御荷鉾山系
御荷鉾山系の地質は、西部が中生代ジュラ紀の付加帯である秩父帯、東部が同白亜紀の変成岩帯である三波川帯であり、その境界に御荷鉾層が位置する。
本山系における秩父帯には、中生代の砂岩や頁岩などの堆積層に、古生代の玄武岩ブロックや古生代 - 中生代のチャートブロックがメランジュ状に分布する。とくにチャートは周囲よりも堅く浸食に強いため、地形の節で述べたような、切り立った崖を形成する。
一方東部の三波川帯は、主にジュラ紀 - 白亜紀の、低温高圧型の変成作用を受けた結晶片岩からなる。主に緑色片岩からなり、一部に紅簾片岩を含む。これらの転石が河床を緑や赤に彩る(三波川、三波石峡など)。また、産出する三波石は庭石として利用される。三波川帯を構成する結晶片岩は地滑りを起こしやすく、行政により災害対策が取られている。
秩父帯と三波川帯の境界は御荷鉾層または御荷鉾構造線と呼ばれる。御荷鉾層は、西よりおおよそ稲含山東斜面 - オドケ山北西を北西 - 南東方向に走り、その向きを東西方向に変え、東西御荷鉾山 - 雨降山 - 下久保ダムのあたりを走る。御荷鉾層は主に中生代ジュラ紀の玄武岩から変成した緑色片岩からなり、一部に枕状溶岩もみられる。御荷鉾層は周囲と比べ比較的柔らかく風化されやすい。このため、御荷鉾層に含まれる東西御荷鉾山およびオドケ山は、特徴的な丸みのある山容となる。
また、北縁には中央構造線が走り、その北は標高400m程度の第三紀の堆積層となっている(牛伏山など)。
三波川帯の模式地は本山系を流れる三波川、御荷鉾層の模式地は御荷鉾山である。