［地质演化］
马鞍山市在地质上位于宁芜断陷盆地的南段和中段，广泛分布着中生代陆相火山岩及因火山喷发沉积而成的铁矿床。现今的地质构造和地表形态是在漫长的地质年代中，经历了海洋——隆起成陆——海水入浸——地壳多次升降沉积——火山喷发——断陷侵蚀等复杂的内外应力作用过程才形成的。
大约在4亿年前（早古生代），马鞍山地区是一片汪洋大海。在距今4～3.5亿年间（泥盆纪），海水逐渐后退，成为陆地。但在石炭纪到三叠纪之间（距今3.5～1.8亿年间），地壳沉降，海水再次入侵，陆地为沧海。其间也曾有短期的地壳隆起，地壳升降运动频繁。在距今1.35亿年后（属中生代白垩纪），由于受印支运动影响，该地区地壳活动加剧，先后出现了强烈的火山喷发。火山喷发的整个过程大约持续了3000万年。在燕山运动的中、晚期（距今6000万年后），地壳发生断陷，成为陆相火山盆地。到了新生代的晚第三纪（距今2500万年），该地区又发生局部的火山活动。在第四纪（距今200～300万年）新构造运动中，马鞍山地区因位于长江下游断裂带东岸，受江南古陆影响，地壳出现间歇性升降运动，并且向西岸掀斜下降，使长江河道东岸紧靠丘陵矶石，左岸形成较为开阔的冲积平原。
由于马鞍山地区是一个非严格封闭的断陷构造盆地，有缺口连通长江，发源于皖南山地的水阳江、青弋江也经该洼地注入长江。后由于泥沙淤积，通长江的缺口封淤，大约在第四纪全新世早期（约100～150万年以前），这一地区形成古丹阳湖。古丹阳湖形成初期水深岸陡，范围辽阔，面积达4100平方公里左右，今马鞍山市和当涂县的绝大部分地区为湖水所淹。第四纪全新世中、后期（距今100万年）以后，今芜湖至马鞍山间的地壳略有上升，古丹阳湖逐渐收缩。
［火山喷发］
根据地质勘探及同位素年龄测定，马鞍山地区在中生代的白垩纪（距今1.35亿～7000万年），发生过三期四次集中的火山喷发活动。第一期火山喷发活动，表现为全地区广泛地喷发，时间大约在距今1.26～1.2亿年间，持续约600万年，火山口大约在今当涂县龙泉乡龙王山和马鞍山市向山地区的大黄山。龙王山喷发形成大面积的角闪玄武安山岩、粗安岩及火山碎屑岩；大黄山喷发形成辉石玄武安山岩、粗安岩及火山碎屑岩，这是马鞍山地区铁矿主要的成矿期。第二期火山喷发活动，表现在全地区有强烈的安山质熔岩喷溢及火山碎屑岩喷发，喷发口可能在姑山，喷发时间在距今1.15～1.09亿年间。这次火山活动形成了钟山一姑山铁矿区。第三期火山喷发活动，主要是在市区北部与江宁县交界处的娘娘山，经历了两次喷发。第一次喷发规模较小，溢出粗面岩。第二次喷发规模较大，溢出大量的黝方石响岩和火山碎屑岩。娘娘山喷发的时间大约在距今1.05亿年至9430万年间，并且同时发生铜矿化和金矿化过程。现已探明，娘娘山顶有一个复式中心古火山口遗迹。龙王山、大黄山、姑山、娘娘山4个火山旋回喷发产物的总厚度约2500余米，覆盖面达1500平方公里。每一个旋回都以强烈或较强烈的爆发开始，以较宁静的溢流活动结束。
新生代晚第三纪末（距今约2200万年），在今当涂县新市乡南釜山曾发生过一次小规模的火山活动。现在的釜山为一孤立出露的火山锥，就是那次火山喷发活动的产物。
［地层分布］
马鞍山地区中生代火山岩系综合地层的垂直分布，一般在上部地表以下0～100米内，分布着全新统的棕红、棕黄、黄褐色细砂层粘土、砂砾岩，往下依次分别为：上白垩统娘娘山组，其上部是黝方石响岩质熔结角砾岩、熔结凝灰岩及黝方石响岩，厚度约650米；其下部是假白榴石响岩、集块岩和火山角砾岩、夹凝灰岩及角砾凝灰岩，局部见粗石岩、粗安岩等，厚度约230米。下白垩统至上侏罗统的姑山组，其上部是安山质熔岩、火山角砾岩，其间夹火山沉积岩薄层，厚度约185米；其下部是紫红色粉砂岩、闪长纷岩及铁矿砾石，厚度约102米。大黄山组，其中上部为粗安岩、粗面岩类的熔岩及火山碎屑岩，下部为安山岩类，总厚度约1000～2000米。龙王山组，由安山岩、粗安山及其火山碎屑岩组成，厚度约603～875米。