A característica mais marcante da geologia do município de Luiz Alves é o denominado Complexo Luiz Alves que inclui diferentes tipos de litologias, geradas no Arqueano (mais de 2,5 bilhões de anos). No Complexo Luiz Alves, que ocorre em quase 95% do território do Município, principalmente nas áreas de morros, predomina uma assembléia petrotectônica de rochas metamórficas da fácies granulito com composição básica-intermediária. As rochas desta fácies se expressam por: gnaisses noríticos, gnaisses enderbíticos, gnaisses cálcicos-silicáticos, gnaisses kinzigíticos, anortositos, charnoquitos, quartizitos, ultramafitos, migmatitos, anortositos e quartizitos ferríferos. As rochas pertencentes a outras fácies ocorrentes, mas em menor significância (fácies anfibolito, epidoto-anfibolito e xistos-verdes) são as seguintes: biotita-gnaisses, hornblendabiotida-gnaisses, metatonalitos, metadioritos, metagabros, anfibolitos, diatexito, metatexito, serpentinitos, xistos magnesianos e rochas catacláticas, conforme 04-MapaGeologia.
Próximo às divisas com Navegantes ocorre à presença de Grupo Itajaí (regiões próximas ao rio e seus afluentes). O Grupo Itajaí é uma Unidade litoestratigráfica que pode ser dividida em unidades informais: Inferior: arcóseos, arenitos arcoseanos, siltitos, conglomerados e tufáceos, distinta coloração roxo-avermelhada. Intermediária: siltitos laminados, coloração cinza-azulada. Superior: arcóseos, arenitos arcoseanos, siltitos, conglomerados e estratos tufáceos, coporação roxo-avermelhada. O grupo transpõe os limites tectônicos setentrionais da fossa e repousa sobre os tratos granulíticos do Complexo Luiz Alves. Seus limites meridionais com os contrafortes metamórficos da Faixa Arco-Fossa Tijucas são de natureza tectônica. O grupo Itajaí comporta-se, apesar das perturbações por dobras adiastróficas, falhas e intrusões graníticas, como uma avantajada estrutura monoclinal basculada para sudeste. Datações radiométricas realizadas em rochas do Grupo Itajaí revelaram idade isocrônica de 541 mais ou menos 48 milhões de anos (rocha total) e 556 mais ou menos 44 milhões de anos (fração final). O primeiro valor sugere a idade de deposição do sedimento.
Junto à planície do Rio Luiz Alves ocorrem de forma marcante, em área de ocupação urbana, as Coberturas Recentes (Quaternário – Holoceno) representadas no Município pelos Depósitos Aluvionares. São depósitos sedimentares não consolidados, formados por ambiente fluvial da bacia do Rio Itajaí-Açu (rio Luiz Alves – afluente da margem esquerda). Esses depósitos destacam-se facilmente nas imagens de satélite e aéreas, pela sua morfologia plana, vegetação característica e seu contato com os morros. São constituídos por areias, argilas, cascalhos e material síltico-argiloso, localizando-se os sedimentos mais grosseiros preferencialmente nas regiões próximas ao Rio Luiz Alves e seus afluentes em sua porção ritral (distal).
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