Lịch sử phát triển địa chất trầm tích Miocen của 3 bể Phú Khánh, Nam Côn Sơn và Tư Chính –Vũng Mây thuộc vùng biển nước sâu thực chất là tiến hóa trầm tích trong mối quan hệ với sự thay đổi mực nước biển và chuyển động kiến tạo. Trầm tích Miocen cả 3 bể đều có 3 chu kỳ trầm tích tương ứng với 3 phức tập 1/ Phức tập Miocen sớm Bối cảnh kiến tạo của 3 bể tương đối giống nhau. Thời kỳ này địa hình ít phân dị, môi trường trầm tích chủ yếu là aluvi, ven biển và biển nông vũng vịnh. Địa hình đáy bể của nóc Miocen sớm bị biến dạng bởi các quá trình kiến tạo như nén ép, nâng lên, uốn nếp, đứt gãy và phân dị tạo ra địa hình gồ ghề nổi cao và bào mòn. Sản phẩm của quá trình bào mòn là cung cấp vật liệu lục nguyên cho các thủy vực Miocen sớm dưới dạng vũng vịnh. 2/ Phức tập Miocen giữa Bối cảnh kiến tạo bắt đầu thay đổi. Các bể phân dị thành 2 nửa Thềm trong cấu trúc địa chất bình ổn, trầm tích lục nguyên thống trị; Thềm ngoài sụt lún mạnh hơn, địa hình đáy phân dị gồ ghề phát triển 2 kiểu trầm tích Trầm tích lục nguyên chứa carbonat và carbonat ám tiêu. 3/ Phức tập Miocen muộn Vào đầu chu kỳ các bể phân dị thành 2 đới cấu trúc rõ rệt đới phía tây có địa hình nghiêng thoải ổn định, trầm tích lục nguyên thống trị và đới phía đông có địa hình phân dị mạnh, phát triển các quần đảo ám tiêu san hô đóng vai trò là vùng xâm thực cung cấp một khối lượng lớn vật liệu trầm tích vụn sinh vật cho các vũng vịnh nông.