泥盆纪(Devonian, 419.2±3.2 ~ 358.9±0.4Ma)
- 泥盆纪时期全球主要存在两个大陆：冈瓦纳大陆和劳伦-波罗的-西伯利亚大陆（Golonka, 2011）（泥盆纪（390Ma）全球古板块再造图）。冈瓦纳大陆主体部分位于30°S以南，包括今非洲、南美洲、南极、澳大利亚、阿拉伯、印度、马达加斯加、羌塘、拉萨等板块和地体，冈瓦纳大陆北缘为古特提斯洋被动大陆边缘，南缘为泛大洋主动大陆边缘。劳亚大陆，主要由劳伦、波罗的、西伯利亚3个板块组成，北美与波罗的板块之间为已经碰撞拼合的加里东造山带，波罗的、劳伦板块与西伯利亚之间以巴伦支地块（Barentsia）相连，大陆东、西两侧分别为古特提斯和泛大洋的主动大陆边缘。
泥盆纪时期全球主要发育3个大洋：莱茵-古特提斯洋、乌拉尔-古亚洲-鄂霍次克洋和泛大洋。古特提斯洋张开于晚奥陶世（Stampfli et al., 2002），北侧为俯冲边界，向北俯冲于劳伦-波罗的板块之下，南侧为冈瓦纳大陆广阔的被动陆缘，古特提斯洋向西可能与莱茵洋相连，泥盆纪随劳伦和南美板块的碰撞而关闭（Ziegleret al., 1998）。乌拉尔-古亚洲-鄂霍次克洋为北半球诸陆块北侧发育的大洋，西段乌拉尔洋分隔西伯利亚和波罗的板块，向北俯冲于西伯利亚板块之下，于晚二叠世闭合（Cocks and Torsvik, 2006）；中段古亚洲洋向北俯冲消减，造成大量陆块向北拼贴增生至西伯利亚南缘，随着西伯利亚板块顺时针旋转，自西向东逐渐关闭，最终于二叠纪闭合（Smethurst et al., 1998）；东段鄂霍次克洋南缘为华北陆块，于侏罗纪闭合（Kravchinsky et al., 2002）。泛大洋呈南北向扩张，在劳伦-西伯利亚西缘形成一条漫长的俯冲带。
泥盆纪处于地质历史时期海平面较低的时期（Golonka,2011）。劳伦大陆中央为南北向的加里东造山带隆起区，东西两侧发育广阔陆表海。冈瓦纳古陆为广大隆起区，北缘发育宽阔陆表海，其范围包括现今的西北非和阿拉伯板块、拉萨、羌塘地体等，南缘为两条山脉，分别由安第斯和新英格兰造山作用形成，是泛大洋向冈瓦纳大陆俯冲的产物。3个大洋中，古特提斯洋位于南纬低纬度地区，洋流为逆时针流动的暖流；古亚洲洋则位于30°N以北，洋流自西向东发育冷流，古特提斯洋中温度较高的海水通过塔里木、华南、华北等陆块之间的海峡向古亚洲洋补充（Scotese,2002）。晚泥盆世晚期（约360Ma）南美板块西南部发育冰盖（Eyles, 2008）。
泥盆纪古气候带的温带、热带位置偏北，哈萨克斯坦、塔里木、华南、华北等陆块位于热带，西伯利亚板块与劳伦大陆之间的乌拉尔洋海峡及其南、北两岸的陆表海也处于热带地区。劳伦大陆的大部分地区位于南纬干旱带，加里东造山带的隆起加剧了内陆地区剥蚀。冈瓦纳陆块大部分位于南纬温带、寒带，北侧宽阔的陆表海气候较温暖，纬度较低的澳大利亚则处于干旱带。泥盆纪岩相古地理格局有3种主要沉积相模式（中泥盆世（402〜380Ma）全球沉积岩相图）。冈瓦纳大陆主体部分为隆升剥蚀区，发育区域性河湖相沉积，北缘为古特提斯洋被动大陆边缘，发育广阔的边缘海沉积（西北非、阿拉伯、羌塘和澳大利亚板块北部），南缘为泛大洋主动大陆边缘，发育火山岩相、浅海相互层沉积。劳伦大陆中部为开始隆升的加里东造山带，东、西两侧分别在劳伦大陆之上发育广阔的碳酸盐台地沉积，南北向贯穿整个大陆的加里东造山带在风化剥蚀作用下，为两侧台地提供大量沉积物源。西伯利亚板块周缘发育稳定的碳酸盐台地沉积，由于泥盆纪海平面较低，西伯利亚板块中央露出水面形成剥蚀区，但由于没有发生明显隆升，剥蚀作用较弱，不能像加里东造山带一样为周缘台地提供大量物源。此外，在干旱带的陆内近海地区，常发育蒸发岩，如劳伦板块中部、澳大利亚板块北部。
南美洲圣克鲁斯- 塔里哈盆地为俯冲带后侧陆内环境，发育陆内砂页岩沉积。西北非、阿拉伯、澳大利亚西缘为被动陆缘的海相碳酸盐岩-砂岩交互相沉积，反映海平面的升降对被动陆缘沉积的影响。印度板块泥盆纪无沉积记录，可能受地形抬升因素控制。
劳伦板块西部，Eagle Plain盆地发育浅海碳酸盐台地相沉积；在相对更靠近内陆、海拔更高的威灵斯顿盆地，泥盆纪早期为隆升剥蚀环境，随着海平面上升，发育浅海碳酸盐岩相和滨海蒸发岩相互层的沉积；在加里东造山带地区，东格陵兰盆地发育一套陆相砂岩沉积；波罗的板块大部分地区，普遍发育浅海碳酸盐岩沉积，如季曼-伯朝拉盆地和莫斯科盆地，而相对更靠近内陆的梅津盆地主要以陆相砂页岩沉积为主。
西伯利亚盆地南缘为热带陆表海环境，发育碳酸盐岩沉积，北部为剥蚀区；塔里木和华北陆块整体隆升，塔里木陆块发育河湖相砂页岩沉积，华北陆块整体抬升剥蚀；华南陆块南部为陆表海，接受碳酸盐岩-页岩互层沉积，北部隆起剥蚀；澳大利亚波拿巴特盆地为干旱带环境，早、中泥盆世发育蒸发岩，晚泥盆世发育砂页岩相沉积。
总体看，全球许多盆地柱状图反映了泥盆纪全球海平面上升的过程。
- 泥盆纪烃源岩主要分布在乌拉尔、劳伦陆块西北缘、波罗的陆块南缘、西北非和南美中部（泥盆纪全球烃源岩分布图）。乌拉尔地区为冷、暖流交汇的海峡，来自古特提斯洋的暖流和来自泛大洋的冷流在此交汇，引起海水垂直运动，带来大量有机质，热带气候加剧了有机质的循环有利生物繁衍。劳伦陆块西北缘和波罗的南缘为赤道附近的广阔地台，气温较高。冈瓦纳北缘位于温带，发育广阔的古特提斯洋被动陆缘碳酸盐台地，在西北非、波斯湾等地发育大量烃源岩。南非中部发育砂页岩的陆相烃源岩，澳大利亚北部为局限海蒸发岩环境。