เขตข้ามกาลเวลาเขาโต๊ะหงายเป็นพื้นที่รอยสัมผัสแบบรอยเลื่อนระหว่างหินทรายยุคแคมเบรียนและหินปูนยุคออร์โดวิเชียน นี่คือคำอธิบายสภาพทางธรณีวิทยาและจุดเด่นของเขตข้ามกาลเวลา เมื่อก่อนพื้นที่นี้เคยมีนักธรณีวิทยามาศึกษาสำรวจมาก่อนแล้วทำให้ทราบลักษณะความเป็นมาของลักษณะธรณีวิทยา แต่เนื่องจากการเข้าถึงพื้นที่ที่ลำบากต้องรอมาตอนน้ำลงและปีนป่ายโขดหินลงมาเพื่อที่จะได้ยลโฉม แต่เมื่ออุทยานแห่งชาติหมู่เกาะเภตราได้สร้างเส้นทางศึกษาธรรมชาติบริเวณรอยสัมผัสนี้ เขตข้ามกาลเวลาจึงเป็นแหล่งอนุรักษ์ธรณีวิทยาที่มีคุณค่าในตัวเอง สามารถเล่าเรื่องราวทางวิชาการแก่นักท่องเที่ยวที่มาเที่ยวชม ทั้งยังเป็นจุดชมพระอาทิตย์ตกทะเลที่สวยงามด้วย

เขตข้ามกาลเวลาตั้งอยู่บนแผ่นเปลือกโลกฉาน-ไทย ซึ่งเป็น 1 ใน 2 ของแผ่นเปลือกโลกที่ประกอบกันเป็นประเทศไทย ที่เคลื่อนที่มาชนกันเมื่อประมาณ 250 ล้านปีก่อน ธรณีวิทยาทั่วไปบริเวณเขตข้ามกาลเวลา ประกอบด้วยหินตะกอนมหายุคพาลีโอโซอิก ซึ่งมีการสะสมตะกอนอย่างต่อเนื่องกันมาตั้งแต่เมื่อประมาณ 541 ล้านปีที่แล้ว โดยหินตะกอนที่พบสามารถพบได้ 2 ยุค คือ หินทรายสีแดงของกลุ่มหินตะรุเตายุคแคมเบรียน และหินปูนสีเทาเข้มของกลุ่มหินทุ่งสงยุคออร์โดวิเชียน โดยปกติแล้วหินทั้งสองยุคนี้ มีรอยสัมผัสแบบค่อย ๆ เปลี่ยน นั่นคือ จากหินทรายของกลุ่มหินตะรุเตาจะค่อย ๆ เปลี่ยนเป็นหินดินดานแทรกสลับชั้นกับหินปูน จากนั้นชั้นของหินดินดานจะลดหายลงไปเรื่อย ๆ และสุดท้ายกลายเป็นชั้นหินปูนหนาของกลุ่มหินทุ่งสงในที่สุด แต่บริเวณเขตข้ามกาลเวลาแห่งนี้ พบหลักฐานรอยเลื่อนของเปลือกโลก ซึ่งลากดึงหินปูนยุคออร์โดวิเชียนให้เลื่อนลงมาสัมผัสกับหินทรายยุคแคมเบรียน เกิดเป็นลักษณะรอยสัมผัสแบบรอยเลื่อน (Fault contact) ทำให้เห็นหินทรายอยู่ชิดติดกับหินปูน โดยชนิดหินไม่มีการค่อย ๆ เปลี่ยนแต่อย่างใด

การเกิดเขตข้ามกาลเวลานั้น มีลำดับการเกิดเริ่มจากมีการสะสมตะกอนตามชายฝั่งทะเลต่อเนื่องถึงบริเวณไหล่ทวีป โดยเป็นการสะสมตะกอนแบบทรายและทรายแป้งในยุคแคมเบรียน และตะกอนคาร์บอเนต (หินปูน) ในยุคออร์โดวิเชียน จากนั้นเกิดรอยเลื่อนในชั้นหิน และจากแรงดึงของแผ่นเปลือกโลก ทำให้ชั้นหินทางด้านขวามือของรอยเลื่อนถูกดึงลากลงมา เมื่อเวลาผ่านไป เกิดกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวโลกหินปูนเกิดการผุกร่อน จนกลายเป็นภูมิประเทศหินปูน (Karst) หินยังคงผุกร่อนต่อไปและน้ำทะเลได้รุกท่วมพื้นที่ทั้งหมด ทำให้เกิดเป็นหาดหินริมทะเล ที่แสดงรอยต่อของเขตข้ามกาลเวลาดังที่เห็นในปัจจุบัน