柞水县地质在经历了侏罗纪和白垩纪之后,承受地壳运动的岩层或岩石,在地壳运动力的作用下,多次发生变形变位。在商洛地区区域地质中属于柞水至山阳小区。这个小区北与洛南至商县小区为邻;南与镇安至竹林关小区接壤;北以杨斜至商南断裂为界;南以凤镇至牛耳川至竹林关断裂为界。区内地层主要以中、上泥盆统和下石炭统为主,分布广泛,并以复理石沉积为特点,最厚达8000余米。主要为各种片岩、板岩、大理岩、角岩、结晶灰岩、石英砂岩,岩性复杂。中、新生界地层为陆相堆积,零星分布。岩浆活动以燕山期为主,与成矿关系密切。
柞水地质构造以秦岭地槽的东秦岭褶皱系为基本特征。北临华北准地台南缘的商渭台缘褶皱带;南临加里东褶皱带。正处于背斜和向斜中间。它们之间,以营盘至九间房复活断裂和小岭至凤镇至柴庄断裂相隔,地处东秦岭褶皱系的华力西褶皱带,即位于营盘至九间房复活断裂以南,小岭—凤镇—柴庄复活断裂以北的地区,基本上与中、上泥盆统和下石炭统地层分布相吻合,并以复理石为特征,最厚的秦岭南麓地区约达8300多米。震旦、寒武、奥陶系地层,在县境北部和南部零星出露,以碳酸岩沉积为主,中、新生代为陆相堆积,零星分布。
火成岩见于营盘、迷魂阵、九华山和县城附近,多系中生代侏罗纪花岗岩,沿北西向断裂分布,与县内矽卡岩型铜矿和多金属矿生成有密切关系。在上泥盆统与下石炭统地层中有大型沉积铁矿。
县境断裂发育,呈北西西向延伸,主要有营盘至九间房复活断裂,长约80公里,破碎带宽50~200米,切穿了震旦亚界到第三系地层,沿断裂带有泥盆纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪的侵入岩分布,为一正断层。从断层两侧不同时代地层接触关系和超基性岩分布看,充分说明该断层规模大,形成早(早古生代)、活动强。小岭—凤镇—柴庄复活断裂,呈东西向延展,造成南北部沉积岩相的差异和小规模的老第三纪红盆的生成,同时也控制着许多小岩体及伴生矿产,显然是一个长期活动的深断裂,与之有联系的次一级羽状支断裂发育。该深断裂为一向北倾斜的逆断层,切穿了震旦亚界到第三系地层,沿断裂带有板板山侏罗纪花岗岩。
柞水地质还包括镇安复向斜中的凤镇至塔寺背斜和冷水沟至大坪背斜。
在下元古代吕梁运动后,太华隆起就一直处于上升为陆不断剥蚀阶段,经过震旦纪下统的蓟县运动,柞水地质开始分离解体。在震旦纪,除太华隆起外,南部的秦岭地槽处于下沉阶段,广泛受到海侵。海侵后,下沉更为强烈,形成一套槽形沉积。
早寒武世加里东褶皱带,虽仍处于下沉阶段,但经加里东运动后,下沉幅度和范围都远不如震旦纪。奥陶纪末,因受加里东运动的影响,海水全部退出加里东褶皱带,从此结束了柞水的海侵历史。
柞水地质的发展自震旦纪为海侵以来,经加里东、华力西和印支运动,自北而南分段结束了海侵历史,在褶皱和断裂作用下相继隆起为陆。沧海桑田的巨变十分强烈而复杂,主要原因是由于地球内部应力的变化而发生发展的,伴随不同时代的地壳运动又有各种火成岩的侵入,形成各种类型矿产。
自三叠纪末期经印支运动,改变了秦岭的面貌,使秦岭整体上升,秦岭地槽历史也告结束。燕山运动时期,地壳的发展又发生质的变化,除承继早期的北西西或东西向断裂形成一些断陷盆地外,北东向断裂也很发育,沿断裂弱带有大规模的花岗岩、花岗斑岩、闪长岩侵入。经燕山运动后,地表构造骨架基本形成。
第三纪的喜马拉雅山运动,使柞水承继性的又重新发生断块分异运动,在山间形成红色小盆地,堆积了以红色沙砾岩、粘土互层的陆屑沉积。第三系红层堆积,反映了当时高温湿热的气候特点。
第四纪以来的新构造运动,地壳又发生错断分异上升运动。第三系红层发生错断和褶曲,第三纪的红盆亦随地体上升,并受到河流切割,间歇性掀升伴随河流的下切,普遍沿大河形成三级或四级阶地以及基岩峡谷内叠嵌套结构。有史以来的地震记载,亦说明柞水地壳在现代历史时期,仍处于相对上升的活动阶段,地貌形态表现为高山叠嶂、峡谷深邃的特色。