Pennsylvaania ajastu on Põhja-Ameerika kihistute ülemine karbonaadiajastu. See jääb pärast (üle) Mississippi ajastut ja enne Permi ajastut. Pennsylvaania algas umbes 323 miljonit aastat tagasi (mya) ja lõppes umbes 299 mya. Selle aja jooksul kujunesid välja laialdased kivisöemassiivid, mida tuntakse ka Pennsylvaania või hiliskarbonaadi kivisöena, ning toimusid olulised geoloogilised ja bioloogilised muutused, mis mõjutasid Maa hilisemat kliimat ja ressursse.

Geograafia ja märgalade ulatus

Kivisöemassiivid, mis annavad karbonile oma nime, on tihedate troopiliste märgade metsade poolt moodustatud turba jäänused. Need moodustusid pennsylvaania ajastul, umbes 315–300 miljonit aastat tagasi. Need metsad asusid eelkõige ekvaatoril ja madalates rannikualades ning ulatusid laialdaselt mööda siis ühtset maismaad (Laurussia).

Märgala- ja jõesüsteemid ei olnud kohalikud vaid üksikutesse laagritesse piiratud: need süsteemid võisid moodustada sadu kuni tuhandeid kilomeetreid pikki, pidevaid märgalasid. Jõe tasandik, mis oli märgalade südameks, ulatus – nagu algtekstki märgib – kuni 5000 km Ida-Kanadas kuni Ukrainani ja oli kuni 700 km lai. p6 See plahvatuslik ulatus tähendab, et Pennsylvaania bassein oli palju suurem kui paljud tänased märgalad Maal.

Kliima ja mere-taseme kõikumised

Pennsylvaania kliima oli üldiselt soe ja niiske ekvaatori lähistel, mis soodustas tihedate, püsivate märgalade ja metsade kasvu. Samas põhjustasid Gondwana (Lõuna‑)kontinendi suuremad liikumised ja laarsete jääkatted glatsiaalide ning nende sulamisega seotud glacio-eustaatilised merepinna kõikumised korduvaid mere­sissevoolusid ja tagasilangusi. See tekitas iseloomulikke tsüklilisi ladestusi ehk tsükloteeme (cyclothems) — korduvad savi-, liiva-, kooriku- ja kivisöekihtide järjestused, mis on Pennsylvaania setetes hästi väljendunud.

Elustik — taimed ja loomad

Kivisöemassiivide iseloomulikud selgroogsed olid kahepaiksed, kes kasvasid mitmesugusteks suurteks vormideks tunnistades niiskeid elupaiku. Taimestik oli rikkalik ja eriline: puidooni moodustasid suurekasvulised ühe- ja mitmeaastased taimed, sealhulgas hiiglaslikud samblad ja puude moodi sõnajalgtaolised taimed nagu Lepidodendron, samuti Sigillaria ja Calamites‑sugused vormid. Need taimed moodustasid tihedad, kihilised metsad, mille all tekkis turvas.

Lisaks kahepaiksetele oli Pennsylvaania oluline üleminekuaeg varajaste roomajate ehk amniootide tekkele, mis suutsid paljuneda kuival maal tänu munade kilpsele kestale. Suurte selgrootute hulka kuulusid ka mitmesugused putukad ja sarnaselt kõrge hapnikutasemega atmosfäär toetas erakordselt suuri selgrootuid — näiteks hiiglaslikud liblikõielised putukad.

Kivisöe teke ja geoloogiline tähtsus

Kivisöe teke algab turba moodustumisest veealustes või veerohketes keskkondades, kus õhu puudumine pidurdab orgaanilise aine lagunemist. Aja jooksul aktiveerub pealmiste setete surve ja temperatuur ning turvast sünnib järk‑järgult pruun‑ ja kivisüsi (põlevkivi ja hiljem kõrgema kvaliteediga bitumi või antratsiit sõltuvalt kokkusurumisest ja metamorfismist). Pennsylvaania kivisöed on sageli bitumiini tasemel, aga kohati esineb ka kõrgema kvaliteediga kivisütt.

Tsüklilised merepinna kõikumised tekitasid korduvaid turbatasemete vaheldusi savi ja liivakiviga, mis selgitab, miks paljudes piirkondades on mitmekordsed ja suhteliselt ühtlased kivisöekihtide seeriad. Need kivisöemassiivid osutusid hiljem inimühiskonna jaoks ülioluliseks energiaallikaks — paljud tööstusriigid kulutasid 18.–20. sajandil just Pennsylvaania‑tüüpi kivisütt tööstuse ja elekteritootmise tarbeks.

Pärand ja tähtsus paleontoloogia ja majanduse seisukohalt

Paleontoloogilisest vaatenurgast annavad Pennsylvaania ladestised erakordselt hea ülevaate hiliskarbonaadi maismaaökosüsteemidest: säilinud taimefossiilid, jäänused kahepaiksetest ja varajastest amniootidest ning tsüklilised setted aitavad rekonstrueerida tollaseid kliima‑ ja mereprotsesse. Majanduslikult on need kivisöemassiivid olnud tähtis, sest just sellest ajast pärinev kivisüsi on olnud peamiseks fossiilkütuseks tööstusajastul.

Kokkuvõttes kujutas Pennsylvaania ajastu endast geoloogiliselt ja bioloogiliselt aktiivset perioodi: laialdased märgalad ja troopilised metsad moodustasid suured kivisöemassiivid, kliima ja merepinna kõikumised tekitasid tsüklilisi ladestusi ning selles keskkonnas arenesid tähtsad selgroogsete ja taimede rühmad, mille jäänused on meie tänase energia- ja teadmuspagasi alus.