Kalifornianlahti sijaitsee Itä-Tyynenmeren nousuksi kutsutun valtavan vedenalaisen vuoriston pohjoispäässä. Pohjakuva muokattu NOAA:n vuoden 1996 posterista ”Age of the Ocean Floor.”
Kalifornianlahti sijaitsee Itä-Tyynenmeren nousuksi (East Pacific Rise) kutsutun valtavan vedenalaisen vuorijonon pohjoispäässä, joka ulottuu Kaakkois-Tyynenmeren poikki lähes Etelämantereelle asti. Suuressa osassa tätä vuorijonoa laava nousee alhaalta ylös, mikä saa maankuoren halkeilemaan ja muodostamaan geologit kutsuvat niitä ”leviämiskeskuksiksi”.
Aktiiviset leviämiskeskukset ovat tulivuoritoiminnan pesäkkeitä. Syntyneet vedenalaiset tulivuoret levittävät laavaa laajoille merenpohjan alueille ja muodostavat Itä-Tyynenmeren nousun ytimen. Näihin laavavirtoihin tunkeutuva vesi kuumenee ja nousee takaisin merenpohjaa kohti muodostaen merenpohjaan hydrotermisia (kuuman veden) aukkoja. Kalifornianlahden pohja on täynnä näitä aukkoja, joista jotkut pursuavat vettä yli 300 asteen lämpötilassa.
Miljoonien vuosien kuluessa, kun vulkaaninen kuori leviää ulospäin aktiivisen leviämiskeskuksen molemmin puolin, kuori alkaa jäähtyä ja vajota. Joskus vierekkäiset kuoren osat leviävät leviämiskeskuksesta ulospäin eri nopeudella. Tämä saa aikaan sen, että merenpohjaan muodostuu halkeamia kuoren osien väliin suorassa kulmassa leviämiskeskuksen pääakseliin nähden. Geologit kutsuvat näitä halkeamia muunnoshalkeamiksi.”
Juuri Kalifornianlahden eteläpuolella Itä-Tyynenmeren kohouma hajoaa sarjaksi pieniä leviämiskeskuksia ja muunnoshalkeamia. Tässä kuvassa näkyy joidenkin näiden piirteiden likimääräinen sijainti. Nuolet osoittavat maankuoren suhteelliset liikkeet muutamissa leviämiskeskuksissa ja muuntautumishäiriöissä (muut sijainnit ovat samanlaisia). (Pohjakartta Google Earthista. Tektoniset piirteet mukailtu lähteestä Alvarez et al., Bathymetry and active geological structures in the Upper Gulf of California, Bol. Soc. Geol. Mex v.61 n.1, 2009)
Juuri Kalifornianlahden suuaukon eteläpuolella Itä-Tyynenmeren nousu muuttuu sarjasta muuntautumishalkeamien erottamia leviämiskeskuksia sarjaksi muuntautumishalkeamia, joita erottavat pienet leviämiskeskukset. Muuntautumishäiriöt muodostavat siksak-kuvion Persianlahden merenpohjan alapuolella. Persianlahden pohjoispäässä yksi suuri muuntautumisvamma jatkuu luoteeseen päin, missä se yhdistyy San Andreaksen vikajärjestelmään.
Tyynenmeren itäosan kohouma on ”divergentti” mannerlaattojen raja, jossa valtavat maankuoren laatat (laattoja) liikkuvat poispäin toisistaan. Lähellä Kalifornianlahtea laattojen suhteellinen liike muuttuu niin, että kaksi laattaa (Pohjois-Amerikan laatta ja Tyynenmeren laatta) liikkuvat sivuttain, liukuen toistensa ohi. Juuri tämä ”sivuttaisliike” on synnyttänyt monia muuntautumishäiriöitä Persianlahdella sekä San Andreaksen jyrkkyysjärjestelmän Kaliforniassa. Sivuttaisliikkeen ja leviämisen yhdistelmä on myös avannut monia syviä, pitkänomaisia altaita lahden merenpohjaan.
Kalifornianlahti on geologisesti nuori vesimuodostuma, joka yhä laajenee ja pitenee. Se muodostui todennäköisesti viisi tai kymmenen miljoonaa vuotta sitten, kun Baja California irtautui Meksikon mantereesta ja alkoi siirtyä luoteeseen Pohjois-Amerikan rannikkoa pitkin. Noin miljoonan vuoden kuluttua lahti saattaa ulottua pohjoiseen Kalifornian Salton-merelle asti. Jotkut geologit arvelevat, että Baja California ja osa Etelä-Kaliforniasta voisivat lopulta irtautua mantereesta kokonaan ja muuttua saareksi.