Na área predominam gnaisses de composição granítica (feldspato, quartzo e mica) com idade ao redor de 600 milhões de anos (m.a.). São rochas metamórficas, em que os minerais estão, em geral agrupados em faixas alongadas, dando-lhe um aspecto listrado. Seus minerais e suas listras (bandas) são orientados preferencialmente na direção NE-SW, perpendicular à direção dos esforços tectônicos que os formaram. São penetrados por diversos corpos de granito (idade aproximada de 540 m.a.); diques de diabásio (idade aproximada de 120 m.a.); plútons e diques de rochas ígneas alcalinas com idades variando de 70 a 50 m.a.

Na evolução geológica desta área um episódio importante foi sua separação do Continente Africano, através de grandes fraturas na crosta terrestre (ruptura do continente Gondwana), originando o Oceano Atlântico. Posteriormente esta região foi palco de amplos movimentos verticais, que deram origem à mais marcante feição fisiográfica da região: uma grande área deprimida limitada a norte pela Serra do Mar, que localmente recebe o nome de Serra dos Órgãos, e a sul pelos maciços litorâneos. A escarpa da Serra do Mar, que aparece como um grande paredão no fundo da Baía da Guanabara foi esculpida nesta frente de bloco falhado, de direção NE-SW, e é visível em imagens orbitais (satélite e radar) numa extensão superior a 80 km. As principais estruturas geológicas da área estão orientadas segundo a direção NE-SW, (xistosidade, falhas e fraturas), e NW-SE, (falhas e fraturas). Estas direções condicionaram, de uma maneira geral, a rede de drenagem da área. Na Baixada estes lineamentos muitas vezes podem ser identificados pelo alinhamento de morrotes compostos de rochas silicificadas e realçados na topografia pela erosão diferencial.

Esta grande área deprimida passou por diversas episódios de transgressões e regressões marinhas (avanço e recuo do mar) sendo preenchida pelos sedimentos trazidos das partes altas pelos cursos d’água, dando origem à Baixada Fluminense, onde hoje se situam os municípios de Duque de Caxias, Belfort Roxo, Nilópolis, Nova Iguaçu, Magé, São Gonçalo, e Itaboraí.

A Baía da Guanabara, e algumas lagunas, são o que restam desta antiga área coberta pelo mar e seu destino, dentro de uma escala de tempo geológico, será o de se transformarem, também, em áreas de baixada emersa.

O clima quente e úmido, presente na área provoca um intemperismo químico muito pronunciado, originando um manto de cobertura que em alguns locais chega a dezenas de metros de espessura. Sob a ação deste intemperismo as rochas da área rapidamente perdem sua coesão. O primeiro mineral a ser alterado é a mica biotita, seguida pelos feldspatos. ambos transformados em argilas tingidas de vermelho devido aos óxidos e hidróxidos de ferro, enquanto os grãos de quartzo são preservados. Este manto de intemperismo fornece abundante material, que transportado pelos cursos d’água, irá se depositar nas áreas de baixada e na própria Baía. As areias e argilas são distribuídas ao longo dos cursos meandrantes e terão como depósito último o leito e as margens da Baía. No sopé da escarpa acumulam-se os blocos de rocha rolados (seixos), alguns com diâmetro de muitos centímetros, trazidos por correntes de alta energia originadas dos aguaceiros orográficos torrenciais que caem sobre as escarpas da Serra do Mar.

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Obs.: As cores vermelha, rosa e ocre representam a área onde ocorrem rochas metamórficas e ígneas muito antigas com idades superiores a 500 m.a.. (précambriano)

A cor verde representa corpos de rochas ígneas plutônicas mais recentes

A cor amarela representa áreas cobertas por sedimentos.

Os traços pretos, contínuos e tracejados representam falhas. Observar a direção predominante NE-SW destas falhas.

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Nota: Neste mapa podemos observar as quatro províncias fisiográficas em que se divide a bacia da Baía da Guanabara:

1^o- Serra do Mar (localmente Serra dos Órgãos) em cinza

2^o - Maciços Costeiros na cor de caramelo (cinza claro)

3 - Baixada Fluminense e litorâneas nas cores verde e amarela

4- Baía da Guanabara na cor azul

Observações:

1: Nas áreas de cores cinza predominam os processos erosivos. Nas áreas de cores verde e amarela predomina a sedimentação. Por ocasião de grandes chuvas e enchentes os sedimentos já depositados na baixada (cores claras, no mapa) podem ser retrabalhados e redepositados a jusante..

2: A linha que separa a Serra dos Órgãos da Baixada segue, em linhas gerais, a direção NE-SW. Na mesma direção se estende a Baixada Fluminense. Observar também que nesta mesma direção estão muitas das falhas representadas no mapa geológico. (fig.1)