Batı Karadeniz taşkömürü havzası, İstanbul Zonu (Okay, 1989) olarak adlandırılan yapısal birlik içinde yer alır. Türkiye’nin ana tektonik birliklerinden birisi olan Pontid Birliği’nin (Ketin, 1966) batı bölümünde yer alan İstanbul Zonu, Paleozoyik yaşlı çökel bir istif ve ayrıca doğu kesiminde (Zonguldak-Amasra/Bartın) bu istif içinde yer alan Karbonifer yaşlı taşkömürü ile karakteristiktir.

Çalışma alanında Paleozoyik istifin görünür en alt kesimi İnkum/Bartın civarında (İnkum Antiklinali) yüzeyleyen ince-orta taneli kırıntılılarla başlar. Kiltaşı, silttaşı, kumtaşı ardalanmasından oluşan ve Fındıklı Formasyonu (Siluriyen) adı altında incelenen bu kırıntılı birim, başlıca kuvarsitik kumtaşı ve silisifiye kuvarsitlerden oluşan Erken Devoniyen yaşlı Ferizli Formasyonu’nca üzerlenir. Kuvarsitik kumtaşı ve kuvarsitlerin üzerine Yılanlı Formasyonu’nun (Orta Devoniyen-Vizeyen) fosilli-breşik kireçtaşları, bazı yerlerde de gri-koyu gri renkli dolomit ve dolomitik kireçtaşları gelir. Orta Devoniyen’de başlayan karbonat çökelimi geç Vizeyen’e kadar sürmüştür. Gri-koyu gri-mavimsi renkli, üst kesimleri çört bant ve yumrulu, mercanlı (Tarlaağzı civarı) karbonat istifi üste doğru çeşitli seviyelerinde kömür damarları içeren kırıntılı birimlere geçer. Önceki bazı çalışmalarda kömürlü formasyonlar olarak tanımlanan ve ayırtlanan bu kırıntılı istif litolojik olarak benzer özellikler sunan ince ve kaba taneli kırıntılı birimlerden oluşmaktadır. Kömürlü Karbonifer istifinin kaya türü özellikleri istifin alttan üste doğru sığ denizel-delta ve giderek karasal ortam (akarsu-taşkın ovası, bataklık, göl) koşullarında geliştiğini göstermektedir.

Havzada geç Vizeyen’den başlayıp Vestfaliyen (Tokay, 1954/1955, 1962) sonuna kadar süren çökelim, Vestfaliyen-?Stefaniyen sonrası havzanın yükselimini takiben yerini aşınma dönemine bırakmıştır. Havzanın batı kesimlerinde (Armutçuk/Zonguldak) daha erken dönemde başladığı öngörülen bu yükselme ve aşınma dönemi (Yalçın, 1995), havzanın doğu kesiminde (Amasra) Permo-Triyas yaşlı karasal çökellerin (Çakraz Formasyonu) çökelimine kadar, batı kesiminde ise Geç Jura’ya kadar sürmüştür. Geç Jura-Erken Kretase yaşlı platform tipi karbonatların çökelimi sonrası bölge tekrar pozitif alan haline gelmiş, bu dönem de Barremiyen sonuna doğru yeni bir transgresyonun başlamasıyla sona ermiştir. Geç Barremiyen-erken Senomaniyen’de gelişmiş çökellerden oluşan bu yeni dönemde karbonat ve kırıntılılardan oluşan istifler gelişmiştir. Çökelimde, Senomaniyen’de meydana gelen bir duraksamanın ardından Geç Kretase’de (geç Senomaniyen-Turoniyen) çökelim yeniden başlamıştır. Batı Karadeniz Havzası’nın açılmasıyla ilişkili olarak volkanizmanın da etkin olduğu bu dönemde kalın volkano-sedimanter çökeller oluşmuştur. Turoniyen-Kampaniyen süresince (Okay ve Şahintürk, 1997; Tüysüz, 1999; Tüysüz vd., 2004) etkin olan volkanizmanın bitmesi sonrası çökelim bazı yerlerde kesintili, bazı alanlarda da duraksama olmadan orta Eosen’e kadar devam etmiştir.

Jeolojik evrimi boyunca geçirdiği deformasyonlarla şekillenen taşkömürü havzasında yükselme ve aşınma süreçleri günümüzde Paleozoyik yaşlı birimlerin yüzeylemesine kadar ulaşan boyutlara varmıştır. Bu şekilde havzada Paleozoyik’in en yaşlı birimleri yaklaşık D-B ve KB-GD eksen doğrultulu antiklinallerin çekirdeklerinde yüzlek vermişlerdir.