San Andreas Fault
多様で複雑な断層と地質的不安定性がサンタアナ川流域を造り上げてきた。サンアンドレアス断層が流域の北側を通っており、南カリフォルニアのトランスバース山脈の一部であるサンバーナーディーノ山脈を隆起させた。エルシノーレ・ウィッティア断層帯がサンタアナ川下流オレンジ郡とリバーサイド郡の郡境付近で横切っている。この断層がサンタアナ山脈、プエンテヒルズ、イーストオレンジヒルズ、チノヒルズ、ロマ山脈およびその他流域下流を北西から南東に横切り、海岸部半島山脈を構成する山脈を隆起させた。大型のサンアンドレアス断層がトランスバース山脈を高度1万フィート (3,000 m) 以上に隆起させたのに対し、半島山脈はその半分くらいの高さである。