恆春半島以恆春斷層為界分為兩個地質構造單元，（一）恆春斷層東側的中央山脈，以晚中新世深海濁流沉積岩為主，上-更新世的墾丁傾瀉層與恆春石灰岩不整合於其之上。（二）恆春斷層西側的恆春西台地，上-更新世淺海環境的砂頁岩與石灰岩（圖1）。
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恆春半島形成過程大致可以分為兩個階段：（一）沈積階段：中新世，屬於南中國海北側的大陸斜坡環境；晚中新世之後，大陸斜坡被來自北側的沉積物逐漸堆積形成陸棚的三角洲環境。（二）造山階段：上-更新世，南中國海隱沒造成隱沒帶前緣的增積岩體受擠壓而逐漸的增高（buildup），部分沉積物堆積在增積岩體上的凹陷盆地，現今恆春外海增積岩體上經常可以發現類似小盆地（圖2; Yu and Lu, 1995）。此時期部分來自東側增積岩體的混同層崩積在盆地中形成傾瀉層。當增積岩體升出水面後，在周圍海域開始形成珊瑚礁，之後珊瑚礁又被抬升形成珊瑚礁階地。增積岩體主要受呈疊瓦狀逆斷層的作用將沉積層疊加而增長，現今恆春半島西南側海域增積岩體的結構是由十數條向西的逆斷層所構成（Lee et al., 1992; Yu and Lu, 1995; Yu, 2000），從地層結構來看恆春斷層應是其中最主要的斷層，其斷層錯距最大。恆春西台地的隆起除了受到東側恆春斷層作用外，其西側應存在另一逆斷層構造，造成十萬年來恆春西台地的隆起。
