洪山区分布地层有古生界砂岩、页岩、灰岩及泥岩;中生界的砂砾岩、砂岩、页岩及泥岩;新生界的粘性土、砂、砂砾石等，志留系页岩常组成背斜轴部，背斜两翼依次为泥盆、石炭、二迭、三迭各岩层。三迭系地层常组成向斜的槽部。由于强烈的南北向压应力作用，形成了东西向的紧密褶皱，并伴随压扭性断裂。在大地构造上位于淮阳山字型构造南孤西翼，主要受控于燕山期构造运动，表现为一系列走向近东西至北西西的线型榴皱，及北西、北西西、北东和近东西的正断层、逆断层及逆掩断层。