地質時代
概要
138億年前の宇宙誕生（ビッグバン）から3分の2経過した今から46億年前に太陽系に地球が誕生した。この数十億年に渡る地球の過去を考察する場合、地球誕生から、月の形成、海洋誕生、大陸の形成分裂、造山運動・火山活動、巨大隕石の衝突、気候変動などの天文学的・地学的な絶対年代区分とは異なった、時代を発掘された化石や地層等から相対的に区分する手法が用いられており、これを地質時代と呼ぶ。この地質時代区分は地球史絶対年代とは異なるが、絶対年代上の重要事象の結果として多くの生物相の変化が起きたわけであり、地質時代と絶対年代に定義の差はあるが、相関性はある。
地球の過去は岩石や地層の中に封じ込められており、幾重にも亘る地層には、本の頁のように、地球の過去の事件やその時代の生物などが記録されている。これらの地層は、含まれる岩石や化石の放射年代測定により年齢を推定することが出来る。こうして地層の頁を紐解き、岩石という原子時計を測り、含まれる化石を見出すことにより地球の過去を知ることが可能となる。
地質時代の区分は発見される化石によるため、各時代はそれら生物の時代とも言え、その絶滅が時代を区分している。言い換えれば地質時代は生物の繁栄と絶滅の記録である。
一部の例外を除き各紀の境界では大量絶滅が発生している。右図参照。
年代の定義
時代区分の開始年代(基底年代)は、主にその区分に属する岩石や化石の放射年代測定によって統計誤差を伴った年代数値が割り出されているが、新生代の新第三紀以降の年代数値は、放射年代測定の結果と良く適合し、気候変動を説明出来る日射量の変動サイクル（ミランコビッチサイクル）による絶対年代である天文年代で定義されている。また地層・岩石や化石試料の乏しい原生代以前に関しては、端数の無い大まかな天文年代で定義されている。
地球環境の変遷
地球誕生以来、多くの重大事象が起き、初期の地球環境はかなり極端であったと予想されている。45.5億年前の月が出来る原因となったと思われる天体との衝突があり、地球の自転速度は月誕生直後では一日が5-8時間で、月は地球から1.5-2万キロ（現在は38万キロ）と近くにあり、非常に大きな潮汐力であった。その後徐々に1日が長くなると同時に、月が離れていった。（8.5億年前頃（新原生代）には一日は20.1時間で一年は435日であった。）
41億年前から38億年前の間には後期重爆撃期と呼ばれる多くの天体衝突があり、初期の地球環境は何度も破壊された。以降も直径10㎞を超える小惑星を含めた隕石の衝突があり環境を激変させた。
地球誕生直後はマグマで覆われていたが、比較的早期に冷えて固まり42億年前には既に海洋が形成されていた事が、発見された岩石情報から推定されている。40億年前（太古代の初め）には地温勾配は現在の3倍程で、25億年前には2倍程になり、地球が冷え地殻が形成され、マントルの対流により超大陸の形成分裂が繰り返され、火山活動・造山活動もそれに伴い引き起こされた。25億年前にはそれまでの海底での火成活動から、大規模な陸上での火山活動が起きた。
太陽の明るさは40億年前には現在の70-75%と冷たい太陽であったが、温室効果ガスによると考えられ気温は現在とほぼ同じであった。地磁気は32億年前には現在の50%ぐらいで初期の地球大気を太陽風から守っていた。地磁気の逆転は何度も起きている。幾度もの氷河時代が訪れており特に強い氷河時代には赤道付近まで凍結する雪玉地球の状態であったと推定されている。これらの気候変動により数百メートルの幅で海水準変動が起きた。
また地学的事象との複合作用であるが、生物起源の地球環境の変化も起きており、その最たるものが24.5-18.5億年前の大酸化イベントと呼ばれる遊離酸素の大量供給である。推定では現在の大気中の酸素の約10倍の酸素がこの期間に供給され（数倍から20倍とも）、様々な酸化物を生成すると同時に大気中の酸素濃度がゼロから現在の10%（1%とも）以上になった。8-3億年前にも大気中酸素濃度の急上昇が起きており石炭紀末には最大で現在の1.7倍になったと考えられている。
約4億8830万 - 4億4000万年前頃にオゾン層が形成され生物の陸上進出が可能となる。
生物界の変遷
生物相はその生育環境である前述の地球環境に大きく依存している。地球誕生数億年後の冥王代末期に有機化合物（生命前駆物質）の化学進化により原始生命体誕生。太古代に地球生物の共通祖先から真性細菌と古細菌へ分岐、そして原核生物が誕生した。地質時代の前半分は遊離酸素の無い還元環境における嫌気性生物の時代であった。その後起きた大酸化イベントでは多くの嫌気性生物は絶滅し、酸化環境下での好気性生物の時代となった。
原生代には初期の大酸化イベントを境に真核生物の時代となり有性生殖が始まり、多細胞生物が誕生した。古生代の初期にはカンブリア爆発で海洋生物で堅い外骨格をまとった無脊椎動物が出現した。動物界では、カンブリア紀とオルドビス紀の無脊椎動物時代、シルル紀には昆虫の陸上進出があり、デボン紀の脊椎動物である魚類時代、石炭紀とペルム紀の両生類時代、中生代の三畳紀、ジュラ紀、白亜紀の爬虫類時代、新生代の哺乳類時代に区分されている。一方植物界では古生代のカンブリア紀、オルドビス紀、シルル紀の藻類・菌類時代（シルル紀に植物が陸上侵出した）、デボン紀、石炭紀、ペルム紀中頃までのシダ植物時代、ペルム紀中頃からジュラ紀、白亜紀中頃までの裸子植物時代、以降現在までが被子植物時代と区分されている。