在週期性的海進和海退過程中，由於沉積環境不斷變化所形成的一系列不同巖石組成的地層。旋回層一詞是J.M.韋勒（1930）根據美國中部和東部賓夕法尼亞紀（見石炭紀）海陸交互相含煤巖系的研究而提出的。英文cyclothem源自希臘文cyclos（意為旋回）和 them（意為沉積）。經典的旋回層廣泛出現於北美、歐洲和中國華北地區的晚石炭世煤系中。
一個旋回層的沉積過程稱沉積旋回，它代表一個海水進退旋回。在廣闊的近海平原上，由於海海面升降頻繁，海水時進時退，因而形成一系列疊覆的旋回層，顯示出巖性或巖相的規律性交替和重復出現。幾個連續的旋回層可以共同組成一個大旋回層，代表一個規模更大的海水進退旋回。1942年，韋勒根據美國伊利諾伊州許多旋回層的研究，提出瞭一個由10個巖段組成的典型旋回層（如圖），
其層序自下而上為：①
砂巖，局部與下伏巖層為不整合接觸；②砂質頁巖；③淡水灰巖；④耐火粘土（即底粘土）；⑤
煤層；⑥灰色頁巖；⑦不純的海相灰巖；⑧黑色頁巖和灰色鈣質頁巖，含灰巖結核；⑨海相灰巖；⑩粉砂質頁巖，含鐵質結核。從砂巖至煤層，即從河流沖積到湖泊和沼澤沉積，構成下部非海相半旋回層，從頁巖以上構成上部海相半旋回層，從濱海而淺海，再到濱海沉積。砂巖到海相灰巖為海進過程中形成的沉積；而頁巖含鐵質結核為海退時期形成的沉積，下部含海相化石，上部有時出現陸相沉積含植物化石。一個發育完全的旋回層的沉積過程，代表一個先是海水逐漸浸進，然後海水迅速退去的海水進退旋回。旋回層的發育隨著構造背景和沉積環境的變化，在巖段多少和厚度大小方面，不論在縱向上還是橫向上，都是變化不定的。中國華北地區上石炭統的旋回層十分發育，山西太原西山的上石炭統可以劃分為4個旋回層。
旋回層的特征充分反映形成地區的古構造背景和古地理環境。旋回層的劃分為海陸交互相煤系地層的劃分和對比提供科學依據。“韻律”泛指巖性的規律性交替和重復出現的旋回層序。因而不可以把“旋回層”與“韻律”和“旋回”作為同義詞。