属相山山脉，系古生代构造带。后经长期侵蚀，山地被夷平，形成薄层沉积物掩覆的侵蚀平原。在250万年前开始的新构造运动中，县境为缓升降交替区，大部分地区沉陷，少数地区相对隆升，构成以闸河为界的东西两列褶皱：西列凤凰山背斜，位于县境中部，南起相山（海拔342.8米），北行经方山（海拔249.1米）、黄山（216米）、程蒋山（242米），过瓦子口，东北向至虎山（177米）、五洞山（247.5米）、灵山（290米）、老虎山（201米）、岱山、圣泉山（227米）、凤凰山（252米）、义安山（262米），至江苏铜山县境，绵延31公里；东列为皇藏峪复背斜，位于县境东南隅，由于有两条向上隆起的褶皱，形成两列山丘，西列南起双顶山（211米）、龙草峪（238米），东北行经狼窝山（299米）、黑石块（111.3米）、马鞍山（273米）、萝卜山（274米）、官山（395米）、凤山（211米）、寨山（322米）、黄包顶（365.2米）、泰山（116米）、大龙暴峪（291米）、锦屏山（271米）、较山（232米）、轿顶山（249米）、青龙山（85米）、孤山（137米）、八角山（132米）、黑老山（152.9米）、凤凰山（136米）、蓬莱山（81米）、白虎山（146米）、两瓣山（233.3米）、小磨山（153米），至铜山县境，绵延27公里；东列南起马山（307.9米）、长山套（278米），北行至歪头山（260.1米）、独山（231米）、鹰嘴山（266.5米）龙虎峪、大顶山（392米）、皇藏峪、大虎山（294米）、龙王山（358米）、老鹰窝（322米）、天门山（284米）、乌牛山（285米）、秤砣山（297.9米）、黄山（248.4米）、大方山（231米）、小方山（134米）、茶山（157米）、马山头（227米）、龙头山（172米）、纱帽山（238.9米），至铜山县境，绵延29公里。两列山丘皆为北东——南西走向，山区总面积为487.549平方公里。
低山岩层以古生代之结晶灰岩、页岩和海西期石英班岩组成。