मियामी क्षेत्र के अंतर्गत सतह पर स्थित आधारीय चट्टानों को "मियामी ओलाईट" या "मियामी लाइमस्टोन" कहा जाता है। यह आधारीय चट्टान ज्यादा मोटी नहीं बल्कि मिट्टी की एक पतली परत से ढंकी हुई है। मियामी लाइमस्टोन (चूना पत्थर) का निर्माण समुद्री जलस्तर में प्रचंड उतार-चढ़ाव के साथ-साथ हाल ही में हुए हिमाच्छादनों या "बर्फीले तूफानों" के परिणामस्वरुप हुआ। शुरुआत में करीब 130,000 वर्ष पहले सेंगामोनियन काल में समुद्र का स्तर वर्त्तमान स्तर से तकरीबन ऊपर उठ गया था। संपूर्ण दक्षिणी फ्लोरिडा एक उथले समुद्र द्वारा आच्छादित हो गया था। फ्लोरिडा के जलमग्न पठार के किनारे-किनारे चट्टानों की कई समानांतर मेड़ें तैयार हो गयीं थी, जो वर्त्तमान मियामी क्षेत्र से लेकर आज के ड्राई टॉर्टूगास तक फ़ैली थीं। इस चट्टानी मेड़ के पीछे का क्षेत्र वास्तव में एक बड़ा लैगून था और इस पूरे क्षेत्र में ओलाइट्स एवं ब्रायोजोअन कवचों के विखंडन से मियामी चूना पत्थर का निर्माण हुआ था। तकरीबन 100,000 साल पहले विस्कॉन्सिन हिमाच्छादन ने समुद्र के स्तर को कम करना शुरू कर दिया, जिससे लैगून की सतह उजागर हो गयी। 15,000 साल पहले तक, समुद्र का स्तर गिरकर 300 तक और यहाँ से समकालीन स्तर से नीचे तक पहुँच गया था। उसके बाद समुद्र का स्तर काफी तेजी से ऊपर उठा और तकरीबन 4,000 साल पहले यह वर्त्तमान स्तर पर आकर स्थिर हो गया और दक्षिण फ्लोरिडा की मुख्य भूमि समुद्र स्तर से सिर्फ थोड़ी ही ऊपर रह गयी।

मैदानी क्षेत्र के नीचे बिस्केन एक्विफायर मौजूद है, जो स्वच्छ जल का प्राकृतिक भूमिगत स्रोत है और दक्षिणी पाम बीच प्रांत से लेकर फ्लोरिडा की खाड़ी तक फैला हुआ है, जिसका उच्चतम बिन्दु मियामी स्प्रिंग्स और हाइलिया शहरों के आसपास है। दक्षिण फ्लोरिडा महानगरीय क्षेत्र का ज्यादातर हिस्सा अपना पेय जल इसी एक्विफायर से प्राप्त करता है। इसी एक्विफायर के कारण, जल को बिना छेड़े शहर के स्तर से अधिक नीचे खुदाई करना संभव नहीं है, जिससे भूमिगत निर्माण में रुकावट आती है। यही वजह है कि, मियामी और इसके आसपास जन परिवहन प्रणाली ऊँची या एक-स्तरीय बनायी गयी है।

शहर के पश्चिमी किनारों का अधिकांश हिस्सा एक उपोष्ण कटिबंधीय दलदली भूमि, एवरग्लैड्स के रूप में फैला हुआ है जो अमेरिकी प्रांत फ्लोरिडा के दक्षिणी भाग में स्थित है। इसी कारण कई बार समस्याएं खड़ी हो जाती हैं जब स्थानीय जंगली जीव जैसे कि घड़ियाल मियामी की आबादी और महत्त्वपूर्ण राजमार्गों में आ जाते हैं।

भूमि क्षेत्र की दृष्टि से, मियामी संयुक्त राज्य अमेरिका के सबसे छोटे प्रमुख शहरों में से एक है। अमेरिकी जनगणना ब्यूरो के अनुसार, शहर का कुल क्षेत्रफल है। इस क्षेत्रफल के अंदर, भूमि और पानी है। इसका मतलब है कि मियामी में मात्र के अंदर 400,000 लोग रहते हैं, जो अन्य शहरों में इसे न्युयॉर्क सिटी, सैन फ्रांसिस्को और शिकागो सहित संयुक्त राज्य अमेरिका का सबसे घनी आबादी वाला शहर बनाता है। मियामी में स्थित है।

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