El rocam i penya-segats de la costa del Bosc de la Marquesa, des de la Punta de la Creueta fins la Punta de la Móra, són d’una importància geològica i paleontològica extraordinària. Tan és així, que des de el primer moment que es trepitgen les roques de la Punta de la Creueta, ens trobem immersos en el que seria el fons d’un mar costaner i poc profund de fa uns 14 milions d’anys, concretament en el Miocè Mitjà.  És, però, a la Cala Fonda on tots aquests sediments es manifesten en tot el seu esplendor i es poden observar diferents litologies que representen diferents etapes sedimentàries.

Des del punt de vista litostratigràfic, els dipòsits miocens marins corresponen a la unitat d’Ardenya i estan formats per calcisiltites, gresos, calcarenites i lumaquel·les .

Aquests material són fàcilment observables en el magnífic penya-segat oriental de Cala Fonda, on hi veiem un primer tram de calcisiltites i calcarenites molt fines de color groguenc, molt biotorbades, on s’hi poden reconèixer restes de mol·luscs, grans equinoderms (Clypeaster), pectínids, ostreids, gasteròpodes, restes de vertebrats (cetacis i dents de selacis) i briozous brancosos.

Segueix un tram de calcarenites bioclàstiques groguenques a la base i blanquinoses cap a sostre, amb restes d’equinoderms (Clypeaster), pectínids, altres bivalves i ostreids.

I Segueix la sèrie amb un paquet massiu que passa de calcarenites bioclàstiques a una autèntica lumaquel·la que conté abundants restes d’equinoderms (Clypeaster), pectínids, altres bivalves (Panopea, Glycymeris), rodòlits i fragments d’algues rodofícies, gasteròpodes (Conus, Turritella), briozous, balànids i ostreids.

Com aspecte curiós i remarcable, durant el transcurs d’una sortida de divulgació paleontològica organitzada pel Centre Excursionista de Tarragona l’any 1986 a la cala Fonda, diferents participants van recuperar un conjunt de restes fòssils de cocodril, entre les quals hi havia costelles flotants i unes sis dents. La seva assignació sistemàtica queda restringida a nivell de subfamília (Tomistominae), no podent arribar a concloure a quin taxó (gènere i espècie) pertanyien les restes estudiades.

La fauna i la litologia d’aquests nivells ens indiquen un ambient d’aigües clares i càlides no molt allunyades de la costa. La grandària i quantitat d’organismes bentònics com els mol·luscs, enormes ostreids, bivalves i gasteròpodes, així com els enormes equínids, indiquen un ambient favorable i amb molts nutrients, segurament aportats pels cursos de rius o torrents de la costa propera.  Les aigües bullien de vida, tal com palesa l’abundància de fòssils (dents) de peixos ossis con daurades i cartilaginosos com els taurons de diverses espècies. Tots ells tenien el seu lloc en la cadena tròfica, coronada pels grans mamífers marins odontocets, dofins i balenes, i com no, en el vèrtex de la piràmide s’hi deuria trobar l’implacable Otodus megalodon, ben conegut en aquestes contrades.