Biển tiến và biển lùi

Biển tiến là một sự kiện địa chất diễn ra khi mực nước biển dâng tương đối với đất liền và đường bờ biển lùi sâu vào trong đất liền gây ra ngập lụt. Biển tiến có thể làm cho nhấn chìm một vùng đất hoặc tạo các bồn đại dương. Biển tiến và biển thoái có thể do tác động của hoạt động kiến tạo như tạo núi, biến đổi khí hậu như các thời kỳ băng hà hoặc chuyển động đẳng tĩnh khi băng tan hoặc bóc mòn trầm tích.

Trong suốt kỷ Creta, tách giãn đáy biển đã tạo ra bồn Đại Tây Dương tương đối nông. Điều này làm giảm khả năng chứa của bồn đại dương trên thế giới và làm dâng mực nước biển trên toàn cầu. Do hậu quả của nước biển dâng, các đại dương tiến vào hầu hết phần miền trung Bắc Mỹ và tạo ra đường biển nội địa phía tây (Western Interior Seaway) từ vịnh Mexico đến Bắc Băng Dương.

Ngược lại với biển tiến là biển thoái (regression), là sự kiện mực nước biển rút xuống tương đối với đất liền làm lộ ra các phần của đáy biển trước kia. Trong suốt thời kỳ băng hà thế Pleistocen, hầu hết nước trong các đại dương được tích tụ ở các vùng đất đóng băng quanh năm làm cho mực nước trong đại dương hạ thấp 120 mét (so với bờ biển hiện tại) làm lộ ra Bering land bridge giữa Alaska và châu Á.

Sự biến đổi tướng trầm tích liên quan đến các chu kì biển tiến và biển thoái thường dễ xác định do chỉ có vài môi trường đồng nhất tạo ra các loại trầm tích này. Ví dụ, các trầm tích mảnh vụn hạt thô như cát thường lắng đọng trong khu vực gần bờ, là môi trường có năng lượng cao; các trầm tích hạt mịn như bột và bùn carbonat thường tích tụ ở xa bờ hơn trong các vùng nước năng lượng thấp và sâu hơn.

Do đó, biển tiến chính bản thân nó đã thể hiện rõ ràng trong cột trầm tích (cột địa tầng), theo thứ tự từ dưới lên sẽ là các tướng gần bờ (như cát kết) đến xa bờ (như đá hoa), từ các đá cổ nhất đến trẻ nhất. Biển thoái thì có thứ tự trầm tích ngược lại từ tướng xa bờ chuyển sang tướng gần bờ. Biển thoái thường ít được biểu diễn một cách đầy đủ trong địa tầng do các lớp bên trên thường có những dấu hiệu bào mòn như mặt bất chỉnh hợp.

Hai kiểu trên chỉ là sự ý tưởng hóa, còn việc xác định thực tế biển tiến và biển thoái thì phức tạp hơn nhiều. Ví dụ, biển thoái có thể chỉ là sự thay đổi tướng từ cacbonat sang phiến sét, hoặc biển tiến chỉ là biến đổi từ cát kết sang phiến sét và các trường hợp tương tự. sự biến đổi theo chiều ngang (diện) về tướng đá cũng rất quan trọng.

Biển lùi hay còn gọi là biển thoái, là một tiến trình địa chất xảy ra khi mực nước biển hạ thấp làm lộ các phần của đáy biển. Ngược lại với sự kiện này là biển tiến xảy ra khi mực nước biển dâng lên làm ngập các vùng đất liền.

Dấu hiệu của biển lùi và biển tiến xuất hiện trong hầu hết các ghi nhận hóa thạch, và sự thay đổi này gây ra (hoặc góp thêm) một số sự tuyệt chủng lớn như sự kiện tuyệt chủng Permi-Trias (cách đây 250 triệu năm) và sự kiện tuyệt chủng Creta–đệ Tam (cách đây 65 triệu năm). Vào thời gian xảy ra các sự kiện trên (sự kiện tuyệt chủng lớn nhất trong lịch sử Trái Đất, mực nước biển toàn cầu hạ thấp 250 mét (hơn 800 ft).

Trong suốt các thời kỳ băng hà thuộc thế Pleistocen, có mối quan hệ rõ ràng giữa các lần biển tiến và các giai đoạn băng hà; khi đó có sự thay đổi cân bằng giữa quyển băng và thủy quyển trên toàn cầu, càng có nhiều nước trên hành tinh tồn tại ở ở dạng băng thì càng có ít nước trong các đại dương. Vào đỉnh điểm của thời kỳ băng hà gần đây, cách đây khoảng 18.000 năm, mực nước biển toàn cầu hạ thấp từ 120 đến 130 mét (400 ft.) so với ngày nay. Một số đợt biển lùi chính trong quá khứ cho thấy không có mối quan hệ với các giai đoạn băng hà, ví dụ như biển lùi đi cùng với sự kiện tuyệt chủng cuối kỷ Creta.

Một đợt biển lùi lớn có thể làm cho các sinh vật trong vùng biển nông rơi vào nguy cơ tuyệt chủng; nhưng sự tuyệt chủng hàng loạt có khuynh hướng liên quan đến cả các loài trên cạn lẫn dưới nước, và khó có thể thấy được biển lùi có thể gây ra các vụ tuyệt chủng rộng lớn đối với các động vật trên đất liền như thế nào. Vì thế các đợt biển lùi được xem là có mối tương quan hoặc là các biểu hiện của các sự kiện tuyệt chủng lớn hơn là nguyên nhân trực tiếp gây ra nó. Biển lùi kỷ Permi có thể có liên quan tới sự hình thành Pangaea: sự sáp nhập của các đại lục lớn thành một thể thống nhất có thể dễ dàng gây ra biển lùi do "sự mở rộng một chút của các bồn đại dương khi các lục địa nối liền lại." Tuy nhiên, nguyên nhân này không thể áp dụng cho mọi, hay thậm chí là nhiều, trường hợp khác.

Việc tìm hiểu rõ ràng và cụ thể các đợt biển lùi lớn vẫn còn là một thách thức; theo một giả thuyết, biển lùi có thể có liên quan tới sự "tách giãn đáy đại dương bị chậm lại trong khi các sống núi giữa đại dương vẫn tiếp tục hình thành làm cho mực nước biển hạ thấp..." Theo quan điểm này, các đợt biển lùi chính là một khía cạnh của sự thay đổi bình thường về tốc độ của hoạt động kiến tạo mảng, dẫn đến các đợt phun trào núi lửa lớn trên toàn cầu như đá trap Siberi và đá trap Deccan, lần lượt gây ra các sự kiện tuyệt chủng lớn.