Zeitskala

Der Name für dieses System ("Steinkohlenzeit") erklärt sich dadurch, dass in dieser Zeit weltweit die bedeutendsten Kohlenvorkommen entstanden sind, darunter zum Beispiel die Steinkohlen des Ruhrgebietes, Schlesiens oder der britischen Kohlenreviere.

In Europa wird das Karbon ganz einfach in Unter- und Oberkarbon eingeteilt, wobei hier vor allem das Oberkarbon die Zeit der Kohlenentstehung repräsentiert. Im amerikanischen Sprachraum wird das Karbon sogar in zwei eigenständige Systeme untergliedert: Mississippian und Pennsylvanian. Diese beiden Namen finden deshalb mittlerweile in der international gültigen Zeitskala als Subsysteme (nicht Serien wie sonst) Anwendung (statt Unter- und Oberkarbon):

Das Karbon war eine Phase generellen weltweiten Meeresspiegelrückganges, im Einzelnen aber durch viele Schwankungen modifiziert. Der allgemeine Rückgang korreliert mit dem allmählichen Aufbau der kontinentalen Eismassen am Südpol, die gerade im Karbon so typischen kleinzyklischen Schwankungen mit deren kurzfristigem Vordringen und Zurückweichen im Rahmen zeitlich kürzerer Klimazyklen ("Milankovic-Zyklen").
Klimatisch fällt das Karbon in den Übergang von einer Greenhouse- in eine Icehouse-Ära. Die durchschnittlichen Temperaturen gingen generell zurück und fielen während dieser von höheren zu niedrigeren Durchschnittstemperaturen im Vergleich zu heute. In das höchste Karbon fällt auch ein rascher Übergang von humiden zu stärker ariden Trockenklimaten ("Rotliegend"-Fazies).
Es begann eine der stärksten Vereisungsphasen der Erdgeschichte (Permokarbone Vereisung des Gondwana-Kontinents auf der Südhemisphäre). Nach ersten Vergletscherungen im Mississippium bildet sich im Pennsylvanium ein großer kontinentaler Eisschild mit Höhepunkt an der Karbon/Perm-Grenze. Spuren davon sind auf allen Gondwana-Teilkontinenten (Südamerika, Afrika, Indien, Antarktis, Australien) erhalten. Der häufige Wechsel von Warm- und Kaltzeiten (wie im Quartär) resultierte in ausgeprägten glazioeustatischen Meeresspiegelschwankungen.
Die weitestverbreiteten Kohlebildungen der Erdgeschichte fallen in das Pennsylvanium, aufgrund besonderer botanischer Gegebenheiten (Bärlapp-"Rindenbäume" mit vermutlicher schneller Bioproduktion und geringer Stabilität) und der tektonischen Situation aber im Gegensatz zu späteren Phasen (ab Oberperm Kohlen nur noch in gemäßigten Breiten) auch in die tropisch-subtropischen Klimazonen.
Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre stieg durch die sich ausbreitenden Wälder auf das Vielfache des heutigen Wertes an. Der CO2-Gehalt sank enorm ab (geringere Produktion ozeanischer Kruste, Verbrauch durch Pflanzen, erste ausgedehnte Wälder!) bis etwa auf den heutigen Wert.

Europa und Nordamerika:

Im Mississippium wurden weite Teile des "Old Red"-Kontinentes vom Meer überflutet, in den Flachmeeren bildet sich die "Kohlenkalk"-Fazies aus. Die im südlich anschließenden tieferen rhenoherzynischen Becken sowie südlich der Mitteldeutschen Kristallinschwelle (vulkanischer Inselbogen) abgelagerten Gesteine (meist Tonsteine mit zyklisch eingeschalteten Turbiditen) im Gegensatz dazu werden als "Kulm" bezeichnet. Dieses stellt den Flysch im Vorfeld des von Süden näherkommenden variszischen Gebirges dar.
Das variszische Gebirge in Mitteleuropa wird (von Norden nach Süden) in vier Zonen abnehmender Metamorphose, abnehmender Bedeutung magmatischer Intrusionen und früherer tektonischer Hauptphase gegliedert: Subvariszikum - Rhenohercynikum - Saxothuringikum - Moldanubikum. Große Plutonintrusionen (meist Granite) charakterisieren die Kernzeit der variszischen Orogenese (z.B. der Brocken im Harz).
Mit der Wende Mississippium/Pennsylvanium hatte das saxothuringische Becken südlich der Mitteldeutschen Kristallinschwelle aufgehört, zu existieren, die Gesteine waren aufgefaltet. Später im Pennsylvanium kam es hier schon zu festländischen Bildungen und Vulkaniten in Rotliegendfazies (siehe Perm).
Im ehemaligen rhenoherzynischen Becken und nördlich anschließend (Subvariszikum) kam es zu Beginn des Pennsylvanium zur Verlandung und Kohlenbildung, mit Höhepunkt im Moskovium / Kazimovium (in der mitteleuropäischen Westfal-Stufe). Der Beginn des Pennsylvaniums war hier allerdings noch durch zyklische Meeresingressionen geprägt (paralisches Kohlebecken).

Die Pflanzenwelt:

Mit dem Karbon beginnt bereits die Spätphase der phytischen Ära des Paläophytikums mit Dominanz der Sporenpflanzengruppen der Farne, Bärlappe und Schachtelhalme (Steinkohlewälder). Allerdings kamen v.a. auf den etwa trockeneren Standorten die Nacktsamer, hierunter besonders die Cordaiten und die Samenfarne (Pteridospermae), immer stärker auf. Generell kam es zur weiteren Diversifikation innerhalb der bereits existierenden Gruppen und zu einer zunehmenden Größe und Komplexität der Landpflanzen.
Das Karbon war die wichtigste Zeit der Steinkohlenbildung. Große Teile Europas und Nordamerikas lagen während des Karbons in äquatorialer Position (siehe Abbildungen oben), und in den feuchten Tiefländern an den Rändern der damaligen Festländer entwickelten sich ausgedehnte Sumpfwälder. Das größte Karbonbecken ist das sogenannte "paralische Kohlenbecken", dessen Kohlenlager in Küstennähe entstanden und das sich von Irland über England, Nordfrankreich, Belgien, die Niederlande, Deutschland (Ruhrgebiet) bis nach Polen erstreckte. Durch häufige Meeresspiegelschwankungen wurden diese Tiefländer gelegentlich überflutet.
In den Sumpfwälern (Steinkohlenfloren) waren die Lepidodendren (Schuppenbäume) und die Sigillarien (Siegelbäume) die am weitesten verbreiteten Pflanzen (beides Bärlappgewächse). Sie konnten eine Wuchshöhe von bis zu 40 m und Durchmesser von bis zu 2 m erreichen, hatten jedoch nur sehr kleine Holzkörper. Im Gegensatz zu allen anderen baumförmigen Pflanzen wurde das Dickenwachstum dieser Stämme und damit auch deren Stabilität durch die Rinde erzeugt ("Rindenbäume").
Weitere Vegetationselemente unserer Steinkohlenwälder waren die Calamiten, baumförmige Verwandte unserer Schachtelhalme. Sie konnten bis zu 20 m hoch werden und wuchsen an sehr feuchten Standorten in den Uferbereichen der Gewässer.
Wichtige Gruppen ware auch die Pteridospermen (Farnsamer), die Farne und die Cordaiten (weitläufige Verwandte der Koniferen). Die Pteridospermen besiedelten auch die etwas trockeneren Standorte der karbonischen Tiefländer, zum Beispiel die sandigen Uferwälle der Flüsse. Farne waren häufig mit baumförmigen Typen repräsentiert, obwohl auch kletternde und epiphytische Formen nachgewiesen worden sind. Echte Farne und Samenfarne (zusammen auch Pteridophyllen genannt) können nur anhand ihrer oft sehr ähnlichen Beblätterung nicht sicher unterschieden werden
Die Cordaiten hatten sehr charakteristische bandförmige Blätter bis zu 70 cm Länge und sind als mögliche Vorläufer der Koniferen in der Diskussion. Einige Formen besiedelten heutigen Mangrovegebiete entsprechende Lebensräume, während andere als typische Vertreter der trockeneren Hinterländer angesehen werden müssen.
Während des obersten Karbons wurden die Koniferen, deren älteste Formen Ähnlichkeiten mit den heutigen Araucarien aufweisen, immer häufiger. Die ältesten Koniferen sind schon aus dem mittleren "Westfal" beschrieben worden.

Die Florenregionen im Karbon und Perm. Besonders die gegenüber unserer vertrauten euramerischen Flora sehr eigenständige Gondwana-Flora (Glossopteris-Flora) war schon früh ein Argument für die Existenz plattentektonischer Prozesse.

Umgezeichnet nach Faupl (2000).

Das Karbon war auch die Zeit, in der sich eine erste Differenzierung der Erde in Florenprovinzen herausbildete. Die uns vertraute (und oben beschriebene) Euramerische Flora steht den in vielen Punkten ähnlichen Angara- und Cathaysia-Floren gegenüber, während sich auf der Südhalbkugel die deutlich unterschiedliche Gondwana-Flora (auch Glossopteris-Flora) mit dem kennzeichnenden baumförmigen Samenfarn entwickelte.

Die Tierwelt:

Im marinen Bereich hielt sich die Diversität der typischen paläozoischen Invertebratengruppen auf hohem Niveau ohne bedeutende Massenaussterben.
Die Korallen erholten sich am Beginn des Karbon wieder von dem oberdevonischen Massenaussterben, beide Gruppen nahmen dann im Verlaufe des Karbon und Perm aber in ihrer Diversität sukzessive ab. Rugosa lassen sich, wie im Devon, in Flachwasserbereichen ("Kohlenkalk") z.T. zur Parastratigraphie nutzen.
Erstmals im Verlaufe des Phanerozoikums wurden die Muscheln etwas bedeutender, zwar nicht unbedingt formenreicher, aber dafür mit bekannten und z.T. sehr häufigen Gruppen im marinen Bereich ("Posidonienschiefer") und auf den Kontinenten (erste Süßwassermuscheln). Generell gab es jedoch noch kaum Endobenthonten, gegenüber den Brachiopoden als den damals tpyischen Zweischalerfaunen des Meeres blieben die Muscheln weiter sehr unbedeutend.
Die Gastropoden zeigten im marinen Bereich einen Diversitätsschub in mehreren Gruppen sowie - spätestens jetzt - das Erstauftreten der Heterostropha. Das Erstauftreten von Pulmonata (Lungenschnecken) in Süßwasserbereichen gilt als nicht gesichert.
Bei den Cephalopoden ging die Formenvielfalt der Nautiloideen weiter zurück, während die Ammonoideen mit dem weiteren Aufblühen der Goniatiten die Haupt-Zonenleitfossilien im marinen Bereich (Orthostratigraphen) stellen. Alle Ammonoideen ab dem Karbon hatten einen externen Sipho.
Bei den Trilobiten nahm nach dem oberdevonischen Massenaussterben die Diversität weiter ab, die Gruppe wurde immer unbedeutender.
Die Brachiopoden sind gute Parastratigraphen im küstennahen Bereich, zeigen generell aber einen Rückgang vieler paläozoischer Gruppen mit Ausnahme der Strophomeniden (Untergruppe Productiden).
Bei den Echinodermen waren weiterhin die Crinoiden und - v.a. in den "Kohlenkalken" Nordamerikas - die Blastoiden artenreich verbreitet. Die Crinoiden hatten im Mississippium die höchste Diversität aller Zeiten, verzeichneten danach jedoch wieder einen Diversitätrückgang.
Bei den Fischen sind waren großen Panzerfische (Placodermen) schon vor dem Karbon ausgestorben, modernere Fischgruppen begannen nun vorzuherrschen.
Die Amphibien durchlebten im Karbon ihre Blütezeit mit größter Diversität und z.T. erheblichen Körpergrößen (bis 5 m Länge im Pennsylvanium).
Mit der Entwicklung des amniotischen Eis entwickeln die Tetrapoden die Möglichkeit, sich fern von Gewässern fortzupflanzen. Als primitiveste Amniota sind erste Reptilien (Synapsida und Diapsida) im Pennsylvanium vertreten, aber noch unbedeutend. Zu dieser Zeit lebten allerdings auch viele Reptilien noch überwiegend aquatisch.