更新时间：2023-08-15 17:20
古生代（Paleozoic Era），显生宙的第一个代，占显生宙时期的2/3，包括6个纪，分别为寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪，其时间划分为538.8±0.2~251.902±0.024Ma，历时约3.40亿年，共设立六系二十三统四十七阶，已建立38枚“金钉子”，底界划分来自于同位素测年为538.8±0.2Ma的纽芬兰与拉布拉多省统底界——幸运阶“金钉子”；顶界划分来自于同位素测年为251.902±0.024Ma的乐平统底界——长兴阶“金钉子”。
古生代是一个大陆聚合的时期，早古生代的地壳运动导致了古北美、古欧洲、古亚洲及冈瓦纳古陆的形成和演变，同时也形成了如古太平洋和特提斯海等古老的海洋。晚古生代的地壳运动推动了南方的冈瓦纳古陆与北方的劳亚大陆的合并，最终形成了泛古陆。古生代的气候起初温和，但随着冈瓦纳大陆向南移动至南极，气候出现明显的地带性分化，使得大部分海洋环境变冷，经历了数次冰川时期。古生代是生物群快速发展和多样化的时期，早古生代以海生无脊椎动物如三叶虫、笔石、珊瑚和腕足动物门和棘皮动物繁盛为特征，植物主要由水生藻类主导。晚古生代陆地逐渐扩展，陆生生物开始繁盛，鱼类在泥盆纪达到全盛，泥盆纪后期至二叠纪中期孢子植物繁盛，二叠纪晚期则见证了大量裸子植物的出现。
在地球的古生物史中，五次物种大灭绝事件中有三次发生在古生代，分别是奥陶纪志留纪之交的生物大灭绝、晚泥盆纪弗拉斯期-法门期之交的生物大灭绝以及二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝，其中二叠纪大灭绝事件是地球历史上最严重的一次灭绝事件，彻底改变了地球的生态系统，并为恐龙等爬行纲的进化和兴起铺平了道路。
“古生代”这一名称源自希腊语中的“palaiós”（παλαιός，意为“老的”）和“zōḗ”（ζωή，意为“生命”），意指“古老的生命”，由亚当·塞奇威克（Adam Sedgwick）在1838年创造。
古生代包括6个纪，一般分为早古生代和晚古生代，早古生代包括寒武纪（538.8±0.2~485.4±1.9Ma）、奥陶纪（485.4±1.9Ma~443.8±1.5Ma）、志留纪（443.8±1.5~419.2±3.2Ma）；晚古生代则包括泥盆纪（419.2±3.2Ma~358.9±0.4Ma）、石炭纪（358.9±0.4Ma~298.9±0.15Ma）和二叠纪（298.9±0.15Ma~251.902±0.024Ma）。
《国际地层年代表》是一个描述地球历史地质时代的图表，该表按照国际标准化的地层单位体系建立，其中所有全球年代地层单位都是根据其底界的全球界线层型剖面和点位（GSSP，又称“金钉子”）来界定的。自1977年以来，该表一直由国际地质科学联合会国际地层委员会（ICS）负责维护。古生界（代）在该表中被划分为六系二十三统四十七阶，目前已建立38枚“金钉子”，其中二叠纪7枚、石炭纪3枚、泥盆纪7枚、志留纪8枚、奥陶纪7枚、寒武纪6枚。
《中国地层表》是地质行业标准规范重要内容之一，由中国地质科学院的各研究所、中国科学院的相关研究所、中国地质大学及其他单位共同合作完成，为地质学家提供了研究地球历史的时间标尺，也是地质填图和地质调查评估的基本工具，该表将古生界（代）划分为六系十九统。
在全球范围内，古生代标志着大陆聚合的时期。早古生代的地球主要被广阔的海洋覆盖，陆地碎片化且被地槽海分隔。在这个时期，地球发生过强烈的地壳运动，统称“加里东运动”（即加里东构造旋回）。在寒武纪，大部分陆地聚集形成了冈瓦纳古陆，该古陆包括了今天的非洲、南美洲、澳大利亚、南极洲以及印度次大陆，从北回归线延伸至南极区域。除了三个主要的克拉通（构成大陆稳定内部的陆地）未被纳入冈瓦纳的初始构造中外，地球的其余部分则被环太平洋大洋覆盖。
在志留纪期间，波罗的海与劳伦大陆合并，其位置从寒武纪-奥陶纪时的南半球漂移到志留纪-泥盆纪时的赤道附近。同时，西伯利亚地区连同哈萨克斯坦地块，向东北地区方向穿过赤道漂移，形成了劳亚大陆。所有东亚和东南亚的地块，以及后来形成墨西哥、北美东海岸和南欧的微陆块，在早古生代时仍是冈瓦纳的北海岸（印度-澳大利亚边缘）的一部分。志留纪末期的加里东运动后，地槽的回返褶皱转变为地台，陆地面积开始显著扩大，从而逐渐减少了海洋的主导地位。
在晚古生代，北方陆地面积进一步扩大，而南方则呈现陆地下沉与海水侵入的趋势。大约三分之一的冈瓦纳陆地被撕裂成小块，并迅速向赤道地区移动，这些块体通过一系列板块碰撞，在泥盆纪形成了欧美大陆（也称为劳俄大陆）。“海西运动”进一步推动了世界绝大多数地槽的回返上升，如西欧地槽、乌拉尔地槽、阿巴拉契亚地槽、塔斯马尼亚地槽等均转化为地台，大部分西冈瓦纳（包括南美和非洲）顺时针旋转并向北移动，与劳亚大陆碰撞。到了二叠纪，西伯利亚和哈萨克斯坦地块与欧美大陆合并，南方的冈瓦纳古陆和北方的劳亚大陆联合在一起，最终形成了形成泛古陆（联合古陆）。
古生代的岩石在全球大陆上广泛分布，其中大多数是沉积岩，这些岩石常常显示出在浅海或其附近沉积的迹象。生物地层方面，古生代化石资源丰富，寒武纪至奥陶纪地层中的三叶虫、奥陶纪至志留纪岩石中的笔石、奥陶纪至二叠纪岩石中的牙形动物、泥盆纪至白垩纪地层中的杆菊石、石炭纪至二叠纪岩石中的孢子虫等化石都具有重要的地质学意义。
古生代是地质历史上的一个重要成矿时期，尤其是晚古生代，这一时期不仅见证了大规模的内生金属矿产的形成，特别是由于岩浆活动引发的金属矿产，还有广泛的沉积矿产的形成，如煤、铁、锰、磷及石油等。
石炭纪和二叠纪是地球历史上第一个重要的造煤时期，这两个时期的煤储量占世界煤总储量的一半以上。石炭纪由于广泛的森林生态系统和沉积环境的稳定，为大规模煤层的形成提供了理想条件。尽管二叠纪的气候较为干燥，但在某些地区仍形成了重要的含煤层位。全球主要的煤田，如欧洲的鲁尔萨尔煤田、顿巴斯煤田，北美的近海煤田，澳大利亚东部的煤田，以及中原地区的山西省、平顶山市、河北开和淮南市煤田，大多发育于这两个地质时期。
在英国、德国、挪威北部、西伯利亚地区北部、西班牙和美国东部，奥陶系和志留系中广泛发现沉积铁矿。这些矿床主要形成于海洋环境中，沉积条件有利于铁质的聚集和矿化。在奥陶统底部的川滇地区，形成了鲕状赤铁矿，而川北龙门山地区的志留系变质岩中也含有铁矿。晚古生代后期和初期，很多地区的地壳上升并遭受了长期风化和剥蚀，为铁矿的分离和再富集创造了条件。例如中国华南的晚泥盆世“茶陵式铁矿”“宁乡式铁矿”和乌拉尔中段泥盆纪的铁矿。
寒武纪是磷矿形成的重要时期之一，特别是在寒武系的最底部、下寒武统中部以及中寒武统下部，这些地层中含有三个主要的含磷层位。西伯利亚地区的沉积磷矿体现了这一时期沉积作用的广泛性，而在中国云南地区的昆阳磷矿是该时期重要的磷矿之一。在奥陶纪，川西、湘中、浙江省等地的奥陶系沉积了锰矿，如广西壮族自治区的“桂平式”矿体属于上泥盆纪地层中，这些地区的锰矿是由古代海洋沉积作用形成的。
在代表干旱气候的地层中，如泥盆系和上二叠系，常见石膏盐类矿床。晚古生代后期，随着一些海西褶皱山系的形成，陆地面积扩人，气候也逐渐转为干燥，因而在二叠纪中后期出现了一系列红色磨拉石建造和潟湖含盐建造，构成重要的含奖矿床层位。
油气储层在苏联的波罗的盆地、美国中部北美大平原以及北非如阿尔及利亚的哈西梅萨乌德油田和利比亚的一些油田中都有发现。这些油田大多与早古生代的沉积环境有关，在中国华北地区的奥陶系中也发现了多处油气显示。
寒武纪的气候最初较温和，但随着显生宙第二大持续性海平面上升的发展，气候逐渐变暖。然而，随着冈瓦纳古大陆迅速向南移动，到了奥陶纪时期，西冈瓦纳（包括非洲和南美洲）的大部分区域已直接位于南极上方。早古生代的气候表现出强烈的地带性，导致虽然从抽象意义上看气候变得更温暖，但大多数生物的生活环境——大陆架海洋却逐渐变冷。尽管如此，波罗的海（包括北欧和俄罗斯）和劳亚大陆（东北美洲和格陵兰）依然位于热带区域，而中国和澳大利亚则位于至少是温带的水域。晚奥陶纪冰川时期导致了显生宙第二大的物种大灭绝。
在志留纪和泥盆纪期间，随着冰河时代的结束，海平面逐渐恢复。波罗的海和劳亚大陆的逐渐合并，以及冈瓦纳的北移，创造了许多相对温暖、浅海的新区域。随着植物在大陆边缘扎根，氧气水平上升，二氧化碳浓度略有下降，南北温度梯度有所缓和，动物界变得更为强韧。南极和西冈瓦纳的遥远南部大陆边缘变得逐渐繁荣。泥盆纪以一系列生物更替脉冲结束，虽然导致了大量脊椎动物的灭绝，但物种多样性总体并未明显减少。
石炭纪的密西西比纪伊始，大气中的氧气激增，而二氧化碳降至前所未有的低水平，导致气候不稳定并引发了一至两次的石炭纪冰河时期。石炭纪到二叠纪时期，冈瓦纳古陆经历了大规模的冰川作用，这个时期也被称为地质历史上的石炭-二叠纪大冰期，大冰盖覆盖了位于古南纬60°以内的地区，包括今天的南非、阿根廷等地。这些冰河时期虽然比晚奥陶纪的冰河时期严重得多，但对全球生物的影响却微乎其微。到了二叠纪西乌拉尔期，氧气和二氧化碳浓度恢复至更正常水平。同时，泛大陆的形成导致了巨大的干旱内陆地区出现，受到极端温度的影响。二叠纪晚期，随着海平面下降、二氧化碳浓度上升及气候恶化，最终导致了灾难性的二叠纪末大灭绝。
古生代是主要生物群的快速发展和多样化的时期，包括无脊椎动物、鱼类和陆生植物的大规模出现。早古生代的海洋生物繁盛，而晚古生代则见证了陆生生物的逐渐主导。陆地植被从原始藻类向裸蕨类发展，为后续生物从水生到陆生的演化创造了条件。
早古生代以海生无脊椎动物为主，尤其是在寒武纪的“寒武纪大爆发”期间，无脊椎动物种类迅速增多，形态多样化，寒武纪因此被称为“三叶虫时代”。奥陶纪和志留纪见证了包括笔石、珊瑚、腕足动物门等多种生物的繁盛，这些动物构成了当时海洋生态系统的主体。随着时代的推进，一些新的无脊椎动物类群如菊石开始在晚古生代出现。
古生代见证了脊椎动物从简单的形态到更复杂生物的演化过程。在奥陶纪，出现了最早的脊椎动物——无颚鱼。到了泥盆纪，脊椎动物开始多样化，主要表现为鱼类的繁盛，被称为“鱼类时代”。石炭纪和二叠纪期间，陆地上出现了首批两栖类动物，这标志着脊椎动物从水生向陆生的重要转变。到了二叠纪，更高级的羊膜动物（最早的爬行纲）开始出现。
古生代的植物演化是从水生到陆生的关键过渡。早古生代的植物生活在水中，主要是各类藻类。到了志留纪末期，首批有根状茎的血管植物出现。泥盆纪和石炭纪是孢子植物（如蕨类和苔藓）的繁盛时期。石炭纪特别以其大型森林而著名，这些森林由蕨类植物门和早期裸子植物（如杉木）组成，它们的积累形成了大量煤炭资源。到了二叠纪，裸子植物成为主导。
在地球的古生物史中，五次物种大灭绝事件中有三次发生在古生代，分别是奥陶纪志留纪之交的生物大灭绝、晚泥盆纪弗拉斯期-法门期之交的生物大灭绝以及二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝。
奥陶纪-志留纪之交的生物大灭绝发生在大约4.4亿年前的奥陶纪末期，这场灭绝事件造成了约85%的物种灭绝，主要由全球性的气候变冷引起，其灭绝的规模在历史上的五大灭绝事件中位列第二。近年来对奥陶纪末生物大灭绝的研究表明，这一事件可以分为两个阶段，并且每个阶段都由不同的灭绝机制控制。
第一幕灭绝发生在凯迪期与赫南特期之交。此时，气候迅速变冷，冈瓦纳大陆冰盖迅速扩张至低纬度地区。这种气候变化导致海平面快速下降，造成大规模的栖息地丧失。由于海洋水体容量的减少和栖息地的缩小，许多海洋生物面临了严重的生存挑战，最终导致大规模的生物绝灭。第二幕灭绝发生在赫南特期的中晚期。随着气候的快速回暖，大陆冰盖迅速消融。冰川融水携带了大量的大陆风化营养物质进入海洋，促使初级生产力飙升。然而，这种初级生产力的增加导致了浅海区耗氧量的增加和缺氧程度的加剧。这种环境变化对那些刚刚适应冷水环境的海洋“机会主义者”动物群（主要以赫南特动物群为代表）造成了二次重创。
晚泥盆纪弗拉斯期-法门期之交的生物大灭绝发生在大约3.65亿年前，此次灭绝事件导致了70%的物种消失，尤其是海洋中的物种受到严重影响，据估计，地球生命需要约200万年的时间从这场灾难中恢复。在这之后，微生物开始大量繁殖。
这次大灭绝的主要原因与极端的地质活动有关。地球内部发生了巨大的地质变动，一种被称为“超级地幔柱”的岩浆体脱离地核，引发了规模庞大的火山活动。这些活动释放了大量的岩浆和高温气体到地表及海洋。由于大量高温气体的注入，部分海域的温度升高到沸点，直接造成了大批海洋生物的死亡。同时，岩浆中释放的酸性物质导致了海水酸化，这对海洋中的钙质外壳生物等造成了灾难性影响。岩浆中释放的有毒气体不仅污染了大气，还引发了酸雨，这对陆地生态系统造成了严重破坏，影响了植物和陆生动物的生存。
二叠纪-三叠纪之交的生物大灭绝，发生在大约2.5亿年前，是地球历史上最严重的一次灭绝事件，导致了52%的生物科数和超过90%的物种灭绝，特别是海洋生物如三叶虫遭受重创。这次灭绝彻底改变了地球的生态系统，并为恐龙等爬行纲的进化和兴起铺平了道路。
二叠-三叠纪之交生物大灭绝事件整个灭绝过程持续不超过20万年，此次灭绝的主要原因是由于地下岩浆活动造成的温室气体大规模快速释放，以及火山喷发的共同作用，这些因素迅速加剧了温室效应，导致全球海陆生态系统在极短时间内全面崩溃。通过对华南地区二叠纪末至中三叠世海相牙形石的氧同位素分析，中国科学家精确构建了该时期赤道低纬度地区的古海水温度变化曲线。他们的研究揭示了二叠-三叠纪之交发生的一次快速极热事件，并证实这次极热事件是导致生物大灭绝的直接原因。此外，研究还显示，这种极端的高温持续了近500万年，这种长期的高温环境抑制了赤道低纬度地区早三叠世生态系统的复苏。