被称为前寒武纪的巨大时间单位始于大约45亿年前地球的起源，结束于5.7亿年前。这颗刚刚凝结的行星的原始地壳被认为是一个炎热、热气腾腾、令人望而生畏的景观，它在继续冷却。地壳主要由火成岩侵入物和火山岩，以及从这个不规则的表面侵蚀下来的沉积物组成。这个时期的地质遗迹是高度变形和变质的大陆克拉通。前寒武纪从最老到最年轻，可分为三个时期: 冥古宙(46 - 39亿年前)、太古代(39 - 25亿年前)和元古代(25 - 5.7亿年前)。我们对冥古宙所知甚少，因为当时的岩石太少了，而那些确实存在的岩石都发生了强烈的变形和变形。太古宙以地壳构造为主，发育广泛的火山带、弧和沉积盆地，可能与板块构造活动有关。包括燧石在内的海岩中含有微藻和细菌的化石遗迹。元古代以全球大陆地壳的大规模裂谷活动而闻名，这些裂谷中填满了大量的沉积岩和火山岩。在元古代浅海中形成了大量的铁矿床，这表明水中有足够的游离氧从铁中析出氧化铁矿物(如赤铁矿[fe2 o3])。自由氧含量的增加被认为是海洋中原始生命形式光合作用的结果。化石记录保存了被称为叠层石的层状藻丘，大量的微观物种，以及蠕虫状生物的踪迹和洞穴。
长期以来，地质学家认为古生代(5.7亿至2.45亿年前)标志着生命的开始，因为化石记录中突然出现了大量具有坚硬部分的复杂生物体。这些生物包括三叶虫和被称为头足类的有壳动物(头足类动物是现代乌贼和章鱼的祖先)。生命仅限于海洋，包括笔石、腕足动物、苔藓动物和软体动物。
一个单一的南部大陆包括今天的南美洲、非洲、印度、南极洲和澳大利亚。在北半球，代表北美、西伯利亚、北欧、西亚和中国的大陆块还没有加入到南方的大陆块中。北美本质上是一个低地，周期性地被海洋淹没，形成了大量的砂岩、石灰岩和堡礁沉积物。
在古生代末期，所有的大陆聚集在一起形成了泛大陆。这种形成导致了极端的季节性天气条件和地球历史上最严重的灭绝时期之一——高达75%的两栖物种和80%的海洋物种消失了。这一时期的标志还包括陆地植物、矮树森林、甲壳鱼、鲨鱼和硬骨鱼的快速发展。泥盆纪是古生代的第四纪，被称为“鱼的时代”。呼吸空气的两栖动物开始从海洋迁移到陆地。大片的热带沼泽占据了大部分地貌。
中生代大约发生在2.45亿到6600万年前。这个时代(“恐龙时代”)的化石记录主要由多种恐龙物种组成。常见的沉积矿床为红色砂岩和泥岩。低洼地区经常被浅海入侵所淹没。热带环境导致了大面积的沼泽，后来变成了煤层。到中生代中期，泛大陆裂陷到北方劳亚和南部冈瓦纳大陆。火成岩和火山活动形成了北美西部的山脉。
在中生代，新的树木如针叶树和银杏树出现了。爬行动物在陆地上产卵。恐龙种类包括食肉动物、食草动物、有翼爬行动物和海洋爬行动物。哺乳动物在这段时间刚刚开始出现。中生代末期标志着更多的大规模灭绝，尤其是恐龙。幸存的物种包括海龟、蛇、鳄鱼和各种蜥蜴。
新生代，也被称为“近代生命时代”或“哺乳动物时代”，包含了地球历史的最后6600万年。生命形式继续变得更加复杂。新生代的地质记录是所有时代中最完整的，因为它出现的时间很短。大陆完全分开了。板块构造活动在北美造成了许多造山和火山活动，包括西部断块山脉和巨大的熔岩流。北美东部构造稳定，阿巴拉契亚山脉被侵蚀得海拔较低。大陆西部的山谷里充满了来自山脉的厚厚的沉积物。
化石记录表明，哺乳动物(包括有袋动物和胎盘)、开花植物、草和显微镜下的有孔虫种类多种多样。新的鸟类和哺乳动物进化以适应新的植被物种。史前人类也开始出现。在更新世末期，发生了一波又一波的大规模灭绝，包括猛犸象、乳齿象、剑齿虎、地懒和骆驼。北美在过去的2万年里经历了多次冰川作用，这有助于塑造我们今天看到的地貌。
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