沉积岩中微量元素与其形成环境有密切的关系，影响沉积岩微量元素含量的因素包括：原生因素和陆源区性质（母岩成分）、古气候条件、沉积环境（包括水体的性质）、沉积岩的成分、生物作用和成岩后生作用等。微量元素研究可以为古地理古环境再建提供信息，为地球化学分区提供基础资料（详见第七章）。常见的几种主要岩石类型及其天然水中化学元素的平均含量如表4-1、表4-2所示。
表4-1 不同岩石中化学元素的平均含量（wB/%）
（据刘宝珺，1980；引自格林，1953）
表4-2 天然水中化学元素的平均含量（wB/%）
（据刘宝珺，1980；引自卡特钦科夫，1959）
利用微量元素分析古气候主要是通过 ΣREE、Mn 的富集系数、Sr/Cu 比值来判断。ΣREE的变化与气候环境的变化密切相关，在相对湿润的气候环境下ΣREE较高；相反，在干热的气候环境下ΣREE较低。Mn常常富集于富氧的沉积物中，在海水中常以Mn2+稳定存在，只有当海水强烈蒸发而使Mn2+饱和时，它才会大量沉淀，从而在沉积岩中显示高值。Mn的富集系数通过公式EFMn＝（Mn/Al）样品/（Mn/Al）平均页岩计算，富集系数大于1，表示Mn富集，反之则亏损。Sr/Cu比值对古气候的变化很敏感，Sr/Cu比值高，指示干热气候，比值低指示相对温湿气候。近年来，利用Σ（Fe+Mn+Cr+Ni+V+Co）/Σ（Ca+Mg+Sr+Ba+K+Na）综合元素比值研究古气候也取得了不少成功的经验，综合元素比值高，通常反映干旱气候条件。
有些元素通常被认为主要富集在缺氧的沉积物中，如U、Ni、Zn、Mo、Cu、Co、V、Cr等，因此，这些元素的含量常常可以作为氧化还原环境判断的标志。微量元素的比率，如Ni/Co、V/Cr、V/（V+Ni）、V/Sc、Th/U对沉积环境的判断效果较好（详见第七章）。稀土元素的Ce和Eu异常也已经广泛地应用于沉积氧化还原环境的判断，负的Ce异常指示氧化环境。
微量元素的比值，如Sr/Ba、Sr/Ca、B/Ga常用来判断古盐度和区分海相与陆相沉积。例如，记录在沉积物中的Sr/Ba比值与古盐度明显呈正相关性，高的B/Ga比值（＞5.0）指示咸水的沉积环境，低的Sr/Ca比值（＜1）为淡水沉积环境，Sr/Ca＞1为海相沉积环境。Th/U比值也广泛应用于古盐度的判断，陆相泥岩和页岩沉积环境中的Th/U比值大于7，海相泥岩和页岩环境中的Th/U值小于2。