איון פרוטרוזואיק, הצעיר מבין שתי המחלקות של התקופה הפרה-קומבריאית, כשהגדולה יותר הייתה האון הארכיאני. האיון הפרוטרוזואוזי התארך מ -2.5 מיליארד לרמה של 541 מיליון שנה והוא מחולק לרוב לפלופרוטרוזואיק (2.5 מיליארד עד 1.6 מיליארד שנה), למסופרוטרוזואיק (לפני 1.6 מיליארד עד מיליארד שנים), ולניאופרוטרוזואיק (מיליארד עד 541 מיליון שנים) לפני שנים) תקופות. סלעים פרוטרוזואיים זוהו בכל היבשות ומהווים לעתים קרובות מקורות חשובים לעפרות מתכתיות, בעיקר מברזל, זהב, נחושת, אורניום וניקל. במהלך הפרוטרוזוזיק, האווירה והאוקיינוסים השתנו באופן משמעותי. סלעים פרוטרוזוזיים מכילים הרבה עקבות מוגדרים של צורות חיים פרימיטיביות - שרידי מאובנים של חיידקים ואצות כחולות-ירוקות, כמו גם של בעלי החיים הראשונים התלויים בחמצן, בעלי החיים אדיאקרה.
פרה-קבריאה: סוגי סלע פרוטרוזוזיים
לא קרה מה קרה גיאולוגית בזמן הגבול הארכי-פרוטרוזוזי לפני 2.5 מיליארד שנה. נראה שזו הייתה תקופה
חמצן הוא תוצר לוואי של פוטוסינתזה. החמצן החופשי באטמוספירה התגבר משמעותית כתוצאה מפעילות ביולוגית במהלך פרוטרוזואיק. תקופת השינוי החשובה ביותר התרחשה בין 2.3 ל -1.8 מיליארד שנה לפני שהחמצן החופשי החל להצטבר באטמוספירה. רמות החמצן תנודות במהלך תקופה זו, במקביל לתקופת התצהיר השיא של תצורות ברזל מגולגלות, שהסירו עודפי חמצן מהאטמוספרה ברחבי העולם. ברזל ברזלי (Fe 2+) באוקיאנוסים בשילוב חמצן אטמוספרי ואחרי התחמצנות ל- Fe 2 O 3, ירד כמטיט המינרלי על קרקעית האוקיינוס. המשך הפעילות הביולוגית אפשרה לריכוז חמצן אטמוספרי.
עם התבססות האוקריוטות בסביבה, לחץ החמצן האטמוספרי עלה מערכים נמוכים לכ- 10 אחוז מהרמה האטמוספרית הנוכחית (PAL). אאוקריוטים מגסקופיים הופיעו לראשונה לפני כ -2.3 מיליארד שנה והתפשטו לפני כ- 1.8 מיליארד שנה. האוקריוטות השתמשו בסוג של נשימה ומטבוליזם חמצוני; היה להם גרעין מרכזי שיכול להתפצל לתאי מין נפרדים, וכך בפעם הראשונה ניתן היה להעביר קוד גנטי מעורב ומשתנה לדורות הצעירים.
אורגניזמים קדומים על פני כדור הארץ פרחו הכי בקלות במים הרדודים בשולי היבשת. סביבות מדף יבשתי כה יציבות, שהיו נדירות בארכיאן, התפתחו לאחר לפני 2.5 מיליארד שנה, והקלו על צמיחתם של אורגניזמים פוטוסינתטיים ובכך ייצור חמצן. עדויות לעלייה המהירה בתכולת החמצן כוללות הופעה ראשונה בשוליים היבשתיים של אבני חול אדומות. צבעם נגרם על ידי ציפוי גרגרי קוורץ בהמטיט. עדויות אחרות ניתנות על ידי התרחשותן של מיטות אדמה מאובנות עשירות המטיט המתוארכות לפני כ -2.5 מיליארד שנה. היווצרות מיטות אלה עולה בקנה אחד עם עלייה דרסטית בלחץ החמצן ל -0.1 אטמוספרה (100 מיליבר) לפני 2.2 מיליארד ל -2.0 מיליארד שנה.
לפני 600 מיליון עד 543 מיליון שנה, הופיעה עולם החי רב-תאי של אדיאקארה; אלה היו המטאזואנים הראשונים (בעלי חיים המורכבים ביותר מסוג אחד של התא) שדרשו חמצן לצמיחה. עולם החי של אדיאקארה הרך-הגוף היה מבשרי אורגניזמים עם שלדים, שהופעתם סימנה את סוף הפרוטרוזואיק ואת תחילתו של ה- E Phanerozoic.
ההיסטוריה של האיון הפרוטרוזוזי נשלטת על ידי היווצרותם של פירוקי היבשת והפירוק שלהם. בזמן הגבול הארכי-פרוטרוזואוזי לפני כ -2.5 מיליארד שנה, המכתשים הקטנים (חלקים הפנימיים היציבים של יבשות) שנשלטו על ידי קשתות האי התאחדו למגרש אדמה אחד גדול, או יבשת-על. התפרקות שטח היבשה הזה מעידה על ידי חדירה של נחילי טרנס-יבשת בשפע של דולריט (סוג של סלע איגני עדין) בתקופה של בין 2.4 ל -2.2 מיליארד שנה. צפירות אלה נבעו מכניעה של פלומת המעטפת לבסיס הקרום היבשתי. זו הייתה הגורם הבסיסי להתפרקות היבשת העל הראשונית. במהלך התקופה שבין 2.1 עד 1.8 מיליארד שנים, שברי אלה התכנסו שוב, על ידי טקטוניקה התנגשות, ליבשת סופר חדשה בשם קולומביה. תהליכים מודליים-טקטוניים מודרניים פעלו לפני לפחות 2.1 עד 2.0 מיליארד שנה, כפי שהוכחו על ידי שניים מהאופוליטים הוותיקים ביותר שהשתמרו בעולם (שברי קרום אוקיאני), שנמצאים במתחם פרטוניק בלברדור ובמתחם Jourma שב פינלנד. הפיצול של קולומביה הוליד יבשות קטנות רבות שהתאספו בסופו של דבר ליבשת-על אחרת, או קבוצה של כמה יצירות יבשתיות גדולות בסמיכות זו לזו, לפני כ- 1.0 מיליארד שנה. המכלול הזה נקרא רודיניה.
רודיניה נפרצה על ידי תעלות בזלתיות רבות לאחר לפני 1.0 מיליארד שנה. שדות אלה תרמו לפיצול היבשת והיו קשורים להיווצרותו של אוקיאנוס איפטוס לפני כ- 600 מיליון שנה. אינדיקציות אחרות לפעילות פלומה והתפרקות יבשתית הן ערמות עצומות של בזלתיים ושסעים טרנס יבשתיים. דוגמא מרכזית היא השבר Keweenawan בן 1.1 מיליארד שנה בצפון אמריקה המשתרע ממישיגן דרך אגם סופריור לקנזס. קרע זה, שאורכו 2,000 ק"מ ורוחבו 160 ק"מ (100 מייל), מכיל ערימה של לבות בזלתיות בעובי של 25 ק"מ.
חגורות הרים רבות שנוצרו במהלך ה- Proterozoic, בפרט בפרקי הזמן שבין 2.1 ל- 1.8 מיליארד, 1.3 ו- 1.0 מיליארד, ולפני 800 ו -500 מיליון שנים, הקשורים להתפרקות יבשות-על ולהתנגשות שבריהם לאחר מכן. אגנים חדשים באוקיינוס נוצרו על ידי התפרקות היבשות והושמדו לאחר מכן באזורי כניסה דומים לאלה שהיו תחת יפן המודרנית. סגירת האוקיאנוסים הללו אפשרה להתנגש בין בלוקים יבשתיים, מה שהוליד חגורות הרים מרכזיות כמו חגורת גרנויל במזרח צפון אמריקה. חגורה זו, שאורכה 1.3 עד 1.0 מיליארד שנה ואורכה 4,000 קמ"ש (בערך 2,500 מיילים), הייתה דומה מאוד במקורה להרי ההימלאיה שנוצרו בתקופה הגאולוגית האחרונה. חגורות הרים פרוטרוזואיות אחרות העיקריות שנוצרו כתוצאה מהתנגשויות יבשתיות כוללות את וופמיי אורוגן בצפון מערב קנדה (בן 2.1 מיליארד שנה), הטרנס-הודסון בקנדה (בן 1.8 מיליארד שנה), הסקופנוני בפינלנד (בן 1.9 עד 1.8 מיליארד שנה), אורוגן קטילידיאן (בן 1.8 מיליארד שנה) בדרום מערב גרינלנד, והחגורות הברזילאנו, נמיביה ומוזמביק, שכולן בנות 900 עד 500 מיליון שנה. לעומת זאת חגורות הרים כמו בירימיאן בן 2.1 מיליארד שנה במערב אפריקה והחגורות בנות 1 מיליארד עד 500 מיליון שנה של מגן ערביה-נובית שפותחו על ידי תוספת של חומר חדש שמקורו ברובו במעטפת כדור הארץ. לפיכך, הם כוללים קשתות אי רבות הדומות לאלה שנמצאות ביפן המודרנית כמו גם רצפי אופיוליט רבים.
אגנים פרנוזאוזיים רבים מכילים ערימות משקעים עבות ושוכנים בחלקם עד מעל חגורות ההרים הפרוטרוזואיות, ומעלימים את מערכות היחסים הגיאולוגיות הבסיסיות. כמה חגורות הרים Phanerozoic כגון Himalayas מכילים בלוקים של סלעים פרוטרוזוזיים בעשרות קילומטרים רבים אשר עיבדו מחדש מאוד על ידי פעילות טקטונית מאוחרת.
