Палеопротерозой был первой эрой протерозойского эона. Он наступил после архейского эона и длился от 2500 до 1600 миллионов лет назад (млн. миа).
В палеопротерозое цианобактерии производили огромное количество строматолитов. Первые одноклеточные эукариотные организмы также появились в ископаемом состоянии.
Первый суперконтинент вырос, и некоторые из пород были обычными осадочными породами, а не метаморфизованными.
Поскольку возраст Земли был лишь в два раза меньше, чем сейчас, существовали некоторые основные отличия от сегодняшнего дня. Тепло в недрах Земли было больше, чем сегодня. В основном это было связано с большим количеством радиоактивных изотопов, которые распадаются с течением времени.
Температура на поверхности также была выше благодаря излучению из недр Земли и парниковому эффекту атмосферы на основе метана и углекислого газа. В предыдущий эон, архейский, океаны были горячими (55-85 °C). Это лишь отчасти компенсировалось тем, что в то время излучение Солнца было ниже.
Палеонтологические данные об истории вращения Земли свидетельствуют о том, что ~1,8 миллиарда лет назад в году было около 450 дней, что означает 20-часовой день. В более ранние времена земные сутки длились около 17 часов, а в году было 514±33 дня. Расстояние Земля-Луна в самом раннем палеопротерозое составляло 51,9±3,3 земных радиуса (по сравнению с 60,27 в настоящее время).
Глобальный суперконтинент (называемый Колумбия, или Нена) существовал примерно от 1,8 до 1,5 миллиарда лет назад в палеопротерозойскую эру.
В течение этой эпохи климатические изменения были столь же серьезными, как и все в истории Земли. Начиная с глобального максимума температуры в начале эпохи, произошли три масштабных ледниковых периода, когда лед проник глубоко в тропики.
Существуют четкие указания на то, что в эту эпоху наблюдалось снижение содержания метана в атмосфере:
"Распад метана с ранее высоких уровней в архейской атмосфере, вероятно, играет большую роль не только в истории окисления, но и в возникновении палеопротерозойских ледниковых периодов. Данные указывают на то, что 2,4-2,3 миллиарда лет назад произошло "Великое событие окисления", во время которого поверхностная среда Земли изменилась глубоко и необратимо".
Кислород вырабатывался цианобактериями, но он в основном расходовался химическими поглотителями. Это были неокисленные сера и железо. Примерно до 2,3 миллиарда лет назад кислород, вероятно, составлял лишь 1-2% от его нынешнего уровня. p323
Образования полосчатого железа, которые обеспечивают большую часть мировой железной руды, были сформированы кислородом, образующим соединения с железом; накопление большей части прекратилось после 1,9 миллиарда лет назад. Красные пласты, которые окрашены гематитом, указывают на увеличение атмосферного кислорода после 2 миллиардов лет назад; они не встречаются в более древних породах. p324
Было три крупных ледниковых периода, когда лед проникал глубоко в тропики. Несомненно, они произошли в результате снижения содержания парниковых газов в атмосфере и увеличения производства кислорода.
Между ранними палеопротерозойскими оледенениями 2400-2200 млн лет назад в Северной Америке, Южной Африке, Скандинавии и Австралии и неопротерозойскими оледенениями, затронувшими все континенты 800-600 млн лет назад, существует так называемый "загадочный интервал ~ 1400 млн лет без подтвержденного оледенения".
В эту эпоху произошли крупные столкновения с болидами, два из которых вызвали крупнейшие на Земле ударные кратеры. Есть также три меньших (диаметром равным или более 30 километров) во временной зоне от 3,0 до 1,2 миллиарда лет назад.
Происхождение эукариотической клетки стало важной вехой в эволюции жизни, поскольку к ним относятся все сложные клетки и почти все многоклеточные организмы. Время этой серии событий трудно определить; Кнолл предполагает, что они развивались примерно 1,6-2,1 миллиарда лет назад. Некоторые акритархи известны по крайней мере с 1650 миллионов лет назад, а возможная водоросль Grypania была найдена еще 2100 миллионов лет назад.
