沉积盆地中水介质物理-化学条件，包括水深、温度、盐度、氧化还原电位（Eh）及酸碱度（pH）等。这些因素直接控制水体溶解物质的化学沉积分异作用及沉积矿产的形成、生物的繁殖等状况。
1.pH值和Eh值的推断
一般说来，沉积物不是在氧化条件下形成的就是在还原条件下形成的。对氧化还原极为敏感的是变价元素（如Fe、Mn等）的化合物。常用的标志是含铁的自生矿物，由氧化条件至还原条件出现次序为：
沉积学及古地理学教程（第二版）
还可根据沉积物的颜色来判断氧化、还原条件，一般黑色、绿色代表还原条件，紫红色、红色代表氧化条件。但红色沉积物在埋藏后可以还原成为灰、绿灰、灰黑等还原色。
确定pH值的标志：酸性pH＜7，中性pH＝7，碱性pH＞7。判断沉积环境pH值的直接标志是一些指示矿物，如碳酸盐矿物、含铁矿物和黏土矿物（表10-2）。含煤沼泽环境形成于强酸性水介质，常与白铁矿相伴生，而海相的页岩中常伴生黄铁矿，说明海洋环境是中性或弱碱性的水介质条件。
表10-2 判断水介质酸碱度的主要矿物标志
（据刘宝珺和曾允孚，1985）
2.确定古盐度的标志
海水的正常含盐度为3.5%，半封闭的水盆地的盐度变化范围很大，可以淡化也可以咸化。古代沉积水介质的含盐度通常利用自生矿物和古生物类型进行推断。
（1）古生物标志
根据生物化石组合可以分析其生活环境的盐度。窄盐性的生物群如钙质红藻、钙质绿藻、钙质有孔虫、钙质海绵、珊瑚、苔藓虫、腕足类、棘皮类、掘足类、头足类等反映海水的盐度正常；典型的半咸水生物群有双壳类、腹足类、介形虫、腮足类、硅藻、蠕虫管及蓝藻等。典型的超咸水生物群在大的类别上与半咸水生物群没有多大差别。淡水生物群常见的有蓝藻、硅藻、轮藻、普通海绵、蠕虫管等以及双壳类、腹足类、介形虫等。在盐度增高的情况下，窄盐性生物减少，广盐度的双壳类、腹足类和介形虫类等增加，在超盐度水中，只剩下少数的喜盐生物如鱼类中的Gasterosteus（棘鱼），在盐度更高的超盐水中，就只能见到某些绿藻类。
（2）沉积标志
随着盆地内水介质含盐度的增加，而形成一系列化学成因矿物，其沉积顺序为方解石→白云石→天青石→石膏→石盐。特别是含自生天青石、萤石、重晶石的白云岩，与蒸发岩共生的正玉髓为形成于超盐度条件下的指示物。海绿石、胶磷矿物形成于正常含盐度的海水中。
沉积岩的某些结构与构造与盐度有关。在超咸水或清水环境中形成的鲕粒呈放射状，而不是同心状的。在浅水地区，由于蒸发速率高，使水体的盐度增高，当超过沉积物孔隙水中的盐度时，形成收缩裂隙并被沉积物充填。从超盐度的萨希哈环境到正常海洋环境，随着盐度的降低，而脱水裂隙减少。藻席构造发育程度也能相应指示古盐度，藻席常被潜穴及食草的生物破坏，当盐度增高时，潜穴及食草生物减少，而藻类生长繁盛，形成发育的藻席。
3.古水深分析
古水深分析对再造沉积盆地的古环境和研究盆地构造具有重要意义，确定绝对水深较困难，经常是确定相对深度。确定古水深的标志包括自生矿物标志、地球化学标志、生物学标志和沉积学标志等，其中前三个方面在第五章中已介绍，此处着重介绍确定古水深的沉积学标志。
一般情况下，从岸线的浅水到广海的深水环境，沉积物的粒度从粗粒沉积物变为细粒的沉积物。但也有不少例外的情况，如由于浊流的搬运沉积，深海地区也可出现粗粒沉积物。
一些特殊的岩石类型常形成于一定的环境，也可以作指示深度的标志。如蒸发岩在干燥气候条件下的局限滨岸水体及附近的潮坪环境中形成，水深不超过几米；鲕粒灰岩常形成于搅动的温暖浅水环境，水深不超过10～15m；珊瑚、苔藓虫、层孔虫、海绵等造礁生物在波浪带生长，形成的礁灰岩水深不超过10～50m；深水环境中多软泥沉积及硅质沉积，碳酸盐岩沉积少，并常出现浊流沉积。
沉积构造是指示水深的良好标志，如雨痕、干裂及盐晶痕等层面构造及鸟眼构造等是反映沉积物露出水面的标志。流动构造如交错层理、波痕及水平层理等存在与否，结合沉积物的特点，可以区分出浪基面以上的动水环境或浪基面以下的静水环境。艾伦（J.R.L.Allen，1967）曾指出，较大型的交错层理的层系厚度是平均水深的一种函数，层系组愈厚，水也愈深（图10-3）。丘状交错层理出现在陆棚地区，形成的深度在正常浪基面和风暴浪基面之间，水深不超过200m。
图10-3 水深和层系厚度间的关系
（据J.R.L.Allen，1963；转引自刘宝珺和曾允孚，1985）
实点为海和河口湾；空心圈为河流