L'estret de Tsugaru té un coll oriental i occidental, amb uns 20 km de diàmetre. Els estudis inicials realitzats el 1946 van indicar que el coll oriental tenia fins a 200 metres de profunditat amb geologia volcànica. El coll occidental tenia una profunditat màxima de 140 metres (459 peus) i una geologia que consistia principalment en roques sedimentàries del període neogèn. El coll occidental va ser seleccionat, amb les seves condicions favorables per a la construcció de túnels. La geologia de la part submarina del túnel consisteix en roques volcàniques, roques piroclàstiques, roques sedimentàries i roques sedimentàries del període neogèn.
Intrusions i falles ígnees