Твердое вещество земной коры наиболее инертно вследствие большой силы сцепления частиц. Но под влиянием атмосферных газов, воды и организмов оно приводится в движение и вовлекается в большой геохимический круговорот, в водную, воздушную и биогенную миграцию. С речным стоком ежегодно с суши в океан выносятся десятки миллиардов тонн взвешенных частиц и несколько миллиардов тонн растворенных солей в виде ионов Ca+2, Mg+2, Na+, CO32ClSO42- и др. Из океанов вместе с водяным паром и брызгами солевые частицы поступают в атмосферу, и некоторое их количество с атмосферными осадками выпадает на земную поверхность, частично компенсируя их вынос из земной коры. Кроме того, между сушей и океаном наблюдается интенсивный пылеоборот: ветер поднимает в воздух десятки или даже сотни миллиардов тонн пыли (в том числе и солевой) в год. Часть этой пыли выпадает над океаном, часть оседает на поверхности суши.

В геохимическом кругообороте вещества особо следует выделить биологическую составляющую. На синтез живого вещества расходуется ничтожная доля поглощаемой эпигеосферой солнечной энергии — не более 0.1%. Да и сама масса его, казалось бы, ничтожна — примерно одна миллионная доля от общей массы эпигеосферы. Однако роль биоты в функционировании и развитии географической оболочки огромна вследствие исключительной химической активности организмов. Скорость биологического метаболизма (обмена веществ) во много раз превышает скорость абиогенного кругооборота. Ежегодно обновляется примерно 1/10 всей живой массы Земли, а фитопланктон океана в среднем обновляется каждые сутки. Для сравнения отметим, что для полного обновления всей массы воды Мирового океана через испарение потребовалось бы 3200 лет. Иными словами, ежегодно в обороте находится лишь 1/3200 воды Мирового океана, а что касается вещества литосферы (в той ее части, которая расположена выше уровня океана, т.е. при средней мощности 875 м), то в оборот через денудацию вовлекается ежегодно лишь несколько более 1/10 000000 ее части.

Организмы используют для построения живой материи почти все химические элементы, особенно велика их роль в круговороте углерода, азота, фосфора, серы. Относительное содержание углерода в организмах в 780 раз выше, чем в осадочных породах, азота — в 150 раз. Вовлекая в круговорот элементы литосферы и накапливая их в почвенном гумусе и осадочных породах, биота препятствует их выносу в океан. За всю историю существования жизнь как бы многократно пропустила через тела организмов вещество неорганических оболочек Земли, полностью преобразовав их. Вся осадочная оболочка (стратисфера) создана при прямом или косвенном участии живых существ; биогенное происхождение имеет основной газовый состав атмосферы.

Все процессы в эпигеосфере подвержены ритмическим и направленным (эволюционным) изменениям. Динамика эпигеосферы складывается из множества ритмических колебаний разной продолжительности и разного происхождения. Самые короткие ритмы — суточный и годовой — имеют астрономическую природу. Колебания солнечной активности вызывают возмущения магнитного поля Земли и циркуляции атмосферы, а через последнюю воздействует на климат, гидрологические процессы, ледовитость морей, биологическую продуктивность (что фиксируется, в частности, в годичных кольцах деревьев). Известны 11-летние, 22 — 23-летние ритмы этого типа и более продолжительные (до 80—90 и 160—200 лет).

Со взаимным перемещением тел в системе Земля — Солнце — Луна связаны периодические изменения приливообразующих сил, что проявляется в климате, водности, развитии ледников. Установлен 1850-летний цикл подобного происхождения, а кроме того, намечается несколько более коротких (до 1—2 лет) и более продолжительных (до 3500—4000) лет ритмов. Колебания эксцентриситета земной орбиты, наклона земной оси к плоскости орбиты также сказывается на климате. С этими факторами связывают ритмы большой продолжительности (41 000—45 000, 90 000, 370 000 лет), одним из проявлений которых являются материковые оледенения.

Самые длительные ритмы, с амплитудой в миллионы лет, геологические. К ним относят большие геологические циклы (165—180 млн. лет), в том числе каледонский, герцинский, мезозойский и кайнозойский. Начало каждого из них знаменовалось опусканиями земной коры и морскими трансгрессиями, выравниванием климатических контрастов; завершается цикл орогеническими движениями, расширением суши, усложнением ее рельефа, усилением климатических контрастов, большими преобразованиями в органическом мире.

Разные ритмы накладываются друг на друга, причем многие из них повторяются не со строгой периодичностью, а имеют циклический характер. Поэтому отдельные ритмы не всегда бывают ясно выражены. Возможны автоколебательные ритмические явления, обусловленные не внешними по отношению к эпигеосфере процессами, а собственными закономерностями, присущими тем или иным компонентам или процессам. Простейший пример — циклы в жизни леса, связанные с продолжительностью жизни лесообразующих пород. Более сложный процесс — автоколебания в системе ледники — атмосфера — Океан. Рост ледниковых щитов сопровождается похолоданием и понижением уровня океана. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению испарения, осадков и сокращению ледников. Но сокращение ледников имеет своими следствиями рост площади океанов, потепление, увеличение количества осадков, что способствует новому наступлению ледников, и т. д.

Ритмические изменения не бывают замкнутыми, и чем больше продолжительность цикла, тем меньше возможность возвращения природных комплексов к прежнему состоянию. Каждый последующий цикл не является полным повторением последнего, и в конечном счете развитие эпигеосферы необратимо — оно имеет вид восходящей спирали, каждый виток которой знаменует одновременно поднятие на более высокий уровень развития. В качестве самых больших “витков” можно рассматривать тектонические циклы.

Необратимость (направленность) развития эпигеосферы проявляется в постепенном усложнении ее структуры, появления новых компонентов и новых типов геосистем. На протяжении последних 550—600 млн. лет, соответствующих фанерозою, эволюция эпигеосферы прослеживается достаточно отчетливо. В земной коре за это время происходило сокращение геосинклиналей и разрастание платформенных структур, усиление процесса осадкообразования, увеличение мощности осадочной оболочки и усложнение ее вещественного состава, в особенности биогенной аккумуляции. В гидросфере увеличивалась соленость, причем на первых этапах Мировой океан обогащался солями благодаря вулканизму, а в дальнейшем усилилось значение выноса солей с суши речным стоком; соответственно на фоне преобладающих ионов Na+ и Cl- возрастала доля Ca2+ и CO32

В первичной атмосфере господствовали, по-видимому, гелий и водород, затем она обогащалась газами глубинного (вулканического) происхождения — парами воды, двуокисью и окисью углерода, сероводородом и др. По мере развития растительного покрова двуокись углерода стала изыматься из атмосферы, и одновременно в нее поступало все больше кислорода и азота.