Vào thời kỳ cuối Mesozoi, đầu Kainozoi hệ thống đứt gãy Sông Hồng tạo thành miền địa chất yếu và đư ợc tái hoạt động do sự va đập của mảng Ấn Độ và mảng Âu - Á trong thời gian từ Eoxen đến Oligoxen.
Rất nhiều nhà nghiên cứu như Tapponier (1982), Katz (1986), Leloup và nhiều tác giả (1992). Harder và nhiều tác giả (1992),… cho rằng vào thời kỳ này dọc theo hệ thống đứt gãy Sông Hồng xuất hiện chuyển động dịch chuyển ngang trái và sự quay theo chiều kim đồng hồ của mảng Đông Dương. Khoảng cách dịch chuyển giữa các khối từ 200 - 700km. Quá trình dịch chuyển ngang kết hợp với tách giãn trong khu vực đã tạo cơ sở hình thành các bể trầm tích dạng riptơ như bể Lôi Châu, Sông Hồng, Nam Hải Nam, bể Sông Châu Giang và khu vực tách giãn của vỏ đại dương ở trung tâm biển Đông. Pha tạo riptơ chính có thể đã kéo dài trong thời gian từ Eoxen đến cuối Oligoxen dưới, sau đó là quá trình nghịch đảo kiến tạo ngắn trong Oligoxen kết hợp với mực nước biển xuống thấp đã tạo điều kiện cho sự bào mòn mạnh ở những vùng rìa bể trầm tích. Trong thời gian này, các đứt gãy phát triển chủ yếu theo hướng Bắc - Nam và Đông- Tâyở những vùng rìa. Quá trình tách giãn suy giảm cường độ sau pha nghịch đảo và chuyển dần sang sự kết hợp với sụt lún nhiệt bắt đầu từ cuối Oligoxen đầu Mioxen. Trong giai đoạn Mioxen dưới, Mioxen giữa toàn bộ bể trầm tích Sông Hồng tham gia vào quá trình sụt lún kết hợp với mực nước biển toàn cầu tăng mạnh. Dấu vết của giai đoạn biển cường này để lại ở nhiều nơi cho thấy mực nước vào cuối Mioxen giữa nằm ở mức cao hơn so với hiện tại vài trăm mét.
Trong thời gian từ cuối Mioxen giữa đến đầu Plioxen, chuyển động dịch ngang phải xuất hiện dọc theo hệ thống đứt gãy Sông Lô, khu vực châu thổ Sông Hồng bị nén ép mạnh. Trầm tích bị uốn nếp tạo nên những dải cấu trúc lồi dài và hẹp chờm nghịch lên đứt gãy khu vực thuộc hệ thống đứt gãy Sông Hồng. Hiện tượng nghịch đảo này có cường độ mạnh nhất trong khoảng thời gian cuối Mioxen giữa và cuối Mioxen trên.
Hệ thống đứt gãy cổ phát triển khu vực nằm theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, á Bắc - Nam mang tính chất mở bể phát triển trong trầm tích Kainozoi và hệ thống đứt gãy trẻ phát triển địa phương theo hướng Tây Tây Bắc - Đông Đông Nam
được hình thành do kết quả của dịch chuyển dịch ngang có tác dụng phân khối các cấu trúc. Điều này cóảnh hưởng rất lớn đến sự di dịch và tích tụ dầu khí.