地质学家发现，庙岛群岛是块古老的土地，出露地层基本与山东半岛蓬
莱的地层相同，主要是震旦纪的变质岩，仅在砣矶岛上有少量花岗斑岩，大黑山上有大片100万年前的玄武岩。 在古老的地层上，直接覆盖着新生代更新世地层。庙岛群岛处在新华夏断裂构造带上，是胶辽隆起中的断陷形成的基岩岛。庙岛群岛的岩层走向近乎南北，与山脊线、构造线走向基本一致。自元古代蓬莱运动、庙岛群岛地块隆起抬升后，长期处于侵蚀剥蚀状态，早第三纪的喜马拉雅运动，促使渤海盆地强烈断陷，山东半岛与辽东半岛中断分离，遂形成庙岛岛链。第四纪时多次的海平面升降变化，使庙岛群岛多次成为沟通胶辽半岛的陆桥，全新世海浸以来，才形成现代的庙岛群岛。可以这样说，庙岛群岛就是壳陷落后，残留在海面上的山峰。 由于构造原因和久经剥蚀，使庙岛群岛形成断块低山丘陵地貌。高山岛为群岛群岛中最高的岛屿,海拔也只有201米。间歇性的上升，长期海浪撞击，崖壁坍塌，各岛普遍发育海蚀地貌,形成海蚀崖柱台穴,岬角海滩凸凹分明,保留有不同时期的5米~7米、15米~20米、30米~40米的海蚀阶地；座座岛屿上沟谷纵横，峰峦叠错，形态万千。
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