O concelho de Sines abrange no essencial três conjuntos geológicos diferenciados:
- A orla oriental (serra), de fundos dos vales talhados pelas ribeiras a sul da cidade de Sines e as falésias da mesma área, onde afloram formações paleozóicas, do Carbónio Marinho ou do Complexo vulcânico-silicioso do Cercal;
- O maciço eruptivo de Sines, mesozóico, e a orla termometamórfica que o acompanha, cujos afloramentos se estendem, de ocidente para oriente, desde o Cabo de Sines até, praticamente, ao limite do concelho, dominados pelo maciço do Monte Chãos;
- A plataforma cenozóica, constituindo a planície litoral, formada na maior parte por depósitos flúvio-marinhos, com predomínio para as formações areno-silto-argilosas do complexo plio-pliostocénico, bastante mais espesso a norte do que a sul do maciço de Sines. Estas são localmente cobertas por areias de duna e de praia, terraços e praias levantadas do Plistocénico e Holocénico.
Substrato
A sul e sueste do maciço eruptivo de Sines, o substrato é constituído por formações xisto-grauváquicas flyschóides e por um complexo vulcano-silicioso do Carbónico (Paleozóico).
Dominam as rochas xistentas, filádios, grauvaques e tufos ácidos, riolíticos, com complexa e intensa tectonização e orientação preponderante NW-SE.
A norte e nordeste do mesmo maciço eruptivo, o substrato é formado por formações mesozóicas sedimentares do Jurássico. Nestes, predominam as rochas calcárias e calcário-dolomíticas.
O maciço eruptivo de Sines é um complexo anelar subvulcânico que se prolonga bastante para além dos afloramentos tanto para ocidente como para oriente, constituído por sienitos, gabros e dioritos, predominantemente. Uma densa rede de filões ácidos e básicos está instalada no maciço.
Pedreira do Monte Chãos
A principal origem de materiais pétreos do território municipal é a pedreira de Monte Chãos, explorando os gabro-dioritos.
Jazigos minerais
Não existem jazigos minerais economicamente viáveis na área do concelho de Sines. Merecem porém referência as areias titaníferas da praia de São Torpes, que chegaram a ser objeto de concessão mineira e de pequenos trabalhos.