1.從少到多，從酸性到堿性
自從地球形成以后，地球上的巖漿活動、火山噴發、隕石墜落以及水的演變全過程等現象就從未停止過，并且還將持續下去。經過以上的自生和外生過程，地球上的水量逐漸發生變化。據估計，35億年前地球表層的水量只有目前的1/1()。水通過巖漿活動和火山噴發由地球內部逸出，從而使地球水圈的水越來越多。
同時，隨著自然環境的變化，水也由酸性逐漸變為堿性。35億年前，由于大氣中含氧量低，且含有氯化氫和二氧化碳等氣體，因而海水是酸性的。原始酸性的大洋水與當時偏于堿性的火成巖發生作用，于是便產生了中性或偏堿性的溶液，主要的碳酸根和重碳酸根離子逐步被氯原子所取代，使早期的大洋逐漸向氯離子為主的現代大洋過渡。在距今15億?20億年時，海洋中出現了真核細胞的綠色植物。綠色植物通過光合作用產生大量的游離氧，不但滿足海洋中各種氧彳匕反應所需要的氧，而且這些氧從水中逸至大氣中，使水圈和大氣圈開始具備現代特點。此時因為有了足夠的游離氧，從而使二氧化碳轉化為碳酸根,還原硫轉化為硫酸根。海水中除了含有大量的氯化物以外，又增添了大量的碳酸鹽和硫酸鹽。隨著微生物光合作用的加強，海水中的二氧化碳減少，pH值升高，使古代酸性海水逐漸演變成以氯化物和硫酸鹽組成的弱堿性的現代海水。
2.水的三態形成
地球內部含有大量的水，這些水由在宇宙中的塵埃凝聚成地球時被封存在地球的原始球粒隕石中。由于當時地球溫度很高，原始物質處于熔融狀態；又因為地球自轉速度很快產生重力離心分異，使重物質下沉，輕物質上升，于是便使得活動性最強而又是最輕的物質之一的水，轉移到地球外殼。被擠壓出來的水呈水汽狀態，在高空凝結為云，飄浮在地球上空。此后，地面溫度逐漸降低，濃厚的水汽逐漸冷凝成水降到地面，形成原始水圈。據估計，大約6億年前，地表溫度降低到30P左右時，巖漿中擠出的水大約有99%都降落到地面，形成為地球表面的水。此后，由于溫度繼續下降,地表形態的變化以及氣溫在各地的差異等，在某些高緯度、高海拔地區，尤其是在寒冷的冰期來臨時，水又由氣態、液態轉化成固態，由此逐步形成了氣態水、液態水和固態水共存，三態相互轉換的水圈一現代水圈。