Πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια, στο τέλος του Παλαιοζωϊκού αιώνα, τη χερσαία επιφάνεια της γης αποτελούσε μία ενιαία υπερήπειρος, η Πανγαία, την οποία περιέβαλε το σύστημα ωκεάνιων λεκανών του υπερωκεανού της Πανθάλασσας. Ακολούθησε τα σπάσιμο της Πανγαίας σε λιθοσφαιρικές πλάκες που άλλοτε απομακρύνονται και άλλοτε συγκρούονται για να δημιουργηθούν οι ήπειροι με τη σημερινή τους μορφή. Από το αρχικό σπάσιμο της Πανγαίας πριν από 200 εκατομμύρια χρόνια σχηματίστηκε ο ωκεανός της Τηθύος.Τα πετρώματα που συναντάμε στον Ελλαδικό χώρο σχηματίστηκαν στο βυθό της Τηθύος. Στη συνέχεια από την υποβύθιση του ωκεανού της Τυθήος και τη σύγκρουση των λιθοσφαιρικών πλακών της Ευρασιατικής και της Αφρικανικής πλάκας, προέκυψαν οι γεωτεκτονικές ζώνες της Ελλάδας, οι Εξωτερικές και οι Εσωτερικές Ελληνίδες. Η Μεσόγειος θάλασσα αποτελεί υπόλειμμα της θάλασσας της Τηθύος.
Η Κεφαλονιά και η Ιθάκη αποτελούν το δυτικότερο τμήμα των Εξωτερικών Ελληνίδων. Βρίσκονται πολύ κοντά στο ελληνικό τόξο, το οποίο και αποτελεί την πιο ενεργή τεκτονικά περιοχή της Ευρώπης. Εξαιτίας λοιπόν της γεωτεκτονικής τους θέσης αποτελούν νησιά με πλούσια γεωλογία και μεγάλη σεισμική δραστηριότητα στα οποία συναντάμε μια εξαιρετική απεικόνιση της δυναμικής των γήινων διεργασιών, μέσω των πολυάριθμων και μεγάλης ποικιλίας γεωλογικών εμφανίσεων. Επιπλέον χαρακτηριστικό των δύο νησιών είναι ότι το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειάς τους καλύπτεται από ασβεστόλιθους. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με την τεκτονική δραστηριότητα, τις κλιματικές συνθήκες και τις διεργασίες διάβρωσης και απόθεσης έχει ως αποτέλεσμα την εμφάνιση πολυάριθμων υπόγειων και επιφανειακών καρστικών γεωμορφών όπως, σπήλαια, δολίνες, καταβόθρες, βάραθρα, μορφές επιφανειακής διάβρωσης κά. Σχηματίζουν δηλαδή ένα πλούσιο καρστικό σύστημα κυρίως στην περιοχή της Σάμης αλλά γενικότερα και στα δύο νησιά, σε μικρότερο όμως βαθμό. Ειδικότερα ενδιαφέρον παρουσιάζει ότι μέρος του καρστικού δικτύου βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας, προκαλώντας παγκόσμιο ενδιαφέρον λόγω του πλούσιου σταλακτικού και σταλαγμιτικού διάκοσμου και εκτάσεως τους. Η ιδιαιτερότητα αυτή οφείλεται στην καταβύθιση λόγω του έντονου τεκτονισμού αλλά και στην άνοδο της στάθμης της θάλασσα εξαιτίας της τήξη των τελευταίων παγετώνων με αποτέλεσμα να πλημμυρίσουν πολλά από τα σπήλαια της Κεφαλονιάς.
Στη γεωλογική δομή της Κεφαλονιάς εντοπίζονται δύο διαφορετικές γεωτεκτονικές ζώνες (αλπικοί σχηματισμοί) των Εξωτερικών Ελληνίδων, με γενική διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ, την Προαπούλια ή ζώνη Παξών στα δυτικά η οποία είναι σχετικά αυτόχθονη και καλύπτει το μεγαλύτερο μέρος του νησιού (483,4 Km2) και την Ιόνια ζώνη η οποία εμφανίζεται στο νοτιανατολικό τμήμα του νησιού σε μικρότερη έκταση (68,72 Km2 ), η οποία και επωθείται πάνω στην προηγούμενη. Το μέτωπο της επώθησης με γενική διεύθυνση ΒΒΔ-ΝΝΑ, περνά από το ΒΔ άκρο της Ιθάκης και το ΝΑ τμήμα της Κεφαλονιάς. Επίσης εντοπίζονται νεότεροι Πλειοτεταρτογενείς σχηματισμοί (μεταλπικοί) οι οποίοι επικάθονται ασύμφωνα στους παλαιότερους. Αντίστοιχα το νησί της Ιθάκης δομείται σχεδόν αποκλειστικά από την Ιόνια ζώνη, και κυρίως από την ανθρακική σειρά της Ιονίου που αποτέθηκε μεταξύ Ιουρασικού (201 - 145 εκατ. έτη)- Ηωκαίνου (56-33,9 εκατ. έτη) (Εικόνα 1).
Η Προαπούλια ή ζώνη Παξών (Εικόνα 2)είναι η πιο Εξωτερική ζώνη των Ελληνίδων και θεωρείται ότι κατέχει τα ανατολικότερα τμήματα της Απουλίας πλάκας η οποία εκτείνεται έως το νοτιοανατολικό άκρο της χερσονήσου της Ιταλίας. Η Προαπούλια ζώνη στο νησί της Κεφαλονιάς χαρακτηρίζεται από μια συνεχή σειρά νηριτικών ανθρακικών πετρωμάτων (δολομίτες, ασβεστόλιθοι, μαργαϊκοί ασβεστόλιθοι), που αρχίζει από το Κατώτερο Κρητιδικό (145-100 My)και φθάνει μέχρι και το Ανώτερο Μειόκαινο (12-5,332 My) , και δεν απαντάται σ' αυτήν η κλαστική ακολουθία του φλύσχη που είναι χαρακτηριστικός για τις υπόλοιπες εξωτερικές Ελληνίδες.
Πιο αναλυτικά οι λιθολογικοί σχηματισμοί από τους οποίους αποτελείται η Προαπούλια ζώνη ξεκινώντας από τους αρχαιότερους, είναι ο σχηματισμός του Κατώτερου Κρητιδικού (145-100,5 εκατ. έτη) ο οποίος κατέχει μικρή έκταση, όμως σημαντική καθώς εμφανίζεται μόνο στο νησί της Κεφαλονιάς. Χαρακτηριστικό είναι ότι τα πετρώματα αυτά είναι τα αρχαιότερα πετρώματα που συναντάμε στην επιφάνεια του νησιού και αποτελούνται από δολομίτες και ασβεστόλιθους. Ακολουθεί ο σχηματισμός του Ανώτερου Κρητιδικού(100,5-66 εκατ. έτη) από έντονα διαρρηγμένους και καρστικοποιημένους λευκούς ασβεστόλιθους, πλούσιους σε απολιθώματα θαλάσσιων οργανισμών όπως Ιππουρίτες κά, οι οποίοι και παρουσιάζουν τη μεγαλύτερη εξάπλωση στο νησί. Στη συνέχεια εντοπίζεται ο σχηματισμός του Παλαιοκαίνου (66,5-56 εκατ. έτη) από λεπτοστρωματώδεις πελαγικούς ασβεστόλιθους, και ακολουθεί ο σχηματισμός του Ηώκαινου (56-33,9 εκατ. έτη) από νηριτικούς ασβεστόλιθους άστρωτους ή παχυστρωματώδεις, οι οποίοι περιέχουν μεγάλα Τρηματοφόρα ο οποίος στην Κεφαλονιά βρίσκεται στρωματαγραφικά σε συμφωνία πάνω στους σχηματισμούς του Κρητιδικού(145-66 εκατ. έτη). Τέλος ολοκληρώνουμε τη Προαπούλια ζώνη με το σχηματισμό του Μειοκαίνου(23,03-5,332 εκατ. έτη) όπου κατά το Μειόκαινο εμφανίζονται μαργαϊκοί σχηματισμοί, πολλές φορές ψαμμούχοι, εναλλασσόμενοι με λατυποπαγείς ασβεστόλιθους, που υποκαθιστούν την τυπική κλαστική φλυσχική ιζηματογένεση των άλλων γεωτεκτονικών ζωνών.
Η Ιόνια ζώνη(Εικόνα 3) στη νησί της Κεφαλονιάς απαντάται σε πολύ μικρότερη έκταση,σε αντίθεση με την Ιθάκη την οποία δομεί ολόκληρη. Συγκεκριμένα στην Κεφαλονιά εμφανίζεται μόνο στο νοτιοανατολικό τμήμα του νησιού και βρίσκεται επωθημένη, όπως έχουμε προαναφέρει, στην ζώνηΠαξών. Από το σύνολο των λιθολογικών σχηματισμών της Ιόνιας ζώνης στη δομή των δύο νησιών συμμετέχουν κυρίως ασβεστόλιθοι από το Ιουρασικό (201,3-145 εκατ. έτη) έως το Ηώκαινο (56-33,9 εκατ. έτη) καθώς και εβαπορίτες Τριαδικής (251,2-201,3 εκατ. έτη) ηλικίας.
Συγκεκριμένα οι παλαιότεροι σχηματισμοί της ζώνης της Ιονίου είναι Τριαδικά «λατυποπαγή», πρόκειται για ένα μίγμα λατυποπαγών ασβεστόλιθων, δολομιτών και γύψου. Πάνω από αυτούς αναπτύσσεται μια ανθρακική ακολουθία, ηλικίας Ανώτερο Τριαδικό (230-201 εκατ. έτη) – Μέσο Λιάσιο (190-183 εκατ. έτη), που περιλαμβάνει συμπαγείς ανοιχτόχρωμους παχυστρωματώδεις ασβεστόλιθους με απολιθώματα φυκών, και ασβεστόλιθους με πυριτόλιθους στην κορυφή, αντίστοιχους των νηριτικών «Ασβεστολίθων Παντοκράτορα». Οι σχηματισμοί της βαθμίδας αυτής καταλαμβάνουν τη μεγαλύτερη έκταση σε σχέση με τους υπόλοιπους σχηματισμούς της Ιόνιας ζώνης. Ακολουθούν οι σχηματισμοί Ammonitico rosso ηλικίας Α.Λιάσιο-Κ.Δογγέριο (περίπου 183-170 εκατ. έτη). Πρόκειται για εναλλασσόμενα στρώματα πλακωδών έως σχιστωδών –ασβεστόλιθων με πυριτόλιθους, χρώματος κόκκινου καθώς και κόκκινων αργιλικών σχιστολίθων που περιέχουν Αμμωνίτες Τοαρσίου (183-174 εκατ. έτη) ηλικίας. Στη συνέχεια απαντώνται ασβεστόλιθοι με πυριτόλιθους και οι αργιλικοί σχίστες με ποσειδωνόμιες ηλικίας Μ. Δογγέριο–Μάλμιο(174-145 My) . Οι σχηματισμοί του Ιουρασικού- Κ.Κρητιδικού (201,3-100,5 εκατ. έτη) αντιπροσωπεύονται από τους καλώς στρωμένους πελαγικούς ασβεστόλιθους της Βίγλας, που εναλλάσσονται με στρώματα πυριτολίθου. Το Α. Κρητιδικό (100,5-66 εκατ. έτη) αντίστοιχα εκπροσωπείται από συμπαγής ρουδιστοφόρους λατυποπαγής ασβεστόλιθους. Συνεχίζει ο σχηματισμός του Παλαιοκαίνου (66,5-56 εκατ. έτη) που αποτελείται από λεπτοστρωματώδεις ασβεστόλιθους και ακολουθεί το Ηώκαινο (56-33,9 εκατ. έτη) το οποίο αντιπροσωπεύεται από άστρωτους νουμμουλιτοφόρους κλαστικούς ασβεστόλιθους. Και ολοκληρώνεται η ζώνη της Ιονίου με το φλύσχη ηλικίας Ολιγόκαινο- Μέσο Μειόκαινο(33,9-13,82 εκατ. έτη).
Η γεωλογική δομή της Κεφαλονιάς και της Ιθάκης ολοκληρώνεται με τις μετα-Αλπικές αποθέσεις οι οποίες αποτελούνται από μάργες Πλειοκαινικής (5,333- 2,58 εκατ. έτη) ηλικίας, καθώς και Τεταρτογενή (2,588 εκατ. έτη έως σήμερα) θαλάσσια ιζήματα και χερσαίους σχηματισμούς.
