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在鄂霍次克海地区可划分出3个主要的新近纪沉积旋回：第一旋回：厚逾1000m的渐新世-早中新世沉积旋回；第二旋回：厚达2000m的中-晚中新世旋回；第三旋回：厚约1000m的上新世-第四纪沉积旋回。厚度最大的地方位于库页岛东北边和堪察加半岛西边的近海区。这些旋回的划分以具侵蚀面的区域性不整合为依据，每个旋回都以厚度为几米、几十米至成百上千米不等的粗粒碎屑沉积物（砾岩，含砾砂岩）开始，旋回中部由砂页岩（粉砂质砂、泥岩或页岩、硅藻土）组成，旋回上部为厚达100～300m的海退沉积序列或者陆相含煤沉积。