Подавляющая масса горных пород докембрия представлена кристаллическими образованиями. Среди них, как указано, распознаются бывшие осадочные отложения и продукты магматических эффузий и интрузий. Докембрий сложен громадными толщами гнейсов, тальковых, хлоритовых, слюдяных, гранатовых кристаллических сланцев, мигматитов, амфиболитов, в меньшем количестве кварцитов, мраморов, песчаников. Одни из них могли возникнуть в обстановке высоких температур, что возможно при глубоком погружении первичных песчано-глинистых накоплений; другие перекристаллизовались в твердом состоянии под воздействием больших давлений, развивающихся в земной коре во времена тектогенезов; третьи образовались от одновременного воздействия высоких температур и давлений.
Огромное значение при метаморфизме имели интрузии магмы. Большим развитием в докембрии пользуются мигматиты, образовавшиеся из неоднородной смеси магмы и посторонних ей твердых горных пород. При этом магма или пропитывает осадочные породы, в которые она внедряется, или частично расплавляет их. Процессы мигматизации особенно развиваются при глубинном метаморфизме. Здесь получаются различные породы: инъекционные гнейсы, если светлый кварцево-полевошпатовый материал пропитывает по первоначальной слоистости метаморфическую породу; артериты, когда магма пересекает слоистость сетью жилок; небу литы, когда магма смешивается с остальной частью породы, образуя в ней неясные и неправильные разводы.
Глубинная мигматизация тесно связана с гранитизацией, т. е. процессом, превращающим твердые горные породы разного происхождения в гранитоидные по минералогическому составу и структуре. В областях развития докембрия явление гранитизации устанавливается на больших пространствах.
Для докембрийских толщ исключительно характерна чарнокитовая серия пород, включающая гиперстеновые (ромбический пироксен) граниты, кварцевые мангериты (гранитойдная порода, состоящая из микропертита, плагиоклаза и авгита; последний при динамическом метаморфизме может замещаться роговой обманкой и биотитом. Структура гнейсовидная) до анортозитов (сборное название чисто плагиоклазовых пород семейства габбро). Одни геологи считают чарнокитовые породы магматическими образованиями, другие — глубинно-метаморфическими, возникшими путем частичного переплавления ранее существовавших пород с выплавлением гранитного состава.
Восходя по докембрийским толщам от древних к более молодым свитам, в докембрийских щитах наблюдаем ослабление степени метаморфизма, и верхние свиты обычно оказываются сложенными кварцитами, песчаниками, глинистыми сланцами.
Указанные особенности кристаллических пород докембрия позволяют с большой основательностью восстанавливать геологическую обстановку тех отдаленнейших эпох истории земной коры. Процессы гранитизации, мигматизации и коренного изменения песчано-глинистых осадков могут происходить на большой глубине. Следовательно, гранитизированные и полностью метаморфизованные кристаллические породы указывают на чрезвычайную подвижность земной коры, на геосинклинальную среду, в которой протекали названные процессы. Об этом же говорят огромные мощности докембрийских накоплений и их интенсивная складчатость.
Кроме докембрийских щитов, древнейшие кристаллические, сложно дислоцированные горные породы присутствуют в виде больших или меньших массивов в горных сооружениях палеозойских, мезозойских и кайнозойских. Это указывает на исключительно обширное распространение докембрийских пород в пределах всех современных материков, что послужило основанием для весьма распространенной идеи о повсеместной подвижности земной коры, ее как бы повсеместном геосинклинальном состоянии в те отдаленнейшие эпохи. Такое предположение, вероятно, и рисует совершенно своеобразную обстановку докембрийского развития земной коры, резко отличную от всех последующих эр и приведшую к повсеместному созданию кристаллической основы, кристаллосферы. Среди последокембрийских формаций нет столь мощного развития гнейсов и кристаллических сланцев. Приняв все это во внимание, а также огромную продолжительность докембрия, в истории земной коры следует различать две мегаэры: первую, охватывающую докембрий, возможно, только архей, и вторую, заключающую все последующие эры. Вместе с тем, однако, нельзя забывать, что парасланцы, с несомненностью, свидетельствуют о наличии уже в начале докембрия каких-то материковых полей, размыв которых обеспечивал появление обломочных пород — конгломератов, песков и глин.