Kocaeli Yarımadası’nda Paleozoyik, Permo-Triyas, Geç Kretase-Orta Eosen, Geç
Oligosen-Erken Miyosen, Pliyosen ve Kuvaterner yaşlı çökel kayalar ile Permiyen, Permo-
Triyas ve Geç Kretase yaşlı magmatik-volkanik kayalar yüzeyler.
Paleozoyik birimleri birbirinden kısmen farklı iki istif hâlinde bulunur. Yaygın
yüzlekleri olan Ordovisiyen-Erken Karbonifer yaş aralığındaki İstanbul Paleozoyik İstifi
tabanı görülemeyen sığ denizel şeyllerle başlar (Kocatöngel Formasyonu; Erken
Ordovisiyen) ve üste doğru, kumtaşı-şeyl ardalanması ile temsil edilen olası delta
çökellerine geçer (Bakacak Formasyonu; Erken Ordovisiyen). Bu çökelleri arkozik
çakıltaşı, kumtaşı ve çamurtaşı-şeylden oluşan akarsu birimleri (Kurtköy Formasyonu;
Erken Ordovisiyen) izler. Sözkonusu birimler üzerinde uyumlu olarak kıyı-sığ denizel
kuvars kumtaşları (Aydos Formasyonu; Erken Ordovisiyen) yer alır. İstif üste doğru lagünşelf
çökeli kumtaşı (grovak)-şeyl ardalanmasına (Gözdağ Formasyonu; Orta Ordovisiyenerken
Erken Silüriyen) geçer. Bu birimi resifal kireçtaşları (Dolayoba Formasyonu;
Venlokiyen-Ludloviyen) ile şelf-derin şelf çökeli laminalı kireçtaşı, kireçtaşı, yumrulu
kireçtaşları (İstinye Formasyonu; geç geç Ludloviyen-Pragiyen) izler. Karbonat serisi
üzerinde geçişli olarak derin şelf çökeli kumtaşı, şeyl ve kireçtaşı ardalanması (Kartal
Formasyonu; Emsiyen-Eyfeliyen) yer alır. Sözkonusu birim, derin şelf-kıta yamacı çökeli
çörtlü kireçtaşı, çört-şeyl ardalanması ve ince yumrulu kireçtaşlarına (Büyükada
Formasyonu; geç geç Eyfeliyen-Fameniyen) geçer. Bunları yamaç çökeli fosfatik yumrulu
çört ve radyolaritler (Baltalimanı Formasyonu; Turneziyen) izler. İstif, kireçtaşı aratabakalı
türbiditik kumtaşı ve şeyl ardalanması (Trakya Formasyonu; geç geç Turneziyen-Vizeyen)
ile son bulur. Bu istif, Permiyen ve Geç Kretase yaşlı granit-granodiyorit-diyoritler
tarafından kesilir. Granitik kayaçların kestiği çökel kayalarda kontak metamorfizma etkileri
gözlenir. Ordovisiyen-erken Erken Silüriyen yaş aralığında çökel kayaları içeren
Çınarlıdere Paleozoyik İstifi ise, tabanı görülemeyen sığ denizel şeyl ve üste doğru sığlaşan
şeyl-kumtaşı ardalanması ile başlar (Soğuksu Formasyonu; Erken Ordovisiyen). Sözkonusu
kayatürünü, sahil-sığ deniz çökeli, kırmızı renkli kuvars kumtaşları (Aydos Formasyonu;
Erken Ordovisiyen), onları da şelf çökeli kumtaşı (grovak)-şeyl ardalanması (Gözdağ
Formasyonu; Orta Ordovisiyen-erken Erken Silüriyen) izler. En alttaki şeyller (Soğuksu
Formasyonu), ilkel brakiyopod içerir. Çınarlıdere Paleozoyik İstifiyle birlikte gözlenen Geç
Devoniyen yaşlı yamaç çökeli ince yumrulu kireçtaşı ve şeyller (Büyükada
Formasyonu’nun Ayineburnu üyesi) ile Erken Karbonifer yaşlı derin deniz ürünü fosfatik
yumrulu çörtler (Baltalimanı Formasyonu), sözkonusu istif çökelleriyle tektonik ilişkilidir.