南沙群岛区域的前世今生
南沙群岛海底地形总特点为由南向北级降的3级阶梯地形。第一级为南海南部大陆架（巽他陆架），水深不超过150米。第二级为南沙台阶，水深1500～2500米， 西北向宽500～520千米，东北向长约1000千米，台阶面上兀立着众多高达2000米的珊瑚礁， 礁间还有一系列水深2500～3000米的槽谷；台阶面内缘折线以上至大陆架外缘是上陆坡，水深150～2500米， 台阶面外缘折线以下是外连深海平原的下陆坡，水深2500～4000米。第三级即南海中央海盆深海平原， 水深4000米左右。据统计，南沙海底的大陆架面积占17.2%，大陆坡（包括上陆坡、南沙台阶和下陆坡）面积逾60万平方千米，占77.6%，深海盆地面积占5.2%。区内海山、海丘壑暗礁密布，地形复杂。
南沙群岛海底地形立体图
南部大陆架宽广平坦，外缘水深130～150米。水深超过50米的外陆架为相对平缓但略有起伏的古海滨残留砂沉积和古海岸沙丘堆积地形。我国的北康暗沙、南康暗沙和曾母暗沙等3群20多座水下珊瑚礁丘匍匐在那里。南部大陆坡的上陆坡坡度平缓，沿南沙海槽南侧平行展布，东北走向，长达1200千米。但在南沙海槽东北段巴拉望岛西侧岛架外的大陆坡坡度急增，水深从100米直下到2900米。
南沙群岛主体所在的南沙台阶，是一座高出深海平原1500～2500米的海底高原。该台阶面上林立着海山、暗礁、明礁和灰沙岛，其中明礁和灰沙岛均是现代珊瑚礁堆积。南沙台阶周围被大断裂所围限，造成巨大的槽谷，其东南侧为南沙海槽，西北侧暂名为南沙西海槽。南沙海槽介于加里曼丹岛东北部和巴拉望岛岛架、南海南部上陆坡与南沙台阶之间，东北向展布，长约700千米，宽60～90千米，水深大部分为2800～2900米，槽底平坦，其东北端水深逐渐变浅至1650米， 通过礼乐滩东北边的南沙东海谷落入南海中央海盆。该海槽中有4处水深超过3000米的深潭，槽底和槽边坡偶有海山。南沙西海槽是南海中央盆地的西南海盆向西南延展和变浅的部分，全长225千米，水深1600～3700米。该海槽坡上有少数海丘，相对高度超过600米。
南海大陆坡的下陆坡即南沙台阶的外缘，它从南沙群岛向北面深海平原方向短距离内急剧下降， 坡度很陡。其所连接的深海平原深3800～4200米，散布着一些不高的海山。据地球物理探测和采样，海山和海丘由晚中新世和上新世玄武岩构成，部分可能附有古生物礁。
本区地处太平洋板块、印度-澳大利亚板块和欧亚板块的交会带。区内发育有各种断裂构造，包括岩石圈断裂、地壳断裂、基底断裂和盖层断裂。这些断裂大多呈东北或西北向展布，部分纬向或经向断续延伸。
南海群岛主体的地质构造是南沙断阶，南部陆架和部分上陆坡的地质构造是曾母地堑带。南沙断阶是新生代从南海北部的中沙群岛和西沙群岛附近的华南陆块中拉张出来的微陆块的重要部分。这部分陆块称为南沙地块，周边大部分被大的断裂所围限，但南边是与加里曼丹晚古生代地块的聚敛边界。南沙地块包括北部岛礁（南沙群岛主体）隆起区、中部差异沉降带（南沙海槽和曾母拗陷）和南部碰撞推覆带（加里曼丹岛拉姜-克罗碰撞带）。
南沙群岛部分岛礁部分图
南沙群岛岛礁众多，以一个环礁或台礁为一个统计单位，初步统计出有明礁51座，暗礁60多座，明礁上还有灰沙岛23个。南沙群岛现发现的均为生物岛礁，这些珊瑚礁大部分兀立在南沙台阶上，小部分匍匐在陆架上，还有一些分布在上陆坡和槽谷坡上。
南沙群岛的珊瑚礁类型，主要为环礁，其次为台礁和水下礁丘。若干礁镯（小环礁）按一定的几何形态共同围圈一个深水潟湖，组成一个有统一礁座的大环礁（群礁），如太平岛、南薰礁、鸿庥岛和安达礁等组成的郑和群礁。暗礁中有一部分为水下环礁，如礼乐滩。礼乐滩从晚渐新世中期至现在均为生物礁灰岩，其下为夹褐色煤层砂页岩和粉砂岩、砂岩、集块岩和砾岩，再下为古生界底层。
郑和群礁和九章群礁地形图
南沙群岛区域的古地理脉络是古南海的消减、华南路缘的扩散、现代南海的多期、多轴扩张。始新世晚期至渐新世南极冰早期，南沙地块相对抬升，由深海沉积转为浅海沉积至沉积间断。渐新世中期至中新世早期，印度板块和欧亚板块碰撞，造成青藏高原的强烈隆起。同时南海海盆经向扩张，南沙地块与西沙、中沙分离，其东北与巴拉望陆坡拼贴。中新世中期， 南海中央海盆扩张,南沙西海槽形成。中新世晚期，南海中央海盆冷却，南海进入转老期。上新世至第四纪，古南海消减停止。
第四纪全球气候冷暖变化频繁，冰川进退和地壳垂直运动引起海岸线升降。中新世末（距今13～10.5Ma）至晚中新世（距今5.2Ma），南极冰盖扩大导致大洋海面降低。推测冰期海平面相应在现代海平面下数百米，今沿海陆地当时距海远且地势较高，为热带稀树草原和热带草原砖红壤景观。而发生地形雨的山坡、河谷则发育热带雨林、季雨林。
中新世末时南海是一个几乎封闭的海湾，只在东北边巴士海峡留下一条通道连结太平洋，海湾中散布南海诸岛。南部陆架海平均深度仅50米，冰期时出露成为陆桥，于是有许多不同种类的动物群陆续迁入本区。到晚更新世时，海面有过间歇性上升，陆桥断了，热带雨林广泛发育，食草动物衰落。更新世低海面时，河流冲积物使陆架前缘快速向前推进。另外，永暑礁在早更新世晚期以来的气候一直是暖热的，尽管期间多次偏凉，但水温适宜，浅水造礁石珊瑚不断生长。
末次冰期鼎盛时，南沙群岛区域海面下降至约-140米，大陆架陆露，南海西南边通往印度洋和爪哇海的水道完全断了，东北边的台湾海峡也断了，南海再次成为半封闭的大海湾，湾口在东北边的巴士海峡，向太平洋敞开。东边还有两条通太平洋的小水道：民都洛水道和克拉克海峡。南海表层流场发生变化，太平洋的黑潮暖水和从台湾东岸来的温带水通过该湾口进入南海。南海表层流场的格局，由间冰期（类似现在）的冬夏转换的纵贯南海的单向海流变成冰期时围绕南沙群岛的冬季逆时针、夏季顺时针环流。