Las Islas Baleares constituyen el extremo oriental de las cordilleras Béticas, es decir, su prolongación hacia el mar, y forman el promontorio Balear. Posiblemente Menorca, por el hecho de ocupar la posición más marginal de este promontorio, muestra unas características geológicas que la hacen diferente del resto de islas y de las mismas Béticas.
Menorca está constituida por dos partes muy diferenciadas (Tramuntana y Migjorn), separadas por una línea imaginaria que desde el puerto de Maó sigue más o menos la carretera general que une las poblaciones de Maó y Ciutadella, pero que al llegar a este último municipio toma la dirección norte hacia cala Morell.
Cala Morell representa el mejor lugar de la isla para observar el contacto entre la Tramuntana y el Migjorn de Menorca.
La región de Tramuntana, geológicamente muy variada, pero con predominio de rocas silíceas (como son por ejemplo las areniscas), se caracteriza por presentar los materiales más antiguos de la isla. Las rocas están fracturadas y plegadas y constituyen un entramado de terrenos heterogéneos del Paleozoico y Mesozoico y puntualmente del Paleógeno.
En cambio, la región de Migjorn es mucho más uniforme, con una disposición casi horizontal y ligeramente inclinada hacia el mar, se encuentra cortada por numerosos barrancos, que han abierto camino entre las rocas y desarrollado una red fluvial para ir a desembocar a las calas del sur. Aquí encontramos la que probablemente es la roca más característica de Menorca, el marès del Mioceno, aunque también se identifican otras rocas de la misma época.
Para describir de más antiguos a más modernos los materiales que constituyen el subsuelo de Menorca, será necesario que iniciemos el recorrido en Tirant. Es aquí donde localizamos las rocas consideradas como las más antiguas de las Islas Baleares. La presencia de fósiles de graptolites (unos invertebrados coloniales marinos) en sus rocas permitió determinar que se sedimentaron hace aproximadamente 400 millones de años (Ma) (finales del Silúrico - principios del Devónico) en el fondo del mar. Corresponden a areniscas y lloselles muy oscuras que presentan intercalados niveles finos de calizas.
Sin embargo, la principal masa de rocas del Paleozoico de Menorca la forman fundamentalmente una alternancia de areniscas y conglomerados intercaladas entre lloselles sedimentadas en el Carbonífero (entre hace unos 350 y 300 Ma). Se estima que su grosor supera los 4.000 m y fueron formadas a partir de aludes de sedimentos que desde la plataforma continental llegaban a las grandes profundidades marinas en forma de corrientes de turbidez. Los fósiles son escasos, aunque se pueden distinguir, entre otros, trilobites y corales arrastrados por las corrientes de turbidez, y especialmente trazas de bioturbación en las lloselles. En esta serie se intercalan unos niveles más bien desorganizados de rocas volcánicas, radiolaritas, calizas, conglomerados, etc. con afloramientos especialmente espectaculares en Binimel·là.
Alternancias de areniscas y lloselles en Tirant y pliegues de radiolaritas en Binimel•là.
Estas rocas serían levantadas desde las grandes profundidades marinas hasta constituir cordilleras durante la orogénesis Herciniana. Las orogenias corresponden al conjunto de procesos geológicos que actúan durante millones de años y que tienen como resultado la creación de las cadenas montañosas de la Tierra originando por tanto el relieve.
El levantamiento de estas cordilleras, bajo un clima bastante árido, permitió el desarrollo de una gran red fluvial que provocaría la sedimentación de las rocas rojas formadas a continuación de las del Carbonífero. Corresponden a conglomerados, areniscas y arcillas sedimentados durante el Pérmico y el Triásico inferior (hace aproximadamente 250 Ma) características del Pilar, la punta Roja de Algairens o la Penya de s’Indi, entre otros lugares. En ellas se han identificado restos de fósiles de plantas, vertebrados y puntualmente icnitas; y cabe destacar que sus rocas son atravesadas por diques de rocas volcánicas.
La sedimentación fluvial de las rocas rojas sería interrumpida en el Triásico medio (hace unos 240 Ma) por una subida del nivel del mar. Este fenómeno provocaría la formación de un mar somero y en consecuencia un cambio en la sedimentación que daría lugar, especialmente, a calizas y dolomías. Las condiciones de observación de estas rocas son especialmente buenas en el Toro y en S’Arenal d'en Castell. La formación de las rocas del Triásico en Menorca finaliza con una sedimentación costera bajo un clima árido, con la aparición de lagunas con influencia marina que originarían margas, entre las que se intercalan yesos y dolomías.
A continuación, en el Jurásico y Cretácico inferior (entre hace 200 y 110 Ma) continuaría la sedimentación en un mar somero, aunque hay que señalar que con varias interrupciones sedimentarias. Entre las rocas del Jurásico dominan las dolomías con laminaciones asociadas a estromatolitos y con fósiles, especialmente de braquiópodos, foraminíferos y crinoideos. En las del Cretácico cabe destacar la abundancia de fósiles, con presencia de ammonites, equinodermos, gasterópodos y bivalvos. Estas rocas que afloran, por ejemplo, en Cavalleria o en Fornells, también se identifican en la región de Migjorn por debajo de las rocas del Mioceno en punta Nati o en el Pont d’en Gil.
El periodo que comprende el Cretácico superior y el Paleógeno (entre hace 100 y 23 Ma) representa una incógnita en la evolución geológica de Menorca, ya que no se han identificado rocas de estos períodos en la isla, exceptuando los conglomerados del Macar de sa Llosa que se han asociado a finales del Oligoceno (hace aproximadamente 23 Ma). Quizás los sedimentos de estas edades se depositaron en un área que hoy se encuentra bajo el mar, o bien la erosión los borró.
Cabe señalar que esta "época de oscuridad" en el registro sedimentario de Menorca corresponde a una etapa en que tuvo lugar la principal actividad de la orogenia Alpina. Estos intensos movimientos orogénicos provocaron el acercamiento de África y Europa separadas hasta el momento por un mar mucho más extenso que el actual Mediterráneo. Así, a medida que estos continentes se acercaban, los sedimentos, que durante millones de años se habían formado y acumulado en los fondos de las cuencas marinas mesozoicas, se iban transformando en rocas y comprimiendo.
Como si se tratara de un choque a cámara lenta, la inmensa fuerza que empujaba estos dos continentes provocó la deformación de los sedimentos del Mesozoico y del Cenozoico más antiguo, que ocupaban amplitudes kilométricas, la rotura de las rocas más antiguas y rígidas que formaban el basamento o zócalo de la cuenca sedimentaria, y a la vez el acopio de unas sobre otras formando esencialmente tres láminas cabalgantes que superponen rocas antiguas sobre otras más modernas en la región de Tramuntana. Este proceso culminó con la salida de enormes masas rocosas del fondo del mar, originando grandes cordilleras montañosas como son por ejemplo las Béticas.
De esta manera, los grandes movimientos provocaron el levantamiento de la Tramuntana de Menorca y más tarde el hundimiento de la parte meridional (el Migjorn), lo que implicó que el mar que rodeaba la isla pudiera invadir zonas que hasta el momento se encontraban emergidas. Así, a principios del Mioceno (hace 23 Ma), el área emergida de Menorca se limitaba a la región de Tramuntana (mucho más extensa que la actual), y la de Migjorn estaba siendo inundada por el mar. En este mar convivían una enorme cantidad de organismos (como por ejemplo algas, moluscos, equinodermos, corales o peces). Las olas, la erosión producida por organismos vivos (bioerosión) y otros fenómenos, poco a poco iban transformando las conchas y esqueletos de estos organismos en arena, que finalmente era depositada en el fondo del mar. Esta arena se mezclaba con sedimentos procedentes de la erosión de las rocas que formaban las montañas de la Tramuntana. Con el paso del tiempo esta mezcla de arenas acabaría consolidando y formando la roca que en las Islas Baleares conocemos con el nombre de marès.
A pesar de la aparente homogeneidad de la región del Migjorn de Menorca, podemos llegar a diferenciar en ella tres unidades geológicas. La más antigua está constituida fundamentalmente por conglomerados y areniscas, probablemente fue sedimentada en el Mioceno inferior (alrededor de 20-15 Ma atrás) y se puede identificar con claridad en cala Morell. La intermedia, se depositó más tarde, hace aproximadamente 11 Ma y domina la mayor parte de esta región de la isla. Está constituida principalmente por marès, aunque en ella se reconocen otras rocas, y fue sedimentada en un área de rampa (una plataforma marina con una suave pendiente constante), donde proliferaron numerosas y variadas formas de vida. Por encima, la unidad más reciente habría sido depositada hace unos 7 Ma en un ambiente de arrecifes. Está formada por marès y calizas (piedra viva) especialmente con corales y niveles de algas calcáreas (rodólitos), que al incorporar carbonato de calcio en sus tejidos pueden fosilizar.
Finalmente hay que indicar la presencia en la isla de rocas del Cuaternario, el último de los períodos geológicos, que son consideradas poco importantes en Menorca en cuanto a su extensión. Su distribución es bastante irregular y se desarrollan especialmente cerca de la costa. Corresponden a niveles de arena desplazados por el viento desde los fondos marinos y depositados en el litoral, en momentos en que el nivel del mar era más bajo que el actual, constituyendo dunas y playas que con el paso del tiempo han fosilizado originando marès. En estas rocas se identifican restos fósiles, entre los que destacan los del género endémico de Baleares Myotragus, un mamífero de la subfamilia de los caprinos. Se cree que llegó a las Baleares a finales del Mioceno (hace unos 5 millones de años) cuando buena parte del Mediterráneo se secó. Su evolución, aislada del resto del mundo y en ausencia de depredadores, dio lugar a la especie Myotragus balearicus con un aspecto bastante curioso, de tamaño reducido, unas extremidades muy cortas y robustas, unas órbitas oculares muy centralizadas y un único diente incisivo.
