邹平一带火山喷发形成的地层可分为三个大旋回，总厚度为4240.8米，顶底界面清楚。第一旋回与基底侏罗系地区为整合或假整合接触，多数地方以环状辉长岩墙与火山岩为界。第一旋回与第二旋回呈喷发整合接触，以集块岩为分界标志。第二旋回与第三旋回呈喷发不整合接触，以出现复成分的粗安质集块岩为分界标志。三个旋回连同基底及第四系土层构成的邹平地层，自老而新可分为蒙阴组、玉泉山组、沫湖顶组、会仙山组、第四系，共5个层次，9个岩段。
〔蒙阴组〕
岩性底部为黄褐色细粒长石砂岩夹黄绿色页岩，上部为灰绿色、灰黄色长石砂岩，厚度600余米。章丘城东至大临池一带有零星出露，组成邹平破火山口的基底。侏罗系砂页岩与破火山口接触部位，均遭受不同程度的热力变质作用而形成变余砂岩、石英砂岩、角岩等。
〔玉泉山组〕
第一旋回，地层总体走向近乎东西，呈半环状向内倾。单层厚度较大，岩相变化较小，产状较平缓。此组底部为玄武岩段，主要分布在破火山口最外环的石龙庵、玉泉山等地，多为含橄玄武岩、玄武岩。向上过渡为玄安岩夹6层岩屑晶屑凝灰岩，是火山口早期喷溢的产物，与基底呈假整合或断层接触。该段底部全岩钾一氩法同位素年龄186.64百万年。侵入其中的辉长岩体153±2.96百万年。此段厚度大约908米；安山岩段主要是杂色玄武安山岩、安山岩夹多层(19层)安山质岩屑凝灰岩，底部为安山质火山角砾岩，依此作为分段标志，厚度为1233.5米。
〔沬湖顶组〕
第二旋回地层分布在章丘大院至三山峪一带北侧，平面上亦呈半环状展布，以中等角度向环内倾，喷发整合盖在玉泉山组之上。粗安岩全岩钾氩年龄131±2.44百万年，时代相当于晚侏罗世晚期。此组底部为集块岩段：主要是安山质火山角砾岩、集块岩夹安山岩、自碎角烁熔岩。顶部为含杏仁体安山岩，以集块岩的出现作为与下伏玉泉山组的分界标志，厚度为502米。中部为熔结凝灰岩段：为一套爆发相产物，底部以熔结凝灰岩为主，向上过渡为角砾凝灰岩，顶部为一套粗安质火山角烁岩夹多层晶屑岩屑凝灰岩，以熔结凝灰岩的出现作为与下伏地层分段标志，该段中次火山岩岩脉发育，厚度为827米。顶部为粗安岩段：以含较大斜长石斑晶的粗安岩为特征，夹多层凝灰岩，凝灰岩成层性良好，具有清晰的韵律构造。底部多为绿色，顶部为紫红色，沿走向岩性较稳定。以粗安岩的出现作为与熔结凝灰岩段的分段标志。此段厚度210米。
〔会仙山组〕
第三旋回，地层见于破火山口内环之会仙山、老人峰、印台山、于兹山、黄山等。多分布在山顶，呈残块出现，半环状展布，为一套强烈爆发相产物。总体产状以高角度向环内倾斜，呈喷发不整合盖在沫湖顶组之上。其底部玄武粗安岩钾—氩全岩同位素年龄为125±1.35-130.5百万年，时代相当于早白垩世。此组底部的下岩性段，主要为火山流相之熔结集块岩、熔结凝灰岩、凝灰熔岩，厚度为321米。上部为上岩性段，为安山质复成分集块岩、火山角砾岩，厚度为239米。
〔第四系〕
主要是洪积、冲积相的砂质粘土、粘质砂土和砂砾层。洪积物主要分布在长白山区谷地，厚度几米至几十米。冲积物主要分布在邹平城以东以北至杏花沟广大平原地区，厚度数十米至200米，形成了现今地表土层。