流環境，導致石炭紀最終從早期的溫室氣候變為冰室氣候。石炭紀的陸生生物飛躍發展，海生生物得到更新發展，石炭紀的生物種類早期與晚期發展呈現出不同的時期特點，石炭紀早期的生物種類從泥盆紀大滅絕后得到恢復與發展，無脊椎動物以?[tíng]類、牙形刺、有孔蟲、桿菊石、珊瑚、腕足類動物、苔蘚蟲、棘皮動物、放射蟲為主的海洋生物得到繁衍發展，脊椎動物中魚類化石減少，兩棲類得到發展演化并擺脫水的依賴形成新的爬行綱。早石炭世的植物種類與晚泥盆紀相似，多以蕨類植物為主，植物地理分區不明顯，古蕨類植物延續生長，但只能適應于濱海低地的環境。晚石炭世植物以高大的石松植物為特征，有節類、真蕨類和種子蕨類得到迅速發展，還有高大的裸子植物Cordaites(科達樹）是構成造煤的重要原料，而且受古地理和古氣候分異的影響，植物開始呈現出明顯的地理分區。
定名
由于這一時期形成的地層中含有豐富的煤炭，因而得名“石炭紀”。石炭紀英文（Carboniferous ）來源于拉丁語“carbo”（木炭）和“ferronus”（鐵），或意大利語“Carbonarium”（木炭生產者）。1807年、1811年英國地質學家John Farey Sr（老約翰·法雷）首次提出“煤韻律層”一詞，1822年，英國地質學家William Daniel Conybeare（威廉·科尼比爾）和William Phillips（威廉·菲利普斯）發布了《英格蘭和威爾士的地質報告》一書，該書中首次將石炭紀稱為Carboniferous。
時期劃分
國際地層年代表
2003年國際地質大會最終投票確立石炭系兩亞系六統七階的劃分方案，兩亞系自下而上分別為密西西比亞系、賓夕法尼亞亞系，其中的統并沒有采用特定名稱，其地層系統自下而上為密西西比亞系（下統杜內階、中統維憲階、上統謝爾普霍夫階）、賓夕法尼亞亞系（下統巴什基爾階、中統莫斯科階、上統卡西莫夫階、上統格舍爾階）。截止至2023年4月，石炭紀已設立3枚金釘子。
中國地層表
中國地質調查局和全國地層委員會組織實施下，經原國土資源部批準（國土資[2014]374號）出版發行了《中國地層表(2014)》，《中國地層表》《中國地層指南及中國地層指南說明書》是中國地質行業標準規范重要內容之一，在參考國際地層學研究的基礎上編制了中國地區的地層年代表，該地層表將石炭紀地層系統設立為兩統七階。
地史特征
全球構造
石炭紀的全球構造是泥盆紀的繼續和發展，同時石炭紀又是一個全球板塊構造活動強烈的階段，海西構造運動（Hercynian orogeny）將南方的岡瓦納大陸與北方的勞俄大陸靠攏并發生碰撞，在西歐和北美交接地段形成了萊茵-海西期地體和阿巴拉契亞山脈，原本位于岡瓦納大陸和勞俄大陸中間的連接泛大洋和古特提斯洋的瑞克洋（Rheic Ocean）消失成為陸地。隨著地勢抬升，陸地面積增加，許多原本在泥盆紀時期為海洋環境的地區變成了動蕩的淺海和過渡相環境。由土耳其、伊朗、阿富汗、西藏自治區、印度和馬來西亞組成的微大陸 西梅里亞（ Cimmeria）與華北地區板塊、華南板塊繼續遠離岡瓦納大陸向北移動與西伯利亞地區板塊靠近，最終在三疊紀晚期與西伯利亞板塊碰撞。
地層及地理特征
石炭紀地層顯示出明顯的雙分性，下部地層主要以海相沉積為主，代表著石炭紀早期的廣泛海侵，上部地層以海陸交互相沉積為主，含豐富的煤層，以俄羅斯地臺、南烏拉爾、西班牙北部、華南地區的地層發育完整，是全球石炭紀年代地層研究的理想區域。生物地層方面，石炭紀的生物快速發展，以牙形石、有孔蟲、菊石亞綱、四射珊瑚、腕足動物門、苔蘚蟲、棘皮動物、放射蟲為主的海洋生物繁盛，其有孔蟲與牙形刺的演化成為地層劃分和對比的重要標志化石，由于石炭紀地理分區特點的顯著性，造成生物地層的全球對比相對滯后，“金釘子”系統并不完善。
礦產資源
石炭紀的礦產以沉積型礦產為主，以煤、鐵、石油、鋁礬土為主，石膏、鹽類也是石炭紀的常見礦產種類。
煤
石炭紀、二疊紀是世界上最重要的成煤時期，熱帶潮濕的氣候形成大量的森林地區，它們分布的地方往往形成大型煤田，據統計，石炭紀形成的煤炭儲量約占全世界總儲量的50%以上，其煤層特點有著煤層厚、質量好、規模大的特點。目前世界各國開采的主要煤田都屬于石炭紀時期產生的，分布廣，如西歐的魯爾煤田、薩爾煤田、蘇聯的頓涅茨煤田、美國阿帕拉契亞近海煤田、中國山西省煤礦、中國貴州省六盤水市煤礦、中國陜西省渭北煤礦等。
鐵礦
海侵超覆及其對古風化殼改造有關的沉積礦產，主要以赤鐵礦和菱鐵礦為主，如中國的山西式鐵礦。
錳礦
沉積型礦產，一般呈層狀、脈狀分布，菱錳礦、錳方解石為主，中國廣西壯族自治區的錳礦大多形成于下石炭統。
鋁土礦
海侵超覆及其對古風化殼改造有關的沉積礦產， 廣泛分布于世界各地的煤系中，多形成于海侵時期超覆在陸地地層的剝蝕面上，沿海岸線分布，中國黔中—渝南一線的鋁土礦大多形成于石炭紀。
石膏及鹽類
蒸發巖類礦產，產出時代以早石炭世為主，受海侵活動影響形成瀉湖、閉盆、海灣環境，如中國湖南省雙峰縣梓門橋石膏礦床形成于早石炭世。
氣候環境
石炭紀的氣候是一個逐漸變冷的時期，早期的氣候較為濕潤，僅南方大陸的阿根廷、玻利維亞等地有冰川活動，氣候分帶不明顯。隨著陸地系統的擴大，陸生植物大量發展，森林系統的建立通過光合作用消耗了大量的二氧化碳，使得大氣中的含氧量急劇上升，接近地質歷史的峰值。石炭紀晚期，隨著冰室效應的增加，氣候急劇變冷，氣候開始從濕潤氣候向干旱氣候轉換，雨林系統崩潰，活躍的地殼運動形成了許多高大山系，阻斷了全球的環流系統，導致氣候分帶日益明顯。根據石炭紀的珊瑚礁分布，石炭紀的南極位于岡瓦納古大陸南極洲地臺上，北極地區位于西伯利亞地區，早石炭紀的赤道帶穿過北美洲中部、西北歐經黑海穿過西北、華南到達印度尼西亞和澳洲東部。在南方岡瓦納大陸南部地區發育了大規模的冰川覆蓋，北方高緯度地區以濱海環境為主，并未發現大規模的冰川覆蓋。從地層分布特點看，隨著氣候和地勢差異的不斷擴大，石炭世晚期形成了寒帶、熱帶—亞熱帶、溫帶三種氣候類型和相應的植物、動物地理分區。
生命發展
無脊椎動物
石炭紀的海生無脊椎動物與泥盆紀相比顯著不同，主要是?類的興起和牙形刺的輻射發展，成為地層劃分和對比的依據。石炭紀時期以珊瑚、腕足動物門生物為主，三葉蟲衰退剩少數幾屬，筆石滅絕。海生無脊椎動物以冷、暖水型動物群種劃分為3個生物地理區，分別是歐亞區、北美區和東澳大利亞區，分別對應著熱帶、亞熱帶和溫帶的氣候特征。
脊椎動物
石炭紀—二疊紀是兩棲動物發展的時代，石炭紀形成數量眾多的森林沼澤為兩棲類的發展提供了良好的環境，陸地的不斷抬升，氣候的變化使得石炭紀晚期出現了原始的爬行綱（林蜥），動物界進一步擺脫了對水體的依賴。
植物類
石炭紀的植物以石松門、有節類、真蕨綱、種子蕨類和科達樹類為主。早石炭世的植物群與泥盆世植物群比較接近，以一些原始的蕨類為主，如古蘆木（Archaeocalamites）、針羊齒（Rhodea）等，只能適應單一的濱海低地環境，植物形態和結構無明顯差異，地理分區不明顯。中、晚石炭世植物開始繁榮，盛產高大的石松類植物，有節類、真蕨類和種子蕨類得到迅速發展，常見的品種有鱗木屬（Lepidodendron）、輪葉（Annularia）、蘆木（Calamiies）、脈羊齒（Neuropleris）、網羊齒（Linopleris）、科達樹（Cordaites）。受古地理和古氣候分異的影響，出現了明顯的植物地理分區，以古赤道為界，將植物群劃分為南方植物群和北方植物群。位于岡瓦納古大陸上的植物群被稱為南方植物群，也叫作岡瓦納植物群，南方植物群位于熱帶植物區以南的廣大地區，包括南非、南美、澳洲和印度等地，以灌木、草本植物為主。以舌羊齒分布最廣，又稱為舌羊齒植物群，屬種單調，反映了南方大陸溫涼的氣候特點。位于勞俄大陸上的植物群被稱為北方植物群，根據其地理位置特點又可將其分為3個植物區，分別是安加拉溫帶植物區(又稱通古斯植物群)、歐美熱帶植物區、華夏熱帶植物區。
參考資料 >
國際地層年代表（2023年4月版）.國際地層學委員會.2023-04-07
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石炭世.Paleomap project.2023-04-13
3億年前古蜻蜓塊頭和喜鵲差不多 飛得不快-中新網 530 Origin DNS Error.中國新聞網.2023-04-14
巨型馬陸,領略巨大昆蟲的種族與神奇[2]- 中國日報網.中國日報.2023-04-14