Toompea aluspõhjakõrgendik kujutab endast Põhja-Eesti paekalda ees asuvat jäänuksaart (foto 1a). Põhja-Eesti paekallas on Loode-Euroopa monumentaalseima pinnavormi - Balti klindi osa, mis on ka Ordoviitsiumi karbonaatkivide leviku põhjapiiriks. See Põhja-Eesti lavamaast eraldunud saarlava, mille ülaosa koosneb lubjakividest (foto 2), moodustab koos teda ümbritseva madalama liivakivialusega Tallinna keskkõrgendiku. Toompea nõlva kulgu tähistavad astangud Hundipea nukil, Kalamaja piirkonnas, vanalinnas (Pikal tänaval, Sulevimäel, Olevimäel, Apteegi ja Niguliste tänavatel), Tõnismäest lõunas, Koidu tänaval, Paldiski maanteel, Heina tänaval. Kagus külgneb Toompeaga ovaalne aluspõhjakünnis Tõnismägi, mis on kunagise paese katte minetanud.

a b c d e

Toompea on veidi kirdesse suunatud ovaalse kujuga, mõõtmetelt tagasihoidlik (pikkus 480 ja laius 220 meetrit) kõrgendik. Toompea kõrgeim osa (46 meetrit üle merepinna) paiknes Aleksander Nevski katedraalist veidi põhja pool, suhteline kõrgus jalamilt ulatub üle 30 meetri (foto 1c). Toompeast itta ja läände jäävad sügavad pudedate Kvaternaariaegsete setetega täitunud ürgorud.

Looduslikku pinnamoodi on inimene Toompeal tugevalt muutnud. Kultuurkiht on kohati kuni 10 meetri paksune. Kultuurkihi all lasub Uhaku lademe savikas lubjakivi (umbes 0,5 meetrit), mille all on 5,5 meetrit Ordoviitsiumi ladestu Lasnamäe lademe kõva ehituslubjakivi (foto 2). Edasi tuleb 0,5 m Aseri lademe pruune ooiide sisaldavat hallikat lubjakivi. Lamav Kunda lade (paksus 1,4 m) koosneb hallist lubjakivist, milles esineb hajutatult rohelisi glaukoniiditerakesi. Järgnev Volkhovi lade (paksus 2,8 m) on esindatud glaukoniitlubjakivi, tumedama mergli ja allosas dolomiidiga. Hunnebergi ja Billingeni lademetest (kokku 1,3 m) viimane algab õhukese dolomiidistunud lubjakiviga, millele järgnevad tumerohelise glaukoniitliivakivi ja -aleuroliidi kihid. Õhukesse (0,2 m) Varangu lademesse kuuluva heleda savi all tuleb Pakerordi lade (paksus umbes 7,2 m). Selle ülemise osa (4,6 m) moodustab tumepruun diktüoneemaargilliit (diktüoneemakilt või graptoliitargilliit) ning alumise osa hele, õhukeste argilliidikihtide ja käsijalgsete karbipoolmeid ja detriiti sisaldav liivakivi. Pakerordi ja Varangu lade paljanduvad Koorti "Kitse" juures umbes 5 meetri ulatuses. Pika Hermanni ja staadioni põhjapoolse otsa kohal paljanduvad Volhovi, Aseri ja Lasnamäe lubjakivid.

Toompea saarkõrgendik hakkas kujunema sadu miljoneid aastaid tagasi. Oletatakse, et Toompeaga külgnevad ürgorud olid piki Soome lahte idast läände kulgeva Ürg-Neeva oru harudeks, mis eraldasidki Toompea ülejäänud lavamaast. Eestit korduvalt katnud mandrijää süvendas ja laiendas neid orge.

Pärastjääajal ulatus meri Toompea nõlvadele. Antsülusjärves ja osalt ka Litoriinameres oli Toompea saarena. Jätkuva maatõusu tõttu taandus meri Toompea nõlvadelt, kuid veel 13. sajandi algul ulatus see Väikse Rannavärava juures peaaegu linnamüüri alla.

a b c d e

a b c d