据地质学家考证，大约距今6亿年之前的早元古代，东海县境内本是一片沧海，原由山东境内冲刷而来的大量泥沙，经过长时间沉积了约有7000米厚的东海群基底岩系。到了元古代晚期，受五台期地壳运动影响，在高温高压作用下，同时伴有大量的超基性、基性岩浆的侵入，进一步引发了各类新老矿物质的相互碰撞、挤压，而重新组合和富集，这就生出了水晶等非金属矿产，也基本奠定了境内大陆基架。

在距今2亿年至1·35亿年间的侏罗纪、白垩纪时，东海县境内又经受一次强烈的燕山期地壳运动，形成了纵贯中国东部郯庐大断裂，同时断裂带两侧发生了相对的左平移，将原为一体的秦岭褶皱东段即大别山—东海—胶东弧形构造隆起带分割为大别山向南、东海至胶东向北平移两大部分，使东海县的地理位置由大别山地区向北推移500千米。郯庐断裂带在中国境内延伸2400千米，在东海境内长度达30千米，宽10千米，切割深度70千米以上。断裂带平移使地壳内部失去平衡，导致其两侧地壳薄弱地带大量岩浆喷发和侵入。同时形成了次一级断裂构造，为水晶形成提供了构造与物质条件，于是就形成了水晶。

大约距今1亿年时，这一带又成了火山世界和火的海洋。地壳的不均匀升降和频繁的火山活动，使地下最古老的东海群基底岩系上升，形成了马陵山以东地区海拔150米至269·5米的磨山、房山、羽山等孤山和海拔40米左右的牛山，而那些水晶等非金属矿产，也随之被带到地壳地表附近。

东海县矿产资源十分丰富，经地质部门初步探定，东海县境内蕴藏着37种地下矿藏，其中水晶、石英、金红石、蛇纹石、蓝晶石、蛭石等29种非金属矿藏具有工业开采价值。全县有二分之一的地域储有水晶，总储量约30万多吨，水晶储量及品位均居中国之首，水晶产品的产量和销量也都占全国的一半以上。东海优质水晶主要产于平明镇安营、房山镇柘塘、驼峰镇南榴、曲阳镇张谷、牛山镇曹林等地。其中安营红土山附近有柳树行和观音堂两处都出上等水晶，还有紫水晶、墨水晶、米黄水晶和绿水晶等罕见品种。