地层
来安县境内地层发育较为齐全，除缺失晚元古代早期青白口系沉积外，自中元古代起各时代地层均有发育；但大部被第四纪地层覆盖，出露甚少。地表所见有中元古界、震旦系、奥陶系、白垩系、第三系及第四系；此外，在半塔河丫口勘查石油的钻孔中见到寒武系灰色条带状结晶灰岩。
中元古界
在本县复兴和练子山以北、龙王山以南有所出露，厚度大于2135米，下部为浅灰、灰色变石英角斑岩和变石英角斑质凝灰岩，中部为浅灰绿色变角斑岩和变角斑质凝灰岩，上部为灰白色、浅灰色变石英角斑岩和变石英角斑质凝灰熔岩。
震旦系
在本县舜山以北、练子山以南和平阳水库西南有零星出露，为震旦系晚期沉积。中下部为灰、灰黑、灰黄色砂岩，及千枚岩、泥岩、结晶灰岩、白云质灰岩互层；上部为白云岩、灰质白云岩、白云质灰岩，夹少量粉砂质泥岩。厚度为1602米，含藻类化石。
奥陶系
在本县平阳水库东南侧出露，为奥陶纪早期沉积。岩性为灰色中薄至中厚层状灰岩和白云岩。厚度在300米以上，含鹦鹉螺和腕足类化石。
白垩系
仅上统赤山组有零星出露，分布在本县雷官集以南和东北、独山西北、平阳水库以西与滁县交界处。下部为紫红色块层状砾岩夹同色砂岩；上部为砖红色细砂岩夹棕褐色薄层泥岩、浅棕色砂岩。厚度在300米以上。
第三系
主要分布于县城至施官以北。有上下第三系之分。下第三系(含舜山集组、狗头山组、张山集组)主要为棕色泥岩、砂岩夹砾层，在炮嘴地区底部夹薄层石膏，含双壳类、腹足类、介形类、叶肢类、鱼类、哺乳类及孢粉等化石，厚302米。上第三系(含花果山及桂五组)下部岩性主要为橄榄玄武岩，辉橄玄武岩，并夹厚度不等的碎屑岩层，含凹凸棒石粘土矿、膨润土矿。厚度大于224米。含哺乳类、腹足类及孢粉等化石。
第四系除在本县舜山与杨郢之间出露较少外，几乎广布于县境南北。下部为棕黄、棕红色粉砂质轻粘土；中部为棕黄色粉质轻亚粘土，含铁锰元素，组成二级阶地的标高为40～60米；上部主要由砾石、砂砾石及砂质粘土组成河漫滩一级阶地，标高20～40米，厚度大于15米。
地质构造
来安县内地质构造主要是燕山地壳运动以来生成的北东向凹陷和断裂，县内褶皱微弱，规模小。
褶皱
主要褶皱有黄道山向斜，位于平阳北东，长6公里，宽4公里，大部分被牟山闪长岩体占据，第四系广布，基岩露头零星，仅出露向斜北西部分。由奥陶系上殴村组为核，震旦系灯影组和琅琊山组为翼，地层均向北西倾斜，核部倾角50～60度，翼部72～80度，轴面倾向北西，倾角60度，属倒转向斜。
凹陷
属金湖——来安坳陷西南部分，形成于6500万年前的第三纪。第三系的舜山组和张山集组为凹陷主体，地表最大厚度710米。凹陷沉降中心自西南向东北逐渐迁移加深，第三系增至1000米，呈北东南西向展布，北东宽而深，南西窄而浅，呈向北东开口的簸箕状，凹陷带与隆起之间呈断层接触，属断陷性质凹陷带。
断裂
施官断裂带：位于施官，为本县区段构造的重要组合构造。该断裂带呈北西向展布，长约50公里以上，宽15公里，将滁河大断裂左行错动约7公里。上新世至早更新世大规模的玄武岩即沿此深断裂喷溢。玄武岩中见大量橄榄石团块和晶体。施官断裂带北西向断裂与北东向断裂交叉部位形成阻挡，易发生地震。
牟山逆断层：位于黄道山向斜翼部，平行褶皱轴方向，走向40度，长约4.5公里。断层切穿牟山岩体，断层面倾向北西，倾角80度，沿断层线普遍破碎，见角砾岩和铁矿化、石灰岩重结晶。
石桥子逆断层：位于复兴集北，走向40度，长3公里。断层面倾向北西，倾角 60度。沿断层带分布角砾岩，岩石强烈破碎，挤压明显，岩层小皱曲发育。
相家冲逆断层：位于复兴集北东，走向62度，长2公里，断层面倾向北西。沿断层带分布角砾岩，岩石挤压破碎，震旦系灯影组白云岩被错开100米。
汪营断层：位于复兴集北，走向338度，长3.5公里，切断张八岭变质火山岩，岩石挤压破碎，矿物重结晶，片理发育。
练子山辗转断层：位于复兴集西，呈一北东凸出的弧形。总体走向310度。长1公里，陡山沱组上段直接推复在张八岭组下段之上。断距很大，断层带强烈挤压破碎，断面倾向南西，倾角15度，具飞来峰性质。
岩浆岩
县内岩浆岩较发育，岩性简单，规模较大。全县共有岩体2处，出露面积110平方公里，主要分布于屯仓、平阳等地。
牟山岩体
出露于黄道山向斜核部，呈北东向的椭圆形，北端被第四系掩盖，出露面积约8.5平方公里，侵入于奥陶系上殴冲组之中。经同位素年龄测定，岩体生成于1.45亿年。岩体剥蚀深度较浅，有大量残留顶底及围岩捕掳体。岩体主要为石英闪长玢岩，呈灰白色，中细粒，斑状结构，岩体由长石、黑云母、角闪石和石英组成，岩体与围岩接触带具矽卡岩化和铜矿化。
屯仓岩体
出露于屯仓一带，分布面积大于100平方公里，为一浅成岩基，平面形态近等轴状，侵入于中元古界张八岭变质火山岩和震旦系灯影组灰岩中，大部被第三系玄武岩覆盖，部分被水淹没，露出面积仅15平方公里。经同位素年龄测定，岩体生成于1.33亿年前。岩体主要为斑状角闪二长花岗岩，分相不明显，岩石呈浅肉红色，似斑状结构。由长石、石英、角闪石、黑云母及少量磁铁矿、榍石、磷灰石、锆石组成。
矿藏
凹凸棒石粘土矿
该矿在县境内分布较广，主要矿点有以下五处：
半塔磨盘山矿点：位于县城北东约30公里处。上部矿层赋存于第三系上新统桂五组上段，顶底板均为橄榄玄武岩(或气孔状玄武岩)，底板标高100～110米，矿层西北部为混合粘土。中部(磨盘山——马头山北坡)以凹凸棒石粘土为主，矿层长250～1200米，厚1.43～8.98米。下部矿层赋存于上第三系中新统花果山组顶部，地表未出露，矿层厚6米。已控制矿层分布面积约1.6平方公里，埋深90～105米。远景储量500万吨。
狗头山矿点：位于县城北东15公里处。矿层赋存于上第三系中新统花果山组中，顶板为橄榄玄武岩，底板为砂质泥灰岩和含砾泥岩。矿体长1700米，宽约400米，厚0.7～1.7米。主要矿物成份为凹凸棒、蒙脱石。经踏勘检查，该矿有进一步工作价值。
东龙山矿点：位于县城东20公里处。产于上第三系中新统花果山组上部，地层倾向南或东，倾角5～10度。矿层延长500米，宽300米，厚约1.5米。矿石类型主要有凹凸棒石粘土、蒙脱石凹凸棒石粘土和膨润土三类。估算储量8.4万吨。
武槽坊矿点：位于屯仓北西4公里处，含矿地层为第三系上新统桂五组橄榄玄武岩夹膨润土——凹凸棒石粘土矿层和砖红色泥岩。地层倾角4～10度。矿体呈层状产于桂五组上段，延长400～1000米，宽100～300米，厚1～2米，矿层分布面积1平方公里，出露标高105～145米。矿石类型主要为蒙脱石凹凸棒石粘土。经踏勘检查，该矿点有进一步工作价值。
廖营矿点：位于县城北东16公里，矿层赋存于上第三系上新统黄岗组砂砾岩与尖山组玄武岩间。矿体呈透镜状，倾向南东，倾角10°，断续长150米，厚3米。矿石矿物主要为蒙脱石。
此外，县境西龙山、大山寺，香炉山、馒头山、小红山、长山韩郢、葫芦山等地均有凹凸棒石粘土矿分布。
大理岩
已发现新河乡牟山和舜山乡大庵山两处矿点，估计储量1500万立方米，曾开采。
牟山矿点：矿体由上震旦统灯影组下段白云质灰岩与牟山石英闪长玢岩接触变质而成。矿体呈透镜状，倾向南东，倾角70度，断续长400米，厚4米。大庵山矿点情况不详。
玄武岩分布于本县张山、杨郢、半塔、长山、兴隆等乡。评价产地一处——县城北东约12公里的长山乡卫东，矿层为上第三系上新统桂五组上段橄榄玄武岩。矿体平均厚18.06米，形状简单，控制矿层面积0.0144平方公里。经安徽省三一二地质队地质评价，探明储量73.8万吨，其中工业储量48万吨，已经开采。
造型用砂
在烟陈乡肖官发现一处矿点，位于县城东南30公里处。矿层为第三系红色砂岩，走向北东，倾向北西，分布面积约1平方公里，深30米，估计储量300万吨，已经开采。
锗矿
在县城北12公里练子山发现一处锗矿点，含锗矿物主要为褐铁矿。矿体产于上震旦统陡山沱组上段硅质白云岩、钙质页岩破碎带中。矿化大致呈不规则脉状，沿北东向继续分布，长约100米，据残留铁矿推测脉宽0.5～1米左右。地表铁矿曾开采。
石灰岩
已发现练子山和八石山两处矿点。
练子山矿点：矿层为上震旦统陡山沱组上段含砂质灰岩，矿层倾向南东，倾角24～40度，出露长500米，宽150米。矿石含CaO47.51%，可烧石灰，已被开采利用。
八石山矿点：矿层为奥陶系深灰色致密厚层状石灰岩，矿层倾向南东，分布范围长1500米，宽200米，矿石含CaO39～53%，已经开采。
此外，县境内有分布但未开采的矿产有花岗岩(储量500万立方米)、白云石(储量300万吨)、粉(储量百万吨以上)，砂(储量百万吨以上)，未探明储量或工业价值不大的矿产有钾长石、石墨、水晶、泥煤、玉石、礁宝石、磷、金，铜、钼等。
附：来安县境地质发展简史
元古代(距今17亿年)，来安县境处于浩瀚大海之中。后由于地壳变动，大部露出水面隆起成陆，小部仍没于水中。由于断裂活动加剧，陆地和水下相继发生大规模火山喷发，形成2000米厚的火山堆积。
震旦纪(距今约6亿年)时，县境下沉，海水自西南侵入，全境沦为下扬子海中，水下沉积有1600米厚的沉积岩。震旦纪晚期，滁河断裂产生，全境沉陷。气候由冷转向炎热，大量白云岩沉积形成。
寒武纪(距今约5亿年)时，地壳振荡频繁。县境水下高地隆起，沉积有石灰岩。
奥陶纪(距今约4亿年)末，在一次地壳运动之后，县境上升为陆地，下扬子海水退出，曾于水中沉积的岩层逐渐褶皱为山脉。之后3亿年内，本县一直处于海陆变迁之中。
白垩纪(距今约1亿年)早期，陆地沉陷，湖泊河流广布，沉积有河湖相碎屑岩。
新生代第三纪(距今约7000万年)，为继承性升降运动，南西部抬升，北东部进一步沉降，凹陷沉积中心向北东(今半塔)地区迁移，来安凹陷形成。气候炎热于燥，有薄层石膏生成。该纪晚期，断裂和岩浆活动强烈，长山、西龙山火山喷发，堆积起128米厚的玄武岩。
第四纪(距今约200万年)时，为周期性波动和阶梯上升时期，形成更和缓的凹陷。气候由炎热转冷，发生冰川活动，在今陈大郢附近堆积7米厚的冰缘堆积物。之后，地壳缓慢上升，并趋于稳定，沉积物广泛分布。