Klintholm Kalkgrave giver indblik i jordklodens svimlende fortid. Fra dengang Danmark var dækket af hajfyldt hav, og til vulkaner og jordskælv ændrede det tropiske hav til et iskoldt polarhav. Det helt specielle ved kalkgravene her er, at man tydeligt kan se overgangen mellem de to tidsperioder Danien og Selandien. En overgang som kun er synlig få steder I verden. Derfor er området udnævnt til Nationalt Geologisk interesseområde i Danmark, og nyder desuden bevågenhed som en international bevaringsværdig lokalitet – et såkaldt Geosite under UNESCO. Du kan frit bevæge dig rundt i hele det geologiske forskningsområde.
Nederst i klinterne ses hvid, fossilførende bryozo-kalk med flint fra Danien, aflejret i et varmt subtropisk hav. Adskilt af en skarp grænse følger herover grå Kerteminde Mergel, aflejret i et koldt hav i Selandien. Lagene er ca. 63-60 mio. år gamle.
Den hvide kalk er bryozokalk, som består af skeletter fra bryozoer, der også kaldes mosdyr. De har levet i kolonier, der har dannet banker eller rev på 50-75 meters længde og 3-5 meters højde og på havdybder helt ned til 50-150 meter. Havet har været varmt. På bankerne har der også levet søpindsvin, koraller og søliljer, og i vandet har der svømmet hajer. Derfor er det i dag muligt at finde smukke forsteninger i kalken. Perioden varede i 5 millioner år (65 - 60 mill. år f.v.t.) og kaldes Danien. Navnet har den fået i 1847 af en fransk geolog, der opkaldte tidsperioden efter Danmark.
For 60 millioner år siden ændrede havet over Danmark sig, fra at være varmt til at blive et koldt polarhav. Det skete, fordi vulkanernes lava dannede nyt land, der lukkede for tilførslen af varmt vand fra Atlanterhavet, så der nu kun kunne komme køligt vand fra Grønland. I det kolde vand kunne bryozoerne ikke leve, og havbunden ved Klintholm blev i stedet fyldt med fint ler og kalk. Denne blanding kaldes mergel. Den mørkegrå mergel har navnet Kerteminde Mergel, da det første findested i verden var ved Lundsgårds Klint syd for Kerteminde. Kun få dyr har levet i det kolde polarvand, enkelte snegle og muslinger findes i Mergelen. Man kan i stedet finde det grønne mineral glaukonit. Det dannes kun i havet, så det er blevet navngivet efter den græske havgud Glaukos. Den tidsperiode, hvor mergelen blev skabt, kaldes Selandien. Navnet har den fået efter Sjælland.
Det skal tilføjes, at der ved Klintholm tidsmæssigt mangler aflejringer fra den yngste del af Danien og den ældste del af Selandien. Der er således et “hul” i lagserien på mindst en halv million år.