Βόρεια του αρχαιολογικού χώρου της Πολιόχνης στις πλαγιές του γραφικού λιμανιού εντοπίζεται η στρωματογραφική επαφή δύο διαφορετικών γεωλογικών σχηματισμών και πιο συγκεκριμένα τα ανώτερα μολασσικά ιζήματα της Λήμνου και των πυροκλαστικών σχηματισμών του Ρωμανού. Πιο συγκεκριμένα, άργιλοι και ψαμμίτες με ενδιαστρωμένα κροκαλοπαγή (πέτρωμα με αποστρογγυλεμένα βότσαλα στο εσωτερικό τους) στα κατώτερα στρώματα, ηλικίας περίπου 23 εκατομμυρίων ετών βρίσκονται τοποθετημένα με γενική κλίση προς ΒΔ κάτω από τόφφους ηλικίας Κάτω Μειόκαινου.

Την περίοδο πριν από 22-28 εκατομμύρια χρόνια, έλαβε χώρα θαλάσσια ιζηματογένεση, που δημιούργησε τους ιζηματογενείς σχηματισμούς της Λήμνου. Πάνω σε αυτά τα ιζηματογενή πετρώματα, πριν από περίπου 22 εκατομμύρια χρόνια, επικάθισαν τα πρώτα ηφαιστειακά προϊόντα της Λήμνου, πυροκλαστικά πετρώματα που περιέχουν στρώσεις ηφαιστειακής στάχτης με πολλά λιθικά θραύσματα.

Στη συγκεκριμένη θέση η δράση τεκτονικών ρηγμάτων ΒΑ-ΝΔ διεύθυνσης μετατοπίζουν τους σχηματισμούς και φέρνουν σε επαφή τους παλαιότερους ιζηματογενείς σχηματισμούς με τους νεότερους ηφαιστειογενείς εμφανίζοντας μια σύνθετη γεωλογική εικόνα.