廣義的古地理環(huán)境應當包括自然地理環(huán)境、生物地理分區(qū)和古氣候。自然地理環(huán)境包括大陸和海洋盆地的輪廓和分布。在大陸上要反映的古地形特點，包括剝蝕區(qū)的再造和母巖成分及分布特征的確定；河流、湖泊成因類型、古流向和分布特征的確定；風向、古氣候和生物地理分區(qū)的確定。在海洋盆地中，首先應確定海岸線位置、海盆輪廓和性質；盆地內潮汐流、沿岸流、海浪、海流以及濁流或風暴流的水動力條件的分析；海水的含鹽度、溫度、深度、水介質的物理化學條件、酸堿度確定。海底地形、三角洲、海底扇的特征和分布，以及深水沉積特征和浮游生物的特征和分布的研究、古生物和古生態(tài)、生物地理分區(qū)的確定，以及古氣候及其分帶的研究。沉積相分析是古地理學研究的基本方法。沉積相是沉積物形成條件的物質表觀。時間的不同，沉積相的特點和分布也不同，一定的沉積物只出現在某特定的時代，如中、晚前寒武紀的帶狀鐵礦層；有些則出現在不止一個時代中，如黑色頁巖、煤和蒸發(fā)巖。有人認為這些特定時代的相是全球性或近于全球性的。因此，它們必然記錄著一些全球規(guī)模的巖石圈、生物圈、水圈和大氣圈特殊的相互關系。研究這些問題，不僅能深入了解地球歷史的本來面目，而且為尋找煤、油氣和有用礦床等提供依據。除了建立單獨的相模式以外，也需要對沉積作用、沉積產物的可變性以及其他動力概念進行研究。例如，從陸源硅質碎屑到海洋碳酸鹽的變化，或從一個丘狀進入到平頂灘的轉變。這些相序演化的研究要與隆起和沉降的地球物理模式緊密聯系起來。此外，這些地球物理模式也會對沉積相序和演化的研究起促進作用。深海鉆探和穩(wěn)定同位素研究的發(fā)展，已有可能對古海洋的古環(huán)境、海洋循環(huán)和化學條件進行重建。除了利用氧同位素了解古溫度外，可直接根據碳同位素了解古海洋的循環(huán)及其動力。并可根據鄰近的陸絳海記錄和保存在造山帶的洋殼以及海洋沉積物的碎片重塑古海洋。研究古氣候的關鍵是加強對古氣候與沉積物沉積特征之間相互關系的認識。每一個氣候變量都有大的空間變化，因為不同緯度接受的太陽能不同，大陸和海洋的熱性質不同，所以海陸分布的變遷是氣候變化的重要原因。海洋氣候和大陸氣候的差別也隨著由低緯度向高緯度的過渡，氣候分帶表現得越來越明顯。古緯度也是確定古氣候分帶的重要因素之一，當地球外殼有一次重大的變位，都會引起各個板塊的相對運動，從而引起古氣候帶格局的重要變化。最重要的古氣候標志是一些對氣候敏感的沉積物類型，如碳酸鹽巖、蒸發(fā)巖類、紅層、鋁土礦、煤、冰磧巖及古風向、古溫度和某些動植物群，沉積作用是在一定的大地構造環(huán)境中進行。很多沉積盆地的幾何形態(tài)、構造特征和地層格局都與大地構造的演化有密切關系。對沉積盆地進行分析，要充分利用地球物理、鉆井和地震地層學資料，以了解地下深部隱蔽的同沉積古地形和沉積相分布的格局，覆蓋于河道上及生物礁上的構造或不整合面的披蓋構造等，而有利于古地理環(huán)境的重塑。其次應根據盆地類型和特征建立盆地的發(fā)育模式，進一步了解其沉積體系與大地構造的關系。很多學者認為，許多沉積（古代和現代）不是一種單純沉積物的產物，可能是受地球運行軌道的控制，或是巖石圈、水圈、大氣圈和生物圈相互作用的結果。

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