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泥盆纪时许多地区升起，露出海面成为陆地，古地理面貌与早古生代相比有很大的变化。在泥盆纪里蕨类植物繁盛，昆虫和两栖类兴起。脊椎动物进入飞跃发展时期，鱼形动物数量和种类增多，现代鱼类——硬骨鱼开始发展。泥盆纪常被称为“鱼类时代”。

同样在古生代中叶，非常类似的情况出现在北中国陆块(North China)与南中国陆块(South China)自冈瓦那大陆(Gondwana)的「印度－澳洲」(India-Australia)边缘漂移开来，往北移动并穿越了古地中海(Paleo-tethys Ocean)。从整个古生代的早期到中叶，范围宽广的古大洋(Panthalassic Ocean)就覆盖了大部分的北半球，同时在海的周围还环绕落隐没带，像极了今日太平洋周围的「火环」(ring-of-fire)。

当古生代的海洋闭合，各大陆开始互相碰撞。劳伦西亚(Laurentia)与波罗地大陆(Baltica)的碰撞，使得巨神海(Iapetus Ocean)的北面分支被关闭，并形成了「老红砂岩(Old Red Sandstone)大陆。珊瑚礁四处扩张，陆生植物则开始往荒芜的大陆「移民」。

在古生代的中叶(大约四亿年前)，巨神海的闭合使得劳伦西亚与波罗地大陆碰撞在一起。这次的大陆碰撞中，许多地方都出现了大陆边缘岛弧的上覆运动，导致了斯堪地那维亚半岛(Scandinavia)上的加里东山脉(Caledonide Mts.)形成，以及英(Great Britain)北部、格陵兰(Greenland)和北美(North America)东部海岸的北阿帕拉契山脉(Appalachian Mts.)都是在同时形成。