Des cheminées marines se forment à la suite du fracas constant des vagues océaniques contre une falaise. L'érosion crée des grottes marines hors de la falaise et des arches se développent avec le temps. Au fur et à mesure que la roche s'use, les arches deviennent des cheminées marines.
Les grottes marines se forment lorsque la forte énergie des vagues crée des fissures à la surface de la roche. Au fil du temps, les fissures deviennent plus grandes, formant éventuellement des évents. Les vagues continuent d'éroder les évents et ils deviennent des grottes marines. Si la falaise s'avance dans l'océan, les vagues peuvent briser les deux côtés de la roche, transformant les grottes marines en arches. Si une moitié de l'arc est plus douce que l'autre, le côté le plus doux se décompose plus rapidement, laissant un côté devenir un empilement de mer.
Un empilement marin situé au large des côtes de l'Oregon, appelé Jump-Off Joe, était en grès et s'est érodé au cours du XXe siècle. D'autres empilements marins à Bandon Beach, dans l'Oregon, sont composés de grès ou de chert, des roches relativement dures lorsqu'elles sont mesurées sur l'échelle de Mohs. Les vagues érodent les roches par la corrosion et l'action hydraulique, mais les vagues ne peuvent briser rapidement que les roches molles. La partie intérieure du promontoire ou de la falaise qui est plus dure met plus de temps à se décomposer en grottes marines ou en arches. Le processus se poursuit jusqu'à ce que les vagues repoussent le paysage côtier plus à l'intérieur des terres.
