綿向山麓の接触変質地帯
これら一連のマグマ貫入による熱の変成作用受けたものが接触変成帯であり、当該天然記念物に指定された一帯は、接触'変成'帯としての典型的な鉱物が多数生成されている。
指定地一帯の地質は石灰岩と粘板岩に花崗岩(マグマ)が貫入したもので、このうち石灰岩は変成作用によって大理石化しており、スカルン化作用を受けて生じた珪灰石が大量に含まれ、透輝石、ベスブ石、ざくろ石が形成されている。粘板岩のほうもホルンフェルス化して、黒雲母、菫青石が生じており、大理石層の厚さは10メートルに及んでいる。付近一帯の露頭は国指定天然記念物でありハンマー等で採掘することは法律で禁止されているが、指定地手前の林道から下の西明寺川へ下りると、上流部の変成帯から流れてきた礫が川原にあり、凝灰岩、ベスブ石、ざくろ石などが含まれるものがあって観察することが出来る。
また、綿向山の山中にはこれら花崗岩の貫入に伴い形成された接触交代鉱床(スカルン鉱床)が多数存在し、閃亜鉛鉱や硫砒鉄鉱、方鉛鉱、磁硫鉄鉱などが廃坑のズリから拾える。