1983年，P.A.桑德伯格在地质研究中发现，鲕粒和海相碳酸盐胶结物的原生矿物成分在显生宙具有显著的周期性变化，首先提出了文石海与方解石海的概念。桑德伯格同时注意到，这种周期性波动与海底扩张引起的海平面一级变化旋回、温室期和冰室期的交替具有同步协调性。早古生代大部分时期和中生代中晚期为方解石海。

驱动地史时期方解石海/文石海交替变化的主要因素，是大洋中脊扩张速率的变化。大洋中脊是一个巨大的钙（Ca）和镁（Mg）离子交换体系。在海水与大洋中脊岩石反应过程中，洋壳玄武岩转化为绿岩和角闪岩，水岩反应体系吸收Mg²⁺，释放出Ca²⁺。当洋中脊扩展速率较快时，海水Mg/Ca比降低。如果海水Mg/Ca＜2（摩尔比），则有利于低镁方解石沉淀，不利于高镁方解石和文石沉淀，类似白垩纪大洋海水镁/钙摩尔比，呈现方解石海特点。较快的大洋中脊扩张意味着较高的海平面、增强的火山活动和高大气二氧化碳水平，产生全球温室效应。

海水地球化学成分对生物矿化和海相浅水碳酸盐沉积作用、成岩作用有明显的控制作用。如方解石海时期，海水Mg/Ca＜2（摩尔比）、硫酸根离子浓度较低，则广泛发育文石质生物壳同沉积溶解和碳酸盐岩硬底构造，海生无脊椎生物的壳体或骨骼主要为低镁方解石质，或者为文石质内层外发育的低镁方解石质保护外层。