Палеогеографічні умови

На думку ряду дослідників атмосфера Землі в катархеї нагадувала сучасну атмосферу Венери. Вона була досить щільною і важкою, хмарний покрив був суцільним і до поверхні планети не досягали сонячні промені. Тому у цей час панувала темрява. Атмосфера мала відновні властивості, до складу входили, згідно із російським літологом Ю.Б.Казанським, який вивчав склад газових пухирців у архейських кварцитах, вуглекислий газ (до 60%), азот, сірководень, аміак, інертні гази та "кислі дими" (HCl i HF). Вільний кисень практично був відсутній, незначна кількість його містилась, можливо, у верхніх шарах атмосфери, де він міг утворюватись внаслідок дисоціації води і СО₂ під дією ультрафіолетових променів. Температура атмосфери залишалась ще досить високою, хоча нижчою 100 ºС, тиск складав, можливо, 2-3 атм.
Типовими архейськими ландшафтами були неглибокі океанічні басейни з окремими островами та архіпелагами, монолітних континентальних масивів не існувало.
У воді первісних океанів, які щойно сформувалися, були розчинені у значній кількості газоподібні вулканічні продукти - соляна, плавикова, борна кислоти, сірководень, вуглекислий газ, метан і інші вуглеводні. Вода мала кислий характер, солоність за даними М.М.Страхова, не перевищувала 2,5%.
Поступово склад води у водоймах діставав характер хлоридного розчину з невеликою кількістю сульфатів за відсутності карбонатів. До кінця архею в океанах відбувається перетворення води хлоридного типу в хлоридно-карбонатну, у зв'язку з інтенсивним зносом із суші карбонатів, які, по-перше, нейтралізували сильні кислоти ранньоархейських морів, а по-друге, призводили до формування перших карбонатних відкладів - CaCO₃, MgCO₃, FeCO₃ і ін.
Відсутність організмів, які засвоюють кремнезем, сприяла його нагромадженню у морській воді та осадженню, що може пояснювати дуже широке поширення кремнистих порід типу кварцитів.
До кінця архею в атмосфері конденсується основна маса пари води, поступово розсіюється густа темрява, змінюючись присмерками. Різко падає вміст "кислих димів", аміаку, метану, вуглекислого газу, зростає вміст азоту, появляється в незначній кількості кисень.
На протязі протерозою еволюція атмосфери продовжується - зростає вміст азоту та вільного кисню (останній уже має в основному біогенне походження - за рахунок фотосинтезу первісних рослин), зменшується кількість вуглекислого газу, повністю випадають "кислі дими", знижується температура, що в цілому призводить до зменшення агресивності атмосфери і зниження на континентах ролі хімічного вивітрювання. За підрахунками американських геохіміків Л.Беркнера і Л.Маршалла десь біля 600 млн. років тому в атмосфері була досягнута так звана точка Пастера, коли кількість кисню склала 1% від сучасної. Такий вміст кисню, на думку цих дослідників є тим критичним рівнем, при якому озон, що утворюється під дією сонячного проміння, починає концентруватися поблизу поверхні Землі. Це сприяло формуванню в кінці протерозою озонового шару, що значно зменшило жорстку ультрафіолетову радіацію, згубну для живих організмів. Води морів в пізньому протерозої стають хлоридно-сульфатно-карбонатними, солоність їх наближається до сучасної.
Типовими ландшафтами рифею були пустинні континентальні рівнини, які облямовувались гірськими масивами. Такий тип ландшафту названий А.Перельманом примітивно-пустинним. Континенти обмивались мілководними океанами та морями з архіпелагами островів.
Про кліматичні умови архею і протерозою судити важко через сильну метаморфізованість порід та збідненість органічними рештками. Єдиними свідками клімату служать знахідки викопних морен - тилітів, які вказують на наземні біляполярні зледеніння. Тиліти знайдені серед архейських порід в Центральній і Південній Африці, Австралії. В ранньому і середньому протерозої мали місце два великі зледеніння. Сліди першого з них (2,5-2,4 млрд. років) знайдені на Канадському щиті, в Африці, Індії, сліди другого (біля 2 млрд. років) відомі в Карелії, Канаді, Африці.
На пізній протерозой припадають також два зледеніння. Рифейське зледеніння (1500-600 млн. років) зафіксоване в Африці та Австралії. Дуже потужним було венське зледеніння (680-660 млн. років) - воно поширювалось на півночі Східноєвропейської платформи, в Скандинавіїї, Гренландії, сліди його відомі і на південних платформах - в Австралії, Африці, Південній Америці.
Зледеніння вважається чи не найбільшим в історії Землі. Склад порід та органічні рештки пізнього протерозою дозволяють робити висновки, що в цілому, попри перераховані великі наземні зледеніння, клімат того часу був жарким і вологим. Слабодиференційований рельєф та високий вміст СО₂ в атмосфері сприяли існуванню парникового, слабозонального типу клімату. Одиничні визначення палеотемператур по рештках строматолітів дають значення, рівні 35-45 ºС. Встановити положення кліматичних зон поки що не вдається.