古気候
大気と海の進化
先カンブリア時代の長い期間の間に、地球の気候条件はかなり変化しました。この証拠は、時間の経過に伴う大気と海洋の組成のかなりの変化を記録する堆積物記録で見ることができます。
大気の酸素化
地球はほぼ確実に25億年前までに還元性大気を所有していました。太陽の放射線は、還元ガスからメタン（CH 4）とアンモニア（NH 3）から有機化合物を生成しました。ミネラルウラニナイト（UO 2）と黄鉄鉱（FeS 2）酸化性雰囲気で容易に破壊される。還元性雰囲気の確認は、30億年前の堆積物中のこれらの鉱物の非酸化粒子によって提供されます。しかし、ピルバラ地域のチャート内には34億5000万年前にさかのぼる多くのタイプの糸状微化石が存在し、光合成がその時までに大気中に酸素を放出し始めていたことを示唆しています。25億年前の藍藻（シアノバクテリア）の細胞壁に化石分子が存在すると、その時期までに希少な酸素産生生物が存在するようになります。
始生代の海（40〜25億年前）には、BIFにヘマタイト（Fe 2 O 3）として堆積した火山由来の第一鉄（Fe 2+）が多く含まれていました。第一鉄を組み合わせた酸素は、シアノバクテリア代謝の廃棄物として提供されました。BIFの堆積が31億から25億年前、つまり約27億年前に急増したことで、鉄鋼の海が一掃されました。これにより、大気中の酸素レベルがかなり増加しました。18億年前に真核生物が広く出現したときまでに、酸素濃度は現在の大気レベル（PAL）の10％に上昇していました。ヘマタイトに富む化石土壌（古土壌）と赤い層（ヘマタイトでコーティングされた石英粒子を含む砂岩）が示すように、これらの比較的高い濃度は酸化的風化が起こるのに十分でした。大気中の酸素レベルを50％PALに引き上げた2番目の主要なピークは、6億年前に到達した。それは、コラーゲンの生成とそれに続く骨格の形成に十分な酸素を必要とする動物の最初の出現（後生動物）によって示されました。さらに、先カンブリア時代の成層圏では、遊離酸素がオゾン層（O 3）を形成し始め、現在は太陽の紫外線に対する保護シールドとして機能しています。
海の発達
地球の海の起源は、最も古い堆積岩の起源よりも早く発生しました。グリーンランド西部のイスアにある38億5000万年前の堆積物には、水中に堆積したBIFが含まれています。これらの堆積物は、水の輸送を示す摩耗した砕屑性ジルコン粒子を含み、溶岩が水中で押し出されるときに形成される枕構造を備えた玄武岩質溶岩が挟まれています。液体の水の安定性（つまり、地球上での水の継続的な存在）は、海面水温が現在と同じであることを意味します。
始生代と原生代の堆積岩の化学組成の違いは、2つの先カンブリア時代のイオン間の海水組成を制御するための2つの異なるメカニズムを示しています。始生代の間、海水組成は主に、今日の海洋拡大センターで起こっているような玄武岩質の海洋地殻を通る水の汲み上げによって影響を受けました。対照的に、原生代では、制御因子は安定した大陸縁からの河川流出であり、これは25億年前に初めて開発されました。現在の海は、大陸からの淡水流出によってもたらされる塩と海水からのミネラルの堆積との間のバランスによって塩分レベルを維持しています。
気候条件
先カンブリア時代の気候を制御する主な要因は、大陸の構造的配置でした。超大陸形成時（25億年、21億から18億年、10億から9億年前）では、火山の総数は制限されていました。島弧はほとんどなく（火山や地震の激しい活動に関連する長く曲がった島の鎖）、海洋に広がる尾根の全長は比較的短かった。この相対的な火山の不足により、温室効果ガスである二酸化炭素（CO 2）の排出量が減少しました。これにより、表面温度が低くなり、氷河が広がった。対照的に、海底の拡大と沈み込みが最大の割合で発生した大陸の崩壊時（23〜18億、17〜12億、および8〜5億年前）では、多数の火山からCO 2が大量に排出されました海洋の尾根と島弧で。大気中の温室効果が高まり、地球の表面が暖められ、氷河作用はなくなりました。これらの後者の条件は、大陸の形成前の始生代にも適用されました。
気温と降水量
グリーンランドで38億5000万年前の海洋堆積物と枕状溶岩が発見されたことは、液体の水の存在を示しており、先カンブリア時代初期の表面温度が0°C（32°F）を超えていることを示しています。オーストラリアには35億年前のストロマトライトが存在することから、表面温度は約7°C（45°F）であることが示唆されています。激しい火山活動（海底の割れ目からの溶岩の噴出）による二酸化炭素の上昇した大気レベルによって引き起こされる始生代の極端な温室条件は、表面温度を生命の進化のために十分に高く保ちました。彼らは、現在の値の70から80パーセントの範囲であった減少した太陽の光度（太陽からの総エネルギー出力の割合）を打ち消しました。これらの極端な温室条件がなければ、液体の水は地球の表面で発生しなかったでしょう。
対照的に、地質記録に降雨の直接の証拠を見つけることは非常に困難です。グリーンランド南西部の18億年前の岩に保存されたレインピットによって、限られた証拠がいくつか提供されています。
