As ilhas de Tinharé e Boipeba estão inseridas em um arquipélago estuarino que compreende centenas de ilhas. A localidade do povoado de Morro de São Paulo está inserida no domínio da Ilha de Tinharé, é constituída segundo CONDER (1998), em síntese, de depósitos quaternários acumulados sobre substrato mesozóico constituído pelos sedimentos da bacia de Camamu. Segundo o documento supracitado, essa bacia é do tipo poligenético – vários ciclos tectonosedimentares – diferentemente da bacia do Recôncavo.
Sobre os sedimentos prérift que compõem o Grupo Brotas, estabeleceu-se um ciclo inicial consistindo em um sistema deposicional flúvio-deltáico-lacustre, seguindo-se na Bacia de Camamu um ciclo sedimentar de ambiente transacional com evaporitos (formação Taipu Mirim) e um ciclo com sedimentos marinhos de plataforma continental (formação Algodões).
No trecho do litoral de Tinharé, onde se situam as Praias de Morro de São Paulo, “distingue-se duas grandes unidades: Baixada Litorânea e Planícies Marinhas e fluvio-marinha. A primeira esta incluída no Domínio das Bacias e Coberturas Sedimentares, enquanto a segunda pertence a Região das Planícies Litorâneas, Domínio dos Depósitos Sedimentares” (CONDER, 1998 apud PROJETO RADAMBRASIL, 1981).
A Baixada Litorânea consiste em relevos modelados em rochas sedimentares mesozóicas, bordejadas ou aureoladas pelas diversas formas de acumulação da unidade quaternária – Planícies Marinhas e Fluvio-Marinha. Esta ultima possui grande variedade de feições, ou subunidades, com desenvolvimento até os dias atuais. Tendo papel determinante na ocupação do solo, onde os processos geológicos e antrópicos têm forte interação. Nela, são encontradas entre outras feições: dunas, praias, recifes, baixios, cordões litorâneos (restingas), terraços e mangues.
A área da Quarta Praia de Morro de São Paulo está inserida nas subunidades geológico geomorfológicas da Planície Marinha e fluvio-marinha denominada Dunas Pleistocênicas e uma menor extensão em áreas de Terraços Marinhos – Holoceno. A caracterização das referidas subunidades, respectivamente, consiste em areias finas esbranquiçadas, localmente com seixos e grânulos esparsamente distribuídos; e, em areias finas e grossas, com estratificação plano-paralelas de baixo ângulo, lineamentos em geral fortes e finamente espaçados (Cartograma Geomorfologia – Geologia).
Em expressiva faixa do litoral de Morro de São Paulo as Dunas Fixas Pleistocênicas recobrem superficialmente e indistintamente as unidades litológicas mesozóicas e terciárias, em relevo medianamente dissecado, destaca-se a ocorrência de areias eólicas com grãos subarredondados, tendo como área fonte, em grande parte, a própria Formação Sergi, que teria sido trabalhada. Essas areias aparentemente não constituem dunas típicas ou desenvolvidas, pois não apresentam estruturas e estratificação características (Op. Cit.).
O Estirâncio e Pós-Praia Holoceno são considerados a parte externa do ultimo cordão litorâneo holocênico, sendo deste separado, uma vez que, tem forte influencia marinha, principalmente no estirâncio, apresentando como conseqüência implicações importantes para ocupação racional da área. São ocupados por areias finas, esbranquiçadas, quatzosas, localmente com dominância de bioclastos e lama carbonática.
Nas ilhas de Tinharé e Boipeba as praias são estreitas, com pós-praia pouco expressiva. São desenvolvidas as cotas de até 3,00m, em trechos onde os recifes são interrompidos, como em Bainema, Cueira, Garapuá, se associando aos recifes. Apenas a praia do Pontal tem grande extensão, com mar aberto, indo desde a altura de Garapuá ate a barra do Rio Grande, cerca de oito quilômetros a sul. Essas praias, que raramente apresentam vegetação pioneira, quando se encontram entre recifes se compõem quase que exclusivamente de bioclastos e lama carbonática (micrita). As águas são extremamente límpidas, ideais para o crescimento de corais.