Изучение докембрийских горных пород и их тектоники показывает, что древнейший и многомиллионнолетний отрезок исгорни земной коры прошел в обстановке чрезвычайно напряженного тектогенеза. Он проявился интенсивной складчатостью на огромных пространствах,поднятиями грандиозных горных цепей и внедрением громадных магматических масс. В результате земная кора сильно увеличилась по мощности, что произошло главным образом за счет веществ, поднявшихся из недр нашей планеты. В создании земной коры организмы играли весьма малую роль. По-видимому, и химические процессы текли своеобразно, также не образуя сколько-нибудь значительных соленосных толщ для увеличения мощности земной коры.
Многочисленные, мощные и разновозрастные горные цепи, возникавшие под воздействием перечисленных циклов тектогенеза, создали резкий рельеф на Земле и высоко воздымали тогдашние материковые массивы. Отсутствие наземной растительности и весьма, вероятно, вначале более богатая углекислотой атмосфера вели крайне энергичное выветривание и разрушение горных цепей. Частые находки на породах ветровой ряби, диагональной слоистости, трещин высыхания свидетельствуют о господстве пустынного режима, в обстановке которого деятельность ветра должна была достигать большой силы.
Но самым замечательным для протерозоя надо считать материковые оледенения, о которых говорит наличие морен, тиллитов. Наиболее типичные выходы их известны в базальных конгломератах гурона в области Великих озер Канады, где они прослежены на протяжении 1000 км. Следовательно, тогда большие площади Канадского щита были покрыты льдом. В провинции Квебек описаны даже древнейшие ленточные глины, отлагающиеся в приледниковых озерах. Они же известны и среди ладожских отложений Финляндии. Ледниковые образования установлены в Норвегии, на Шпицбергене, на северо-востоке Гренландии, в Сибири, в Китае, в Австралии и Южной Африке. Эти факты говорят о достаточно суровом климате в различных местах земного шара и полностью опровергают прежние представления о высокой температуре земной коры в докембрийские эпохи.
В высшей степени важен вопрос о солевом режиме докембрийских морей и океанов. Еще в 1907 г. Дэли высказал мысль о том, что они были полупресными, очень слабо заполоненными. Основанием служили косвенные соображения. Растворимые соли вносятся в океан речными водами, поступают при подводном вулканизме, например, хлор, йод, бром, аммиак, сульфаты. Все это концентрировалось и довело соленость океана до современных 3,5%. Отсюда указанный выше вывод о пресноводное докембрийских морей. Вероятен и другой их газовый состав. В тогдашней атмосфере было много свободной углекислоты и не было свободного кислорода. Он стал накапливаться в результате жизнедеятельности организмов и имеет, следовательно, в главной массе биогенное происхождение. Вероятно, таким же газовым режимом отличались и воды докембрийских океанов. Замечательно отсутствие среди докембрийских отложений каменной соли, калийных солей, углей и фосфатов. Все эти биогенные и хемогенные образования находятся в более поздних толщах, имея определенное стратиграфическое размещение, как видно из составленной Н. М. Страховым таблицы (рис. 9). Но она же показывает исключительное обилие осадочных железных и марганцевых руд, а также хемогенных кремнистых пород. Укажем, что с докембрием связано более чем 3000 млрд, т железных руд, тогда как во всех последующих палеозойских, мезозойских и кайнозойских толщах их всего около 135 млрд. т. Это некоторые связывают с богатством атмосферы в докембрийские времена углекислотой, что способствовало растворению железа, марганца и кремнезема из пород и выносу их в океаны, где они осаждались. Что касается признаков жизни, то докембрийские карбонатные породы без органических остатков считают не связанными с жизнедеятельностью организмов, возникшими хемогенно. Но наличие графита и углерода во многих сланцах и гнейсах архея признается косвенным указанием на существование тогда простейших организмов. Они несомненны в протерозойскую эру: здесь известняки образованы скоплением водорослей, выделяющих известь, и являются органогенными. В морских бассейнах протерозоя обитали не только водоросли, но и примитивные беспозвоночные животные. Кроме того, С. Н. Наумовой удалось обнаружить споры наземных растений в протерозойских и кембрийских толщах, что указывает на переход растений из моря на сушу в те отдаленнейшие эпохи истории земной коры.