Der Golf von Kalifornien liegt am nördlichen Ende eines gewaltigen Unterwassergebirges, das als Ostpazifischer Höhenzug bezeichnet wird. Das Basisbild wurde aus dem NOAA-Poster „Age of the Ocean Floor“ von 1996 übernommen.

Der Golf von Kalifornien liegt am nördlichsten Ende eines riesigen Unterwassergebirges, des so genannten Ostpazifischen Anstiegs, der sich über den südöstlichen Pazifik fast bis zur Antarktis erstreckt. Entlang eines Großteils dieser Gebirgskette strömt Lava von unten nach oben, wodurch die Erdkruste aufgespalten wird und „Spreizungszentren“ entstehen, wie Geologen sie nennen.

Aktive Spreizungszentren sind Brutstätten vulkanischer Aktivität. Die dabei entstehenden Unterwasservulkane verteilen Lava über große Bereiche des Meeresbodens und bilden den Kern des Ostpazifikanstiegs. Wasser, das in diese Lavaströme einsickert, wird erhitzt und steigt dann wieder zum Meeresboden auf, wo es hydrothermale (Heißwasser-) Quellen bildet. Der Boden des Golfs von Kalifornien ist voll von solchen Schloten, aus denen teilweise Wasser mit einer Temperatur von über 300 Grad Celsius austritt.

Wenn sich die vulkanische Kruste im Laufe der Jahrmillionen auf beiden Seiten eines aktiven Spreizungszentrums ausbreitet, beginnt die Kruste abzukühlen und abzusinken. Manchmal breiten sich benachbarte Abschnitte der Kruste von einem Spreizungszentrum aus unterschiedlich schnell aus. Dies führt dazu, dass sich im Meeresboden zwischen den Krustenabschnitten Risse bilden, die rechtwinklig zur Hauptachse des Spreizungszentrums verlaufen. Geologen nennen diese Risse „Transformverwerfungen“

Südlich des Golfs von Kalifornien zerfällt der Ostpazifische Rücken in eine Reihe von kleinen Spreizungszentren und Transformverwerfungen. Diese Illustration zeigt die ungefähre Lage einiger dieser Merkmale. Die Pfeile zeigen die relativen Bewegungen der Kruste an einigen Spreizungszentren und Umwandlungsverwerfungen (andere Orte sind ähnlich). (Basiskarte von Google Earth. Tektonische Merkmale angepasst aus Alvarez et al., Bathymetry and active geological structures in the Upper Gulf of California, Bol. Soc. Geol. Mex v.61 n.1, 2009)

Südlich der Mündung des Golfs von Kalifornien geht der Ostpazifische Anstieg von einer Reihe von Spreizungszentren, die durch Transformstörungen getrennt sind, in eine Reihe von Transformstörungen über, die durch kleine Spreizungszentren getrennt sind. Die Transformverwerfungen bilden ein Zickzackmuster unter dem Meeresboden des Golfs. Am nördlichen Ende des Golfs setzt sich eine einzige große Transformstörung in Richtung Nordwesten fort, wo sie sich mit dem San-Andreas-Verwerfungssystem verbindet.

Der Ostpazifische Anstieg ist eine „divergente“ Plattengrenze, an der sich riesige Platten der Erdkruste voneinander weg bewegen. In der Nähe des Golfs von Kalifornien ändert sich die relative Bewegung der Platten, so dass sich die beiden Platten (die nordamerikanische und die pazifische Platte) seitwärts bewegen und aneinander vorbeigleiten. Diese „Seitwärtsbewegung“ hat die vielen Transformverwerfungen im Golf und das San-Andreas-Verwerfungssystem in Kalifornien hervorgebracht. Die Kombination aus Seitwärtsbewegung und Spreizung hat auch viele tiefe, langgestreckte Becken im Meeresboden des Golfs aufgetan.

Der Golf von Kalifornien ist ein geologisch junger Wasserkörper, der immer noch weiter und länger wird. Er bildete sich wahrscheinlich vor fünf oder zehn Millionen Jahren, als sich die Baja California vom mexikanischen Festland ablöste und begann, sich an der Küste Nordamerikas nach Nordwesten zu bewegen. In etwa einer weiteren Million Jahren könnte sich der Golf bis zur Salton Sea in Kalifornien erstrecken. Einige Geologen spekulieren, dass sich Baja California und Teile von Südkalifornien schließlich ganz vom Festland lösen und zu einer Insel werden könnten.