В процессе развития Земли происходило изменение не только свойств подстилающей поверхности, но и состава атмосферы и гидросферы. На самых первых этапах эволюции Земли после завершения образования планеты, разогревания ее недр, формирования ядра, приведшим к активным проявлениям магматизма и, в частности, вулканизма, началась дегазация мантии и образование гидросферы и атмосферы.

Что касается химического состава вулканических газов, то, по современным определениям, вулканические газы со­держат, прежде всего, значительное количество водяного пара. Например, в газах из базальтовых лав вулканов Мауна-Лоа (Гавайские острова) при температуре 1200 °С содер­жится примерно 70–80% водяного пара (по объему). Следую­щей по значению составляющей вулканических газов является углекислый газ; в газах гавайских вулканов его содержится 6–15% (по объему). В вулканических газах содержится сернистый газ SО₂ и азот. Встречаются также хлор, метан СН₄ (иногда до 3%), аммиак NH₃ и другие компо­ненты (SО₂, S, Вг,  F, Se, I, В).

Таким образом, можно считать, что на поверхность Земли при дегазации лав поступали пары воды, соединения углерода СО₂, СО и СН₄, аммиак, сера и ее соединения H₂S и SО₂, га­лоидные кислоты НС1, HF, HBr, HI, борная кислота, водород, аргон и некоторые другие газы. Эта первичная атмосфера сначала была тонкой, поэтому ее температура у поверхности Земли была очень близкой к температуре лучистого равновесия, получающейся в результате приравнивания потока поглощаемого поверхностью солнечного тепла потоку уходящего излучения поверхности Земли, пропорциональному четвертой степени температуры этой поверхности (по некоторым предположениям температура могла быть выше, чем при лучистом равновесии, из-за парникового эффекта, создававшегося аммиаком). Эта температура (при современной отражательной способности Земли 0,28) в среднем равна 15 °С, но если принять, что поверхность Земли в катархее напоминала по своим отражательным свойствам лунную поверхность (аль­бедо 0,07), то средняя температура поверхности (при современ­ном уровне интенсивности солнечного излучения и излучательной способности базальта 0,93) оказывается равной около 5 °С. Таким образом, большая часть водяного пара вулканических газов должна была конденсироваться, превра­щаясь в воду и образуя гидросферу (Монин А.С., 1982).

Кислые дымы НС1, HF, НВг, аммиак NH3, сера S и ее сое­динения, значительная часть углекислого газа СО₂ растворя­лись в капельках конденсировавшейся воды и выпадали в виде дождя кислот на поверхности Земли. Эти кислые потоки сте­кали в пониженные участки первичной поверхности Земли, од­новременно реагируя с подстилающими породами и извлекая из них эквивалентное количество щелочей и щелочных земель. По оценке В.М. Гольдшмидта, на 1 кг морской воды приходится 0,6 кг разрушенных горных пород; при их разрушении извлекается и переводится в океан 66% содержащегося в них натрия, 10% магния, 4% стронция, 2,5% калия, 1,9% кальция, 0,3% лития и т.д. Учитывая распространенность этих элементов в породах земной коры можно вычислить получающиеся концентрации соответствующих катионов в морской воде - они совпадают с фактическими характеристиками солености морской воды. В то же время содержание главных анионов в морской воде во много раз выше, чем их количества, которые могут быть извлечены из горных пород. Особенно это относится к хлору и брому, которых в 1 кг современной морской воды в 200 и 50 раз больше, чем в 0,6 кг горных пород. Таким образом, хлор и бром могли попасть в воду только из продуктов дегазации мантии, и мы приходим к одному из основных тезисов А. П. Виноградова: все анионы морской воды возникли из продуктов дегазации мантии, а катионы – из разрушенных горных пород. Таким образом, вода океана оказывалась с самого его образо­вания соленой, а не пресной. Общая соленость   первичного   океана,   определяемая содержанием   анионов   в   продуктах   дегазации   мантии, была,  вероятно,  близка  к современной,  но  соотношения катионов могли быть несколько иными, так как горные породы первичной коры были преимущественно ультраосновными и  основными, и соотношения  Na/K и  Mg/K в них были много больше, чем в современных горных породах. Следует отметить, что в водах первичного океана   отсутствовал   анион   окисленной   серы — сульфат SO₄²,  что  служит   одним   из   свидетельств  отсутствия   в атмосфере и  в океане  тех времен свободного  кислорода. Таким образом, воды первичного океана были хлоридными, нейтральными (рН ≈ 7) и бессульфатными. Имеются и другие свидетельства отсутствия в древних атмосфере и океане свободного кислорода.