Каменноугольная эпоха (340 – 285 млн. лет назад) характеризуется благоприятными условиями для бурного развития растительности, что явилось причиной масштабного угленакопления, резкого снижения в атмосфере диоксида углерода и соответствующего роста концентрации кислорода, существенная часть которого была связана в процессах окисления минералов.
Эти явления заслуживают самого пристального внимания. Жизнь на Земле обязана своим существованием постоянному воспроизводству первичного органического вещества в результате фотосинтеза из углекислого газа и воды. При этом кислород выделяется как метаболит. В ходе прямой реакции вода под действием солнечного облучения расщепляется в присутствие хлорофилла с последующим образованием углеводородов. В свою очередь, в процессах усвоения животными с помощью микроорганизмов, а так же сгорания органического вещества образуются исходные продукты: вода и диоксид углерода.
Таким образом, фотосинтез являются принципиально обратимым процессом. Временная задержка обратной реакции (отсроченность) сберегает кислород в атмосфере и обеспечивает дыхание живых организмов, которое сводится к окислению органических веществ с производством необходимой для жизнедеятельности энергии.
Наличие свободного кислорода объясняется появлением некоторого барьера для реакций окисления. Это может быть: изоляция органики большими слоями воды или грунта, устойчивые для переработки микроорганизмами структуры, низкотемпературные условия и т.д.
Земная кора содержит около 2х1016 т. органического углерода в рассеянном состоянии; концентрированные скопления оцениваются в 200 млрд. тонн нефти; в 250 млрд. тонн газа, в 1013 тонн угля.
Для окисления приведённой массы углерода потребовалось бы около 5,3 х 1016 тонн кислорода, что почти в 45 раз больше его содержания в атмосфере Земли (~ 1,18 х 1015 тонн). Основная часть (почти 98 %) кислорода должна была нейтрализована в процессах окисления минералов, раствориться в воде, чтобы осталась его концентрация на оптимальном для жизни уровне (~21% объемных). Рост содержания кислорода до 25% уже неприемлем из-за угрозы возгорания растительности, замедления производства органики при фотосинтезе (О2 является его ингибитором); снижение концентрации кислорода привело бы к изменению дыхательного процесса.