Палеопротерозой —продолжавшаяся от 2,5 до 1,6 миллиарда лет назад. В это время наступает первая стабилизация континентов. В это время также эволюционировали цианобактерии – тип бактерий, использующих биохимический процесс фотосинтеза для производства энергии и кислорода. Важнейшее событие раннего палеопротерозоя – кислородная катастрофа: значительное повышение содержания кислорода в атмосфере. До этого почти все формы жизни были анаэробами, то есть их обмен веществ зависел от форм клеточного дыхания, которые не требовали кислорода. Кислород в больших количествах губителен для большинства анаэробных бактерий, поэтому в это время большая часть живых организмов на Земле исчезла. Оставшиеся формы жизни были либо невосприимчивы к воздействию кислорода, либо жили в среде, его лишенной.
Палеопротерозой разделен на четыре периода (от наиболее раннего до наиболее позднего): сидерий, риасий, орозирий и статерий.
Сидерий —охватывает время от 2,5 до 2,3 миллиарда лет назад. Датировка чисто хронологическая, не основана на стратиграфии. На начало этого периода приходится пик проявления полосчатых железистых кварцитов. Железосодержащие породы формировались в условиях, когда анаэробные водоросли производили отработанный кислород, который, смешиваясь с железом, образовывал магнетит (Fe3O4, оксид железа). Этот процесс вычищал железо из водной среды. В конечном итоге, когда океаны прекратили поглощать кислород, процесс привел к образованию насыщенной кислородом атмосферы, которую мы имеем на сегодняшний день.
В период сидерия 2,4 млрд лет назад и конце риасия 2,1 млрд лет назад закончилось выпадение остатков первого околоземного кольца. Геологические свидетельства лучше всего представлены в обнажениях горных пород к северу от озера Гурон в южной части Канады. В слоях, хронологически предшествующих, встречаются обломки уранита и пирита, что свидетельствует о космическом их происхождении. Поверх идёт слой песчаника, содержащего гематит – минерал с высоким содержанием кислорода. Именно по этой причине ко времени около 2,4 миллиардов лет назад, парциальное давление углекислого газа в раннепротерозойской атмосфере резко упало примерно в 10 ООО раз до равновесного уровня, приблизительно равного 1,0-1,5 мбар, а общее давление атмосферы снизилось с 5-6 бар в самом конце архея до 1,4 бар в раннем протерозое. При этом весь процесс удаления С02
из атмосферы на рубеже архея и протерозоя, повидимому, занял не более 100-150 млн. лет. В результате состав раннепротерозойской атмосферы стал существенно азотным лишь с небольшой добавкой аргона около 9 мбар. Естественной реакцией на эти события стало заметное похолодание атмосферы.Риасий —длился с 2300 по 2050 млн лет до н. э. Датировка чисто хронологическая, не основана на стратиграфии. Образуется Бушвельдский комплекс и другие горные породы, сформировавшиеся в результате остывания прорвавшегося в слои земной коры или на земную поверхность вещества мантии. Магма периодически образует отдельные очаги в пределах разных по составу и глубинности оболочек Земли. Появляются предпосылки появления ядра у организмов.
Орозирий – третий геологический период палеопротерозойской эры, продолжался 2050—1800 миллионов лет назад (хронометрическая датировка, не базирующаяся на стратиграфии). Вторая половина периода отмечена интенсивным горообразованием практически на всех континентах. Вероятно, в течение орозирия атмосфера Земли стала окислительной (богатой кислородом), благодаря фотосинтезирующей деятельности цианобактерий. В орозирии Земля испытала два крупнейших из известных астероидных ударов. В начале периода, 2023 млн лет назад, столкновение с крупным астероидом привело к образованию астроблемы Вредефорт. Ближе к концу периода новый удар привел к образованию медно-никелевого рудного бассейна в Садбери.
Статерий – заключительный геологический период палеопротерозойской эры. Продолжался 1800—1600 миллионов лет назад (хронометрическая датировка, не базирующаяся на стратиграфии). В течение статерия сформировались ядерные живые организмы.
Мезопротерозой – геологическая эра, часть протерозоя. Продолжался от 1,6 до 1,0 млрд лет назад. Мезопротерозой разделен на три периода: калимий, эктазий и стений.
Калимийский период – первый период мезопротерозойской эры. Продолжался 1600—1400 миллионов лет назад (хронометрическая датировка, не базирующаяся на стратиграфии). В этом периоде 1466 миллионов лет назад произошло второе обновление Солнечной системы и сформировалась новая планета Меркурий. На Земле выпало большое количество космических тел и закончился её венерианский этап развития. Период характеризуется расширением существующих осадочных чехлов и появлением континентальных плит в результате отложения осадков.