天溪園是崁腳斷層經過的地方，從風櫃嘴沿著萬溪產業道路，一路由內外雙溪。台北盆地有幾條斷層經過，其中有一條崁腳斷層從萬里過來，經過天溪園。如果天溪園由最低位到最高處拉一直線，則崁腳斷層正好與這主軸垂直相交，它是台灣北部地區最古老的地層。

天溪園主要有三個地層，最下面為五指山層，中間為大寮層、最上面為石底層。天溪園過了小橋，往南岸溪的那條路，往上直到園區終點，都是石底層的範圍；往下則是大寮層，包括瀑布、溪谷及大部分的公共設施。石底層因含煤，過去在附近曾開採煤礦。出了園區範圍，外面為五指山層。

天溪園入口處屬大寮層，與內外雙溪、芝山岩同一層。五指山層因最古老，應在最下面，可是我們如果到園區最高點，卻可見到五指山層。這是因為園區最高處有一個斷層經過，使得應在最下面的五指山層，突然受擠壓跑到最上面來。

因為崁腳斷層經過天溪園，許多五指山的石頭就滾落下來，所以到處可見崩落的大塊巨岩，形成天溪園最大特色，台北市要看到這麼多巨岩很不容易，但在這裡非常顯著。但也為因此，天溪園是個潛在危險地區，許多巨石會滾落下來。

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