Itämeren pohjassa lepää eri paksuisia sedimenttikerroksia. Ne ovat syntyneet pääosin viime jääkauden aikana ja sen jälkeen. Ainesta laskeutuu edelleen merenpohjaan. Toisaalta aallot ja virtaukset kuluttavat merenpohjaa ja siirtävät sen aineksia paikasta toiseen.
Itämeren kerrostumat eli sedimentit kertovat meren kehityshistoriasta. Kerrostumista voidaan päätellä, milloin ja miten ne ovat syntyneet: jääkauden aikana vai sen jälkeen.
Jääkauden aikana syntyneitä kerrostumia kutsutaan jäätikkösyntyisiksi sedimenteiksi. Ne ovat kerrostuneet mannerjäätikön pohjalle tai edustalle. Myös sulamisvedet ovat voineet kasata maa-ainesta jäätikön reunaan ja eteen. Jäätikkösyntyisiä kerrostumia ovat muun muassa moreenit, harjut ja lustosavet eli glasiaalisavet.
Jääkauden jälkeiset kerrostumat ovat pääosin hienojakoisia sedimenttejä, kuten silttejä, savia ja liejuja. Ne ovat laskeutuneet pohjaan Itämeren kehityshistoriaan kuuluvien järvi- ja merivaiheiden aikana. Hienojakoisten sedimenttien lisäksi tähän ryhmään luetaan eroosiovoimien irrottamat ja sittemmin kerrostuneet karkeajakoiset sedimentit, kuten hiekka.
Merenpohjasta kairatuista sedimenttinäytteistä erottuu useita erilaisia kerroksia. Siellä missä kerrostuminen on ollut jääkauden jälkeen tasaista eivätkä aiemmat kerrostumat ole kuluneet pois, kerrokset ovat tyypillisessä järjestyksessä. Näin on laita esimerkiksi läntiseltä Suomenlahdelta otetuissa näytteissä.
Heti merenpohjan kallioperän päällä lepää erilaisia jäätikön kasaamia moreenikerrostumia. Niiden päällä saattaa olla jäätikön perääntymisvaiheessa syntyneitä kerrostumia, jotka ovat sulamisvesien lajittelemia ja kasaamia.
Sulamisvesistä muodostuneen jääjärven syvään veteen, jäätikön reunan ulkopuolelle, kerrostui savia. Näitä savia kutsutaan lustosaviksi, koska niistä voidaan nähdä vuodenaikojen vaihtelut samaan tapaan kuin puiden vuosilustoista. Alempana lustosavessa on karkeajakoinen kevät- ja kesäkerros. Sen päällä on hienojakoinen talvikerros.
Jäätikön reunan lähellä olleet lustorakenteet voivat olla kymmeniä senttimetrejä paksuja. Kauempana jään reunasta lustosavikerros on ohentunut alle millimetrin paksuiseksi.
Kun jäätikkö oli vetäytynyt kokonaan Itämeren alueelta, paikalla velloi suuri järvi. Järven pohjalle kerrostui yhtenäistä savea. Silloin syntyivät myös ne savikerrokset, joissa erottuu nykyisin tummia sulfidipitoisia juovia.
Seuraavassa vaiheessa altaaseen alkoi virrata merivettä, ja altaan vesi muuttui vähäsuolaiseksi murtovedeksi. Murtovesivaiheen aikana joihinkin merenpohjan kohtiin kerrostui eloperäistä liejusavea. Monissa syvänteissä ja notkoissa oli ajoittain niukasti happea. Vähähappiset jaksot näkyvät savessa hienoisena kerrosrakenteena.
Pohjasedimentissä päällimmäisenä ovat liejusavet ja liejut, jotka ovat kerrostuneet merenpohjalle viimeisten tuhansien vuosien aikana. Savikerrostumien päällä voi vielä olla hiekkaa tai silttiä, joita virtaukset ja aallot ovat kuluttaneet ja siirtäneet. Tällaisia paikkoja on erityisesti rannikolla.
Kerrostuminen on ollut harvoin yhtäjaksoista edes merten syvänteissä, koska olot ovat vaihdelleet vuosituhansien saatossa. Pohjaeliöstön toiminta, esimerkiksi merenpohjan kaivelu, on myös voinut sekoittaa merenpohjalle kerrostunutta sedimenttiä.
Aineksen kerrostuminen merenpohjaan jatkuu edelleen. Kerrostuminen kuuluu meren luontaiseen kehityskulkuun, sillä mereen tulee ja siellä liikkuu koko ajan erilaisia kiinteitä hiukkasia.
Valtaosa merenpohjaan kerrostuvasta aineksesta on lähtöisin mantereelta. Joet, tuuli ja jää tuovat mereen humusta ja epäorgaanisia maa-aineksia jopa kaukaa sisämaasta. Määrä vaihtelee vuodenajan mukaan: eniten aineksia tulee kevättulvien ja syyssateiden aikaan, vähiten silloin, kun maa on jäässä ja lumipeitteinen.
Osa kerrostuvasta aineksesta on peräisin meren ekosysteemistä. Kuolleet eliöt ja merieläinten jätökset vajoavat ennen pitkää pohjaan. Vuodenajat säätelevät meriekosysteemin tuotantoa. Kevään ja kesän kasvupyrähdystä seuraa runsas eloperäisen aineen laskeutuminen merenpohjaan. Merenkäynti ja virtaukset myös irrottavat merenpohjasta erilaisia aineksia.
Olivatpa veteen joutuneet aineet lähtöisin maalta, merenpohjasta tai meren eliöistä, ne sekoittuvat keskenään ja joutuvat meren kuljetettaviksi. Aallot ja virtaukset vievät niitä etäämmälle rannasta ja syvemmälle veteen. Kun virtaukset vihdoin rauhoittuvat, aines pääsee vajoamaan meren pohjalle.
Aineksen kerrostumiseen vaikuttavat muun muassa veden syvyys, virtausnopeus, etäisyys rannikosta ja rannan avoimuus. Myös ilmastolla ja jääpeitteellä on merkitystä. Paikalliset erot kerrostumisessa ovat siis suuria; jokaisella paikalla on oma dynamiikkansa.
Vajoamistapahtumaan vaikuttavat myös laskeutuvien hiukkasten ominaisuudet: raekoko, muoto ja tiheys. Karkeammat rakeet laskeutuvat nopeammin kuin pienet irralliset hiukkaset. Pienet hiukkaset muodostavat kuitenkin usein suurempia rykelmiä, mikä nopeuttaa niiden päätymistä meren pohjalle. Syvässä vedessä vajoaminen kestää silti kauan.
Vajoamisnopeuden vaihtelusta seuraa, että mitä kauempana mantereesta kerrostumisallas on, sitä hienojakoisempaa on kerrostuva aines. Meriekosysteemin tuottamaa eloperäistä ainesta taas laskeutuu eniten siellä, missä levätuotanto on voimakkainta. Merenpohjan eroosio aiheuttaa niin ikään paikallisia eroja laskeutuvan aineksen määrään ja laatuun. Huomattavia määriä merisedimenttiä saattaa kertyä paikallisesti massaliikunnoista – maa-aineksen valumisesta alaspäin jyrkillä merenalaisilla rinteillä.
Aallot ja jää kuluttavat erityisesti matalien alueiden merenpohjaa. Syvässä vedessä aaltovaikutus on heikkoa ja pohja saa olla rauhassa merenkäynniltä.
Pohjois-Itämeren rannoilla eroosioon vaikuttaa maankohoaminen. Suomen rannikolla maa nousee 3–9 millimetriä vuodessa, eniten Merenkurkun ja Perämeren alueella, vähiten Suomenlahdella. Maan kohotessa myös merenpohjalle kerrostuneet pohjasedimentit kohoavat ja paljastuvat rantavoimien, jään ja pohjavirtausten kulutettaviksi. Koska Pohjanlahden rannikot ovat enimmäkseen matalia, siellä paljastuu varsin laajoja alueita melko lyhyessä ajassa.
Koska vajoamis- ja kerrostumisprosessit ovat mutkikkaita, merenpohjan pinta-ainekset – niiden laatu ja ikä – vaihtelevat paikasta toiseen. Tyypillisiä pintamaalajeja ovat hiekka, savi ja moreeni. Hiekkapohjat ovat yleisimpiä Itämeren eteläisten rannikoiden tuntumassa, savipohjat taas etäämpänä rannikosta, meren altaissa. Kalliopaljastumia on erityisesti rikkonaisilla rannikkoalueilla.
