中新統は、シルト岩、砂岩及び酸性火山砕屑岩（凝灰岩、軽石凝灰岩など）を主体とする。鮮新統は、礫岩、砂岩及び凝灰質シルト岩（夾炭質泥岩を含む）を主体とし、一部赤色土化している。更新統は、砂礫、砂及び火山灰質シルトを主体とし、著しく赤色土化している。

この地域の中新統、鮮新統は、米沢盆地の中心部に向かって、弧を描くように分布している。また、南北方向の断層が認められる。