캄브리아기
캄브리아기의 하부 경계는 전통적으로 삼엽충이 처음으로 나타난 시기로 정의되며 그 끝은 대량멸종 사건으로 정해진다. 방사선 연대측정을 통해 정해진 캄브리아기의 시작과 끝은 5억 4500만 년 전과 4억 9000만 년 전으로 정해졌으나 학자에 따라서 2000만 년 정도의 차이가 있다. 최근에 캄브리아기의 시작 시기에 있었던 멸종사건으로부터 보다 정확한 캄브리아기의 시작 연대 (5억 4200만 년±30만 년)가 제시되었다. 캄브리아기 하부경계와 정확히 일치하는 탄소13의 일시적 감소가 있는데, 전 세계적으로 관찰되는 이 현상을 근거로 하여 추정된 결과이다.
선캄브리아 시대
원시 지구의 대기에 관하여서도 잘 알려져 있지는 않으나, 환원성의 대기였고 산소는 별로 없었던 것으로 생각된다. 그 때의 육지는 붉은 빛이 돌고 바다는 감람색-녹색 정도였을 것으로 생각된다. 지구형성 이후 수 억 년 동안 불용성 산화물들이 바다 속에 존재했을 것으로 생각된다. 광합성이 가능한 생명체들이 진화하자 분자상태의 산소가 대량으로 쏟아져 나오면서 생태학적인 격변을 가져왔는데, 이를 종종 산소재앙이라는 단어로 표현하기도 한다. 산소는 즉시 화학반응에 사용되었는데, 처음에는 철을 산화시켰고, 더 이상 산화시킬 물질이 없을 때까지 화학반응에 사용된 후 대기 중의 산소 농도를 높이기 시작하여, 현재의 산소가 풍부한 대기가 형성되었다. 오래된 암석들은 거대한 호상철광층을 가지고 있는데, 이들은 산소가 철과 처음으로 결합하면서 침전되어 형성된 것이다.