Mặc dù nguồn phát thải cacbon vẫn là vấn đề gây tranh cãi, song các vụ phun trào núi lửa một lần nữa có vẻ là nguyên nhân khả dĩ nhất của sự bất ổn dẫn tới những thay đổi lớn trong phạm vi địa lý của các sinh vật biển và trên cạn, thúc đẩy quá trình tiến hóa nhanh chóng và ảnh hưởng lên các chuỗi thức ăn.

Nó cũng gây bùng nổ sự đa dạng thực vật - ít nhất là ở các vùng nhiệt đới - cũng như gia tăng lượng mưa trên khắp thế giới, bao gồm Bắc Mỹ, Nam Á, Bắc Phi và Nam Cực. Nam Cực đã trở thành nơi mọc lên những cánh rừng sum suê cho đến khi các lớp băng lục địa dày bắt đầu hình thành, một quá trình liên quan đến sự sụt giảm mạnh nồng độ CO2 trong khí quyển gây ảnh hưởng mạnh lên bán cầu nam của Trái đất.

Những biến đổi khác trong khí hậu theo vùng và trên toàn cầu diễn ra sau bốn mươi hai trận núi lửa phun kể từ khi loài khủng long tuyệt chủng, mỗi trận trong số đó đều mạnh gấp 150 lần vụ phun trào của núi lửa Pinatubo năm 1991. Đáng chú ý nhất là vụ phun trào ở Fish Canyon Tuff, nay là Colorado, khoảng 28 triệu năm trước, vụ phun trào núi lửa lớn nhất và duy nhất trong vòng 500 triệu năm qua.

Va chạm với tiểu hành tinh và thiên thạch cũng dẫn tới biến đổi môi trường tự nhiên, như vào 800.000 năm trước đã có một vật thể đường kính 2 kilomet va chạm làm bắn các mảnh vụn khắp bán cầu đông, bao gồm nhiều phần của châu Á, Úc và Nam Cực và hố va chạm của nó mới chỉ được xác định gần đây ở vị trí nay là nước Lào, một phần bởi nó đã bị vùi lấp dưới bãi dung nham núi lửa của những vụ phun trào sau đó.

Và thay đổi cũng đến từ thời kỳ ấm lên kéo dài như tầng Piacenza thuộc thế Thượng Tân (khoảng 3 triệu năm trước), với nhiệt độ ấm hơn 3 độ C và mức nước biển cao hơn 20 mét so với ngày nay, CO2 hiện diện nhiều trong khí quyển hơn bất cứ thời kỳ nào trước thế kỷ 20 do sự tái cấu trúc quy mô lớn của các kiểu quy luật thời tiết toàn cầu.

Địa chất và sự dịch chuyển của các mảng kiến tạo cũng đóng vai trò đáng kể trong việc định hình, tái định hình Trái đất, và kiến tạo sự phân phối về mặt địa lý của nước, đất và sự sống như ta đã biết. Qua quá trình hàng triệu năm, một siêu lục địa khổng lồ duy nhất vỡ ra, có lẽ do chùm cùi manti ở ranh giới lõi-cúi manti gây ra chuyển động, có thể do sức nổi âm tính của các mảng đại dương gây ra áp lực hướng lên trên, hoặc có thể do cả hai nguyên nhân này kết hợp.

Trong một số trường hợp, sự phun trào của vật chất nóng từ một siêu núi lửa khiến các mảng tách rời và xoay đi - như đã diễn ra với mảng Ấn Độ vỡ ra từ mảng châu Phi cách đây hơn 1 triệu năm.

Những trận phun trào núi lửa trong hàng triệu năm góp phần định hình các lục địa, khí hậu. Ảnh: The Conversation.

Sau cùng, hiển nhiên, những vận động này dẫn tới sự sắp xếp các lục địa trên thế giới vào các vị trí của chúng như hiện tại. Tuy nhiên, quá trình hình thành và dịch chuyển của chúng là yếu tố dẫn tới nhiều hệ quả to lớn. Vì một lẽ, không phải tất cả các khối đất đều nằm trên mực nước biển. Thật vậy, một vùng đất cao bao quanh nơi là New Zealand và New Caledonia ngày nay là một phần của một khối đất duy nhất liền mạch mà gần 95% diện tích đã bị nhấn chìm và rộng đến mức một số người gọi nó là “lục địa thứ tám” của Trái đất.

Trong trường hợp này, sự biến mất của khối đất rộng dưới sóng biển là kết quả của sự giãn rộng và dàn mỏng. Điều này khác với khi một phần của mảng lục địa có kích thước gần tương đương Greenland vỡ ra từ vùng đất nay là Bắc Phi, đâm vào phía nam châu Âu và sau cùng bị ép xuống bên dưới vùng này. Hệ quả từ những tác động như vậy đã sinh ra những lực khổng lồ và đất liền trở nên nhăn nhúm, tạo thành những dãy núi lớn của thế giới.

Trong số đó bao gồm dãy Andes ở Nam Mỹ và dãy Himalaya, hình thành khi tiểu lục địa Ấn Độ đâm vào mảng Á-Âu khoảng 50 triệu năm trước, đẩy khối đất ngang mực nước biển nhô lên cao - kết quả là các hoá thạch dưới biển có thể tìm thấy ở đỉnh hoặc gần đỉnh của một số chỏm núi cao nhất trên Trái đất.

Sự hình thành của các dãy núi trải dài này lại đóng vai trò trong việc thay đổi và định hình các kiểu khí hậu cục bộ, khu vực và thậm chí là toàn cầu. Chẳng hạn, một giả thiết phổ biến là vị trí và kích thước của dãy núi Rocky ảnh hưởng lên các kiểu quy luật mưa và sự phát triển của vệt bão ở bờ đông của Bắc Mỹ, Bắc Đại Tây Dương và có thể xa tới tận Na Uy.

Một điều cũng gây tranh cãi là sự nâng lên của dãy Himalaya và cao nguyên Tây Tạng quyết định sự phân bố lượng mưa ở châu Phi, mặc dù các mô hình về tính nhạy cảm mới đây cho thấy rằng sức ảnh hưởng này là rất yếu. Thay vào đó, những thay đổi của lớp phủ đất và sự phát thải bụi đều có vẻ đóng vai trò lớn hơn trong cường độ của mưa gió mùa ở châu Á, ít nhất là từ vài nghìn năm qua.