中新統は、酸性火山砕屑岩（凝灰岩、軽石凝灰岩など）、凝灰質シルト岩及び凝灰質砂岩を主体とする。鮮新統は、大江町堂屋敷の南西方に分布し、軽石凝灰岩、細礫岩、砂岩及び凝灰質シルト岩を主体とする。更新統は、小規模に分布が確認されるのみで、砂礫、砂及び火山灰質シルトを主体とする。また、第四系の白鷹火山噴出物が朝日町大瀬東方に分布する。

この地域の中新統、鮮新統の地質構造は、南西から北東へ次第に上位の地層が現れ、南北ないしは北北東−南南西方向を軸とする背斜向斜がくりかえす。またこの背斜向斜軸と同方向の断層が認められる。