全球海洋在10~5.4亿年间演变成氧化环境,此后历经多次全球性的缺氧事件后演变到现在的氧化环境。海水和沉积物中多种元素的循环、分异和富集明显受氧化还原条件的影响。Mn、Mo、Cr、V和U等变价元素的溶解度随氧化还原条件的改变产生极大变化,导致沉积物中的元素含量分异;Ni、Co、Cu和Zn等在还原条件下形成硫化物沉淀,导致沉积物中对应元素的富集。这些元素的地球化学行为是古海洋氧化还原条件变化的灵敏指示剂,可以作为恢复古海洋氧化还原环境变化的地球化学指标。黄铁矿化程度(DOP)、生物标志化合物和Ce异常等也是沉积环境氧化还原条件的常用判别指标。泥岩研究中通常采用DOP、U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co和生物标志化合物等指标,碳酸盐岩则主要采用Ce异常指标。当前各种指标的定性分析都取得比较一致的结果,但是用一种或几种定量的地球化学指标来恢复整个古海洋的氧化还原环境目前还有很大的问题。