I terreni affioranti nell’area sono legati alla storia del corrugamento della Catena appenninica ( Paleozoico-Quaternario).
Durante il Mesozoico e parte del Terziario, per processi crostali distensivi si manifestarono strutture longitudinali, ribassate e sollevate (Graben e Horst).
Da ovest verso est, sono riconoscibili vari bacini di sedimentazione denominati “Domini”: Ligure, Australpino e Toscano.
Nel Cretaceo inferiore si verificò la fase di chiusura dell’oceano ligure-piemontese e la successiva collisione continentale dell’Africa contro l’Europa. I depositi sedimentari dei vari Domini subirono un accavallamento costituendo l’odierna ossatura della Catena appenninica.
Nel Tortoniano i Graben divennero bacini lacustri o marini, mentre gli Horst costituirono delle dorsali.
Dal Miocene superiore al Quaternario una serie di ingressioni e regressioni marine permisero la sedimentazione dei terreni neogenici.
Al termine di queste vicende si pone l’attività del vulcano, riferita ad un’età variabile tra 400.000 e 180.000 anni fa.
L’Amiata è caratterizzato da una serie di faglie con direzione variabile, disposte tutto attorno alla sommità del vulcano, tipiche del collasso calderico. Altre fratture sono disposte in direzione ENE – WSW e sono interpretate come le probabili zone di emissione dei magmi.
L’evoluzione paleogeografica descritta, tramite l’affioramento delle formazioni geologiche, è riconoscibile anche nella ristretta area amiatina.
Il complesso dei terreni di facies Toscana affiora in corrispondenza di Poggio Zoccolino e del M. Labbro ed è rappresentato dalla seguente serie di formazioni:
-formazione anidritica (età: Norico – Retico),
-calcare massiccio (età: Lias Inferiore),
-calcare rosso ammonitico (età: Sinemuriano),
-calcare selcifero (età: Lias Medio Superiore),
-marne a posidonomya (età: Dogger),
-diaspri (età: Giurassico Superiore),
-maiolica (età: Cretaceo Inferiore),
-scaglia rossa toscana (età: Cretaceo Superiore – Oligocene Inferiore),
-membro delle calcareniti a nummuliti (età: Eocene Medio).
Il complesso alloctono dei terreni di facies Ligure affiora tutto all’intorno del rilievo montuoso dell’Amiata ed è costituito dal gruppo dell’Alberese – Pietraforte (età: Cretaceo – Eocene).
Questi terreni, nella terminologia di miniera, sono così descritti:
-scisti policromi,
-sottonummulitico, nummulitico o bancone,
-sopranummulitico,
-argille verdi.
I sedimenti pliocenici del complesso Neoautoctono (argille, sabbie, conglomerati e calcari organogeni) formano il riempimento della fossa tettonica (in direzione N-S) del “Graben” di Radicofani.
L’età del M. Amiata è stata riferita, attraverso il metodo K/Ar, a 0,43 milioni di anni (Barberi et al., 1961) altre analisi invece (Bigazzi et al., 1981), sempre con la stessa metodologia, hanno valutato un’età di circa 0,21 / 0,28 milioni di anni. Il Monte Amiata è suddivisibile in quattro diversi complessi distinguibili sia per modalità e cronologia di messa in posto, che per la natura dei prodotti:
-lave riodacitiche basali che costituiscono la base della struttura vulcanica;
-domi lavici riodacitici rappresentati da sei cupole di ristagno in corrispondenza della frattura che da Poggio Pinzi arriva fino alla Vetta;
-colate di lava acida a composizione riodacitica: delle tre presenti la più imponente parte dall Corno di Bellaria per raggiungere la sua ampiezza massima di circa 4,5 Km in prossimità della loc. Faggia e Quaranta;
– colate di lava a composizione latitica.- lave riodacitiche basali che costituiscono la base della struttura vulcanica;
– domi lavici riodacitici rappresentati da sei cupole di ristagno in corrispondenza della frattura che da Poggio Pinzi arriva fino alla Vetta;
– colate di lava acida a composizione riodacitica: delle tre presenti la più imponente parte dal Corno di Bellaria per raggiungere la sua ampiezza massima di circa 4,5 km in prossimità della località Faggia e Quaranta;
– colate di lava a composizione latitica.