先新第三系の花崗閃緑岩は主として白石盆地の東側山地に分布し，調査地では白石川と松川との合流点付近に小分布する。

新第三系は中新統と鮮新統からなり，調査地では青麻山周辺地域を除き，広く分布する。調査地南部では，中新統の構造は白石盆地の東西で大きく異なる。盆地西側では，中新統は背斜構造の東翼にあたり，東に緩く傾斜する同斜構造をす。一方，盆地の東側は隆起帯であり，中新統は西に緩く傾斜する構造を呈する。調査地北部では，中新統は東に緩く傾斜する同斜構造をなす。鮮新統は，調査地南部では中新統とほぼ同様に東に緩く傾斜するが，北部では中新統を傾斜不整合で覆う。

第四系は火山噴出物，火山泥流堆積物及び河川堆積物からなる。火山噴出物及び火山泥流堆積物は青麻火山及びその山麓斜面に分布するほか，白石川左岸では河川堆積物と指交しながら，段丘面を構成する。河川堆積物は丘陵前縁に低位段丘面を形成するほか，沖積低地を構成する。