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依据撒哈拉沙漠裡的岩画內容，可劃分它們为四个時期，當今稱為四牛時期：

黑牛時期

黑牛時期在始新世的前後。撒哈拉當時並未很乾燥，而是廣闊的河流沖積平原。這階段沒有發現人類活動跡象，因此取名黑牛，並非當時有岩画圖像。

水牛時期

約從3万5千年前至公元前8000年左右。其岩画主要在阿尔及利亚东南部、乍得和利比亚。它們约畫于公元前10000年至公元前8000年之間，使用目前已在当地绝迹的动物奶汁混合颜料画在岩石上。这些动物包括水牛、象、河马和犀牛。画中人物经常戴著圆型盔帽，使用棍棒、斧头、弓箭，並投擲棍棒击打猎物，但未见标枪。

黃牛時期

约从公元前7500年至公元前4000年左右。当地居民开始从事游牧生活，放牧牛、羊。曾经发现陶器和新石器时代经过打磨加工的石斧、石磨和箭头，及一些打猎用的弓箭。放牧的动物是从亚洲引进。后期並发现一些能聚集较多人和牲畜的村落遗迹。

奶牛時期

约從公元前3000年到公元前700年左右。这时期有迹象已引进了奶牛、骆驼和马，并从事大规模农业。从腓尼基人学会使用和锻造铁器，可能在公元前1220年前后。腓尼基人其時在当地建立了横跨整个撒哈拉到埃及的大帝国联盟。

公元前2500年，撒哈拉已变成同於目前的大沙漠，是当时人类无法逾越的障碍。仅在其绿洲有一些居民，商业往来很少能穿越沙漠。尼罗河谷是例外，基於水源充分，这里植物生长繁茂，成为人类文明发源地之一。雖然尼罗河仍有几个无法通航的大瀑布，構成商业贸易障碍，但埃及設法将铁器技术，和帝王观念传播到南方的努比亚、阿克蘇姆及更偏南的地方。

公元前500年时，古希腊和腓尼基人逐漸对此地区产生影响。希腊商人於沙漠东部边缘地带开发商机，在红海沿岸建立许多商业殖民地。迦太基人则於大西洋沿岸的沙漠西部开发，但由于大西洋风浪险恶，當地市场也不足，所以他们的探索从未超过现在摩洛哥的范围。中央集权的国家只分布在沙漠北部和东部边缘，权力达不到沙漠腹地，生活在沙漠边缘的人們因此常受到沙漠中游牧的柏柏尔人袭击。

骆驼是入侵此地的阿拉伯人引進，造成了撒哈拉沙漠历史上的最大变化。它们使贸易往来可以穿越沙漠，北方地中海沿岸的酋长们将奶牛和工艺品运到南方，南方的萨赫尔王国由于出口黄金和盐而富裕强大。沙漠绿洲成为商业中心，逐渐被北方的酋长们控制。

這情況持续几个世纪，直到欧洲人发明了大帆船。首先是葡萄牙人绕过撒哈拉去掠奪几内亚的资源，隨后別的欧洲国家接續跟進，撒哈拉就很快失去了商业价值。

撒哈拉沙漠受到當時殖民者忽视，现代却发现很多矿藏具有价值，如阿尔及利亚和利比亚的油气资源，摩洛哥和西撒哈拉的磷矿。

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