Период палеозой-мезозой-кайнозой изучен намного лучше докембрия. Однако до настоящего времени остаются не вполне ясными вопросы реконструкции расположения материков, что осложняется движением полюсов Земли, связанным с неравномерным распределением масс относительно экваториальной плоскости в земном шаре.
Расчеты показывают, что Земля постоянно стремится к такому положению относительно оси вращения, при котором большая часть континентальных масс находилась бы в плоскости экватора. Перемещение литосферных плит постоянно приводило к нарушению такого положения, что вызывало смещение оси вращения и полюсов Земли. Все это затрудняет палеогеографические реконструкции.
В настоящее время разработана мобилистская концепция развития земной коры, получившая название тектоники плит, которая нашла фактическое обоснование. Как выяснилось, в истории земли неоднократно происходило формирование единых континентов типа Пангеи, а затем их распад. Существует несколько реконструкций расположения материков в различные периоды фанерозоя.
До Дицу и Холдену, 200 млн. л.н., в начале мезозоя, все континенты были включены в единый материк Пангея, который был окружен океаном Панталасса. Частью этого океана было море Тетис, т.е. залив, располагавшийся между частями Пангеи, образовавшими впоследствии Евразию и Африку. Суша в целом занимала примерно одинаковые площади в северном и южном полушариях. В результате раскола Пангеи в начале мезозоя образовались 2 материка: Лавразия (северный материк) и Гондвана (южный материк). Гондвана стала распадаться на 2 блока: Африкано-Южноамериканский и Австрало-Антарктический.
В юрском периоде возник рифт, по которому происходило отделение Северной Америки и образование Северной Атлантики. Одновременно, море Тетис уменьшалось из-за движения африканской и индостанской глыб к северу с одновременным поворотом против часовой стрелки. В конце юры началось отделение Южной Америки от Африки, что привело в последствии к образованию Южной Атлантики. На рубеже мезозоя и кайнозоя (60-70 млн. л.н.) Атлантический океан принял очертания, близкие к современным.
В кайнозое Австралия отделилась от Антарктиды, переместившись к северу. Северная Америка соединилась с Южной, Гренландия отделилась от Европы, а Атлантический океан соединился с Полярным бассейнов.
Как считает палеогеограф Хаин (1996) в начале палеозоя очертания возникшего Тихого океана приближались к современным. Наметились также очертания океана Северной Атлантики и широтного океана Тетис, разделившего континенты на северную и южную группы. Однако к концу палеозоя все континенты вновь слились в единый суперконтинент Пангея в понимании Вегенера. В дальнейшем общая история земной коры следует той последовательности, которая была указана Вегенером.
Изучение расположения материков в прошлом позволяет восстановить условия океанической и атмосферной циркуляции, объяснить возникновение материковых оледенений, распространение на Земле флоры и фауны. По мнению Монина и Шишкова (1979 г.) 27-28 млн. л.н. (конец палеогена) вокруг Антарктиды возникло Циркумполярное течение, которое обособило ее от других материков. Обмен водами и воздушными массами с более низкими широтами резко уменьшился. Поэтому Антарктида стала сильно охлаждаться. Это привело к образованию на ее поверхности ледникового покрова, который с тех пор не исчезал.
В течение палеозоя, мезозоя, кайнозоя наблюдались 4 тектонические эпохи: каледонская, герцинская, мезозойская и альпийская. В каждую эпоху докембрийские платформы наращивались за счет подвижных поясов, которые приобретали в ходе своего развития жесткость и устойчивость. Таким образом, площадь малоподвижных участков земной коры увеличивалась, а подвижных – уменьшалась.
Эволюция органического мира в палеозое протекала значительно более интенсивно, чем в докембрии. В начале кембрийского времени получили широкое распространение организмы, имевшие карбонатные скелеты. Их деятельность привела к изъятию из океана большого количества диоксида углерода.
В ордовике появились первые представители позвоночных животных – панцирные рыбы.
панцирная рыба
Панцирная рыба
В силуре растения и животные вышли на сушу. Этот выход был связан с появлением достаточного количества кислорода в воздухе, – 1/10 современного уровня. Образовался озоновый экран, который защитил поверхность земли от жесткого солнечного и космического излучения.
Появление наземных растений привело к усилению фотосинтеза и увеличению содержания кислорода. Большое разнообразие природных условий на суше стимулировало биологическую эволюцию. Масса организмов резко возросла, усилились биохимические круговороты.
В девоне в растительном покрове господствовали папоротники, хвощи, плауны, которые образовали настоящие леса. В это время возникла дифференциация физико-географических условий: в одних зонах формировались заболоченные леса, в других – аридные растительные формации, где в лагунах шло соленакопление. В болотах накопление органического вещества привело к формированию восстановительной среды. Таким образом в девоне возникла окислительно-восстановительная контрастность географической оболочки (Перельман, 1975 г.).
В карбоне во многих районах северного полушария появилась пышная растительность из огромных плаунов, папоротников, хвощей. Интенсивное развитие растительности сопровождалось захоронением большого количества органических остатков, из которых впоследствии образовались наиболее крупные месторождения каменного угля. Содержание кислорода в атмосфере резко возросло. Полагают, что оно превышало современный уровень.
Все это способствовало интенсивному химическому выветриванию, формированию коры выветривания и активному биогеохимическому круговороту.
В то же время южные материки были охвачены оледенением, которое продолжалось в пермском периоде. Это было связано с расположением материков южного полушария около южного полюса, что вызвало сильное охлаждение земной поверхности.
Таким образом, в карбоне и перми отмечается большая контрастность физико-географических условий. Существовали леса, напоминающие современные влажные тропические; материковые льды и пустынные ландшафты. Как считает Марков с карбона стала отчетливо проявляться географическая зональность.
В мезозое продолжается усложнение физико-географических условий земной поверхности. На рубеже палеозоя и мезозоя произошла резкая смена животного мира, вымерли многие амфибии и началось бурное развитие пресмыкающихся
В юрском периоде появились покрытосеменные растения, а также птицы. В верхнем мелу устанавливается господство флоры покрытосеменных цветковых растений. Благодаря биологическим преимуществам они быстро заселили поверхность материков. В конце мелового периода гигантские пресмыкающиеся – бронтозавры, диплодоки, динозавры – полностью вымерли. Предполагают, что причиной этого явилась смена мягкого и влажного климата – более континентальным. При этом сменился растительный покров, составлявший пищу растительноядных ящеров, что привело к гибели и хищных ящеров. Господство в животном мире перешло к млекопитающим.
динозавры
Динозавры
 
В мезозое произошло формирование степей и саванн. Покрытосеменные растения заселили аридные района, где до этого были пустынные ландшафты. Появление однолетних растений создало условия для ускоренной эволюции организмов
Кайнозойская эра характеризуется проявлением альпийской складчатости, начавшейся в палеогене и захватившей большие площади Альпийско-Гималайского и Тихоокеанского подвижных поясов.
В неогене отмечается интенсивное поднятие материков. Высота суши в среднем увеличилась на 500 м. В подвижных поясах произошло образование молодых гор. Испытали поднятие и старые разрушенные горы – Тянь-Шань, Урал, Аппалачи. Площадь материков увеличилась, а океанов – уменьшилась. Глубина океанов – возросла. Рельеф Земли стал более контрастным. Рост площади и высоты материков способствовал охлаждению земной поверхности. Значительное понижение уровня океана началось в среднем миоцене. Оно связано с изъятием воды на образование ледниковых щитов. Как следствие - возникла положительная обратная связь: поднятие суши → охлаждение → возникновение ледников → изъятие части воды океана → поднятие суши.
Увеличение площади суши привело к ослаблению связей Полярного бассейна с Атлантикой, что также способствовало охлаждению этого района. Ледники покрыли большие районы Северной Америки и Евразии. С появлением ледников в действие вступила еще одна положительная обратная связь: охлаждение → появление ледников → увеличение альбедо → охлаждение. Начало общего охлаждения земной поверхности, т.е. первоначальным толчком, могли быть климатические изменения, вызванные уменьшением прозрачности атмосферы в результате интенсивного вулканизма. Однако любая система с положительными обратными связями не может развиваться бесконечно. В действие вступают ограничители. Ими могли являться:
уменьшение количества выпадающих осадков над ледником по мере увеличения его площади;
предел роста мощности ледников в связи с текучестью льда.
В кайнозое продолжается эволюция органического мира. В растительном мире полное господство перешло к покрытосеменным, в животном – к млекопитающим. Появление полярных ледников, рост средней высоты суши и контрастности рельефа, похолодание и увеличение сухости климата в нетропических широтах привели к усилению дифференциации физико-географических условий. Около ледников образовалась перигляциальная зона с холодным сухим климатом и господством тундрово-степной растительности. На больших пространствах умеренного и субтропического поясов сформировались степные и пустынные зоны. Вероятно, к концу плиоцена горы достигли снеговой линии. Сформировалась система высотных зон. Шло приспособление растительного и животного мира к новым условиям.
Появились альпийские и арктические растения. Наиболее значительные изменения наблюдались в полярных и умеренных широтах. Таким образом, в кайнозое произошли очень большие изменения природы Земли. Географическая оболочка приобрела современный облик.