في تلك الحقبة المبكرة من عمر الأرض، تألفت المواد الصلبة التي وُجدت في باطنها من الحديد و خلائطه، في حين أن قشرة الأرض الصلبة تألفت بمعظمها من أكاسيد و سليكات المعادن وتألفت غازات الجو الرئيسية في تلك الحقبة من الهدروجين الثنائي والنتروجين الثنائي وأحادي أكسيد الكربون وثنائي أكسيد الكربون. ومع مرور الوقت، ضاع معظم جو الأرض في الفضاء، وفي نفس الوقت أخرجت الظواهر البركانية المستمرة غازات إلى السطح تفاعلت لتكون أجناساً غازية جديدة أخرى. وكان الأكسجين وفيراً، أما الأكسجين الثنائي الحر، فلم يكن موجوداً. فقد كان هذا العنصر بكامله موجودا بصيغة مركبة مع بعض المعادن أو بصيغة ثنائي أكسيد الكربون في الجو.

وفي وقت مبكر جداً من تاريخ الأرض أيضاً، تكون الماء على الأرجح بتفاعلات من قبيل:

يحتاج هذان التفاعلان إلى وجود محفّزات كي يحصلا بمقدار كبير، وكانت تلك المحفزات متوفرة على شكل أكاسيد معدنية على سطح الأرض البدائية.

ربما كان الماء الذي ملأ البحار القديمة حامضياً، ويعود ذلك جزئياً إلى أول أكسيد الكربون المنحل فيه، إضافة إلى حمض كلور الماء (HCL) والأجناس الكبريتية التي كانت من مكونات الجو الضئيلة الأثر. والحموض التي يُعتقد بأنها كانت كثيفة بقدر يكفي لتوليد عامل حموضة 2=pH تقريباً، ودرجات حرارة المحيطات القديمة الدافئة، كانت كافية لحصول انحلال شديد لمكونات وجدت في صخورها. والانحلال هو سيرورة معدّلة للحموضة ، لذا ارتفعت قيمة عامل حموضة البحار إلى قيمة تقارب تلك الموجودة في محيطات اليوم (8 تقريبا). وفي نفس الوقت تزايدت تراكيز المعادن في الماء لتتجاوز أحياناً نواتج انحلال المعدنيات الثانوية (secondary minerals). على سبيل المثال، أدى وجود أجناس الكربونات المنحلة في الماء إلى تكوين رواسب الكلسايت (₃CaCO) الرملية الأولى ومعدنيات الكربونات الأخرى:

وأثر في كيمياء المحيطات كثيراً أيضاً انبعاث الغازات المستمر من تحت الماء ومن الثورات البركانية.

وأدت الأنشطة البركانية، مع انبثاق الصخور وتجعدها بسبب حركة الصفائح التكتونية، والحت الفيزيائي والكيميائي وعمليات الترسب جميعاً إلى تغيير طبيعة قشرة الأرض خلال الحقب الطويلة من تاريخها القديم.