露頭はおもに大森層(1450万年前~1400万年前)の砂岩層と布志名層(1400万年前~1200万年前)の砂岩、シルト及び泥岩の層からできています。大森層の堆積当時は陸上での火山活動が盛んで、安山岩やデイサイトの溶岩がたくさん噴出していました。その安山岩などを主な起源とする礫や砂が浅海に運ばれ堆積したものがこの地域の砂岩の層をつくっています。布志名層も、同じく浅い海で堆積した砂やシルトの層が見られます。布志名層はたくさんの化石が産出することで有名ですが、貝の化石から布志名層の堆積当初は暖流の影響をおもに受けていましたが、だんだんと寒流の影響を強く受けてきたことがわかっています。一ノ谷の布志名層からは日本で初めてデスモスチルスの化石が産出したことで有名です。このように斐伊川放水路付近からはとてもたくさんの化石が産出します。