Giá trị lịch sử kiến tạo: Lịch sử địa chất địa mạo của Vịnh Hạ Long được các nhà khoa học nhận định trải qua ít nhất trên 500 triệu năm với những hoàn cảnh cổ địa lý rất khác nhau, nhiều lần tạo sơn, biển thoái; sụt chìm, biển tiến.

Vịnh Hạ Long còn giữ lại được những dấu ấn của quá trình tạo sơn, địa máng vĩ đại của trái đất, có cấu tạo địa lũy, địa hào cổ. Khu vực Vịnh Hạ Long đã từng là biển sâu vào các kỉ Odovic - Silua (khoảng 500 - 410 triệu năm trước), là biển nông vào các kỷ Cacbon - Pecmi (khoảng 340 - 250 triệu năm trước), biển ven bờ vào cuối kỷ Paleogen đầu Neogen (khoảng 26 - 20 triệu năm trước) và trải qua một số lần biển lấn trong kỷ Nhân sinh (khoảng 2 triệu năm trước).

Vào kỉ Trias (240 - 195 triệu năm trước) khi trái đất nói chung, châu Âu nói riêng có khí hậu khô nóng thì khu vực Vịnh Hạ Long là những đầm lầy ẩm ướt với những cánh rừng tuế, dương xỉ khổng lồ tích tụ nhiều thế hệ...

Phóng to

Giá trị địa mạo (Karst): Vịnh Hạ Long có một quá trình tiến hóa Karst đầy đủ trải qua 20 triệu năm nhờ sự kết hợp đồng thời giữa các yếu tố như tầng đá vôi rất dày, khí hậu nóng ẩm và quá trình nâng kiến tạo chậm chạp trên tổng thể. Vịnh Hạ Long chứa đựng nhiều dạng địa hình Karst kiểu Phong Tùng, Phong Linh.

Địa hình Karst kiểu Phong Tùng: Gồm một cụm đá vôi thường có hình chóp nằm kề nhau có đỉnh cao trên dưới 100m, cao nhất khoảng 200m.

Địa hình Karst kiểu Phong Linh: Đặc trưng bởi các đỉnh tách rời nhau tạo thành các tháp có vách dốc đứng. Phần lớn các tháp có độ cao từ 50 - 100m. Tỉ lệ giữa các chiều cao và rộng khoảng 6m.

Cánh đồng Karst là lòng chảo rộng phát triển trong các vùng Karst có bề mặt tương đối bằng phẳng. Cánh đồng Karst được tạo thành theo phương thức khác nhau như: do kiến tạo liên quan các hố sụt địa hào; do sụt trần của các thung lũng sông ngầm, hang động ngầm; do tồn tại các tầng đá không hòa tan như bị xói mòn mạnh mẽ nằm giữa vùng địa hình Karst cao hơn vây quanh mà thành… Cánh đồng Karst Hạ Long thường xuyên ngập nước.

Địa hình Karst ngầm: Là hệ thống các hang động đa dạng trên Vịnh, được chia làm 3 nhóm chính: Nhóm 1 là di tích các hang ngầm cổ, tiêu biểu là hang Sửng Sốt, động Tam Cung, động Lâu Đài, động Thiên Cung, hang Đầu Gỗ, Thiên Long... Nhóm 2 là các hang nền Karst tiêu biểu là Trinh Nữ, Bồ Nâu, Tiên Ông, Hang Trống... Nhóm 3 là hệ thống các hàm ếch biển, tiêu biểu như 3 hang thông nhau ở cụm hồ Ba Hầm, hang Luồn, Ba Hang…

Karst Vịnh Hạ Long có ý nghĩa toàn cầu và có tính chất nền tảng cho khoa học địa mạo. Môi trường địa chất còn là nền tảng phát sinh các giá trị khác của Vịnh Hạ Long như đa dạng sinh học, văn hóa khảo cổ và các giá trị nhân văn khác.

Giá trị nổi bật về địa chất Vịnh Hạ Long của GS. Tony Waltham và TS. Trần Đức Thạnh, tài liệu lưu trữ của Ban quản lý Vịnh Hạ Long.

Hạ Long thời tiền sử - Nguyễn Văn Hảo và Hà Hữu Nga, Ban quản lý Vịnh Hạ Long xuất bản, Hạ Long năm 2002.

Lịch sử địa chất Vịnh Hạ Long - Trần Đức Thạnh, Ban quản lý Vịnh Hạ Long xuất bản, Hạ Long năm 1999.

Báo cáo thẩm định của IUCN về địa chất Vịnh Hạ Long của GS. Smith.

Địa chí Quảng Ninh - sách đã dẫn, tập 1.

Karst đá vôi Vịnh Hạ Long; báo cáo nghiên cứu về địa mạo Di sản thế giới Vịnh Hạ Long của GS. Tony Waltham và nhiều tài liệu quan trọng khác…