东海县处在太平洋和亚欧大陆两大板块和郯庐大断裂带的交汇地带，它的地质环境和地质特点是中国所独有的，是研究我们生活的这个地球地质构造的典型区域。在21世纪即将来临之时，经国家科技领导小组批准，在东海县安峰镇的毛北村选址，打一口探索地球深处奥秘的深井，这个工程被称为“中国大陆科学钻探工程”，列为“九五”国家重大科学工程项目。亚洲第一科钻深井的钻探，揭开了隐藏在地球深处的很多科学奥秘。
沧海桑田的东海
我们常常把海洋一段时间变成陆地，一段时间变成海洋，称之为沧海桑田。著名的成语由此而来。东海县可以为这个成语找到生动的例证。
大约距今23亿年前的晚太古代，即元古代早期，东海境内被沧海淹没。在15亿年至10亿年之中元古代，境内东南张湾一带被海水浸没。6000年前海水逼近山丘、岗岭，今天的东海马陵山以东，形成一个3000多平方公里的深入内陆的海湾。4000年前后，全球发生了一次大海退，海水逐渐东移。到近二三千年来，沿海地貌发生很大变化，海岸线变化相当剧烈。东海县马陵山前缘成为陆地，形成了我们今天见到的地形地貌。唐朝，黄海海面又开始上升。宋代，海岸东移，陆域扩大。但云台山仍完全被海水包围，成为海上三山。
苏东坡晚年有诗云：
“我昔登朐山，日出观苍凉。
欲济东海县，恨无石桥梁。”
他这首诗追述的是他年轻时到海州锦屏山观日出的情景。那时候东海县还在海中，隔海与海州城相望。
今天我们俗称的南城，即古东海县城。其城墙始筑于南朝刘宋元徽年间（473-477年）。南北朝时在此立青、冀二州。唐代仍为东海县治所在。到苏东坡生活的年代，古东海县城已有近600年的历史了。
东海县什么时候又和大陆相连的呢？海岸线的推移，取决于海浪对陆地的冲击和河流挟带的泥沙的淤积。
在古东海县一带入海的河流，大都发源于沂蒙山区，流程不长，河水含沙量很小。而当时这一带海岸大都是岩石和沙岸，海蚀现象不明显。
公元1194年，黄河夺占淮河河道南下。此后660多年间，黄河携带大量泥沙，使淮、沂、沭、泗整个水系发生重大变化，海州湾沿岸，特别是云台山南侧，新淤出大片土地。嘉庆年间岛内沙田日日增加，海中之水年年减少。康熙四十年后，海涨沙淤，渡口渐塞，古东海这块地方已基本成为陆地。清代咸丰五年（1855），黄河在河南铜瓦厢大决口后，河水才离开苏北，改由渤海湾入海。从此切断了苏北泥沙的来源，影响海岸消长的两个因素又恢复了平衡。这就是我们今天见到的海岸线的现状。
要不然，古东海县还在大海中呢。
恐龙印迹的东海
1982年，有考古队在东海县山左口乡发现恐龙足迹化石，最大的一个足迹长82厘米，宽27厘米，当时认为是“神秘大脚印”。
到了1996年，国内知名恐龙学家甄朔南教授在总结中国恐龙足迹时，认为这批足迹是中国最大的。
2005年，山东临沂化石爱好者唐永刚来到马陵山寻找“神秘大脚印”，找到了唯一一个幸存的蜥脚类恐龙足迹，此时的足迹风化已经相当严重，再加上行人来回踩踏，只能隐约辨认出轮廓。在距离此处足迹西面不远处一条冲沟的岩壁上，发现了两个并列的足迹，长宽均为80多厘米。经过仔细观察确定，认定是蜥脚类恐龙足迹。后来，又在南面100多米冲沟的左上方，一块很大的紫色砂岩上发现了6个恐龙足迹，除了蜥脚类的足迹外，竟然还有兽脚类的足迹。
这一发现在网络上发布后，很快引起了国内恐龙足迹学者的关注。2008年，邢立达等专家学者来到化石点，仔细测量、描绘、复制了恐龙足迹，还额外发现了另外几个化石点。
据观察，这批足迹应该出现于早白垩世晚期，距今约1亿至9000万年前。
马陵山恐龙足迹群新发现的大量足迹，在一定程度上弥补了我国多年来蜥脚类足迹较少的局面。同时，对研究该地区在白垩纪时期古生态学有着重要意义。
地震断裂的东海
在东海县历史上，有一场大地震，虽然过去了几百年，但惊心魂魄的大地震和大断裂却永远地铭刻在历史的记忆中。
距今2亿年地质史上的侏罗纪，我国东部地区普遍发生燕山运动，山崩地裂，地壳进入“造山运动”时期，地形、地貌的大体框架即在此时形成，贯穿东海县的郯庐大断裂带形成于这个时期。
郯庐断裂带晚第三纪以来持续遭受着挤压,使前期大规模的断陷盆地抬升、消亡，近代还是中国东部最大的地震活动带。
1668年7月28日，山东郯城发生8.5级大地震，波及大半个中国，是我国东部千年罕遇的一次特大地震。东海县作为断裂带上一个重要节点，与大地震中心仅有二三十公里之遥，可以想见，这次大地震对于东海县影响是多么的巨大。现在的马陵山古道与沟壑正是当年大地震留下的痕迹。
走进东海县的马陵山地带，可以看到郯庐断裂带中段山体扭曲的地质景观：错落有致的千层崖、泥裂龟壳崖等等，以马陵山为主体，已经形成一处以构造形迹、地质剖面、地质地貌、金刚石产地、恐龙遗迹、地质灾害遗迹为特点的地质公园。