Die Schaumbergregion gehört dem Rotliegenden, einer Formation des Perm an. Die Gesteine wurden vor 290 - 250 Mio. Jahren abgelagert. In der Zeit herrschte in dieser Region ein wüstenhaftes Klima. An Schichtgesteinen finden sich hier die Lebacher Schichten, die als Sandsteine und Tone ausgebildet sind. Sie sind im Allgemeinen braun bis beige gefärbt. Darüber folgen die Tholeyer Schichten. Es sind ebenfalls Sandsteine und Arkosen (Sandsteine mit Feldspat) sowie Tone. Hier überwiegt eine rotbraune bis weißrote Farbe. Eingelagert können dunkle Minerale sein, die durch die Abtragung von Bergen und Erhebungen magmatischen Ursprungs freigesetzt wurden.

An der Grenze zwischen Unter- und Oberrotliegendem herrschte unter anderem auch in dieser Region ein reger Vulkanismus, entlang von tief reichenden Sprüngen in der Erdkruste konnte glutflüssiges Magma an die Erdoberfläche dringen. Je nach Beschaffenheit bildeten sich weit reichende Lavadecken oder das Magma blieb in den Sedimenten stecken. Der Schaumberg ist aus einem Magma entstanden, das nicht bis an die Erdoberfläche gelangte. Das Gestein liegt heute, bedingt durch die Abtragung frei und wird als Tholeyit bezeichnet. Umgeben ist dieser Tholeyit ganz von Sedimentgestein der Lebacher Schichten. Innerhalb der vulkanischen Decke konnten sich je nach Zusammensetzung Achate, Jaspis und andere Halbedelsteine bilden.

Der Name Tholeyit rührt von dem etwas abweichenden Mineralbestand gegenüber der Gesteinsunterteilung her, die zum Zeitpunkt der wissenschaftlichen Bearbeitung im vergangenen Jahrhundert bestanden hatte. Um diese Abweichung zu verdeutlichen, wurde das Gestein nach dem ersten Fundort „Tholey“ benannt.

Der Tholeyit ist im Gegensatz zu den ausgestellten Mineralien ein magmatisches Gestein, das aus mehreren Mineralien aufgebaut wird. Er ist entstanden durch Aufdringen von zähflüssigem Magma aus der Tiefe. Dieses Magma gelangte jedoch nicht an die Erdoberfläche, sondern blieb in den bereits vorhandenen Schichten stecken und kühlte ab. Durch Abtragung der überlagernden Gesteine entstand die Kuppe des heutigen Schaumberges. Während der Abkühlungsphase bildeten sich seine Hauptbestandteile Feldspat (50%), Hornblende (30%) und Olivin (9%). Diese Zusammensetzung unterscheidet sich von anderen Gesteinsarten magmatischen Ursprungs. In frischem Zustand zeigt der Tholeyit eine dunkelgrüne bis schwarze Farbe. An der Erdoberfläche verwittert er oft in Form von kugelschaligen Gebilden bis zum völligen Zerfall. Diese Gebilde entstehen durch Umwandlung seiner Bestandteile und geben ihm seine gelbe bis braune Farbe.

Einer der bekanntesten deutschen Experten für diese Fragen, der Meeresgeologe Prof. Anton Eisenhauer von der Universität in Kiel, hat an verschiedenen Stellen des Pazifischen Ozeans bei abenteuerlichen Tauchfahrten die Entstehung des Tholeiits untersucht. Bei einem solchen Einsatz hat er vor einiger Zeit aus 2.500 Meter Tiefe zwei Gesteinsbrocken mitgebracht und dem Historischen Verein für die Erforschung des Schaumberger Landes zur Verfügung gestellt.

Rötel ist ein mit Eisenoxyd durchsetzter Schieferton. Er kommt in den oberen Schichten der Kuseler- und Tholeyer Schichten unserer Heimat vor und war ursprünglich ein zarter bituminöser Schieferton. Die genannten Schichten sind stark Wasser führend. Wasser brachte auch das fein verteilte Eisenoxyd in die tiefer liegenden dünnen Tonschieferlagen. Sie durchsetzten sie mit rotbraunem Eisenoxyd, das die so wertvolle Färbung verursachte. Der Rötel wurde in unserer Region hauptsächlich in der Gemarkung Theley gewonnen.

Der Ursprung dieser Toneisensteine bildet in der Regel eine organische Substanz wie Kot, Krebse, Fische, Amphibien und Pflanzen wie die Zweige der ersten Koniferen (Nadelhölzer). Diese fielen damals in den weichen Schlamm des Meeresbodens, der mit vielen Mineralien des durch Regen angespülten Magmas der permischen Vulkane angereichert war und bildeten dort die Toneisensteine. So wuchs in einem diskusförmigen Toneisenstein z. B. um einen Koprolithen (Kotballen) ein ”Eisenkern” aus Siderit, Eisenkarbonat, der zum Rand des Lebacher Eies hin von immer mehr Ton ersetzt wird. Daher der Name Toneisenstein. Dagegen wurde der volkstümliche Name Lebacher Ei von der geologischen Lebacher Schicht und der Eiform ab geleitet. Außerdem werden die Toneisensteine auch Lebacher Knollen, Toneisensteinknollen, Sideritknollen, Toneisenstein Septarien, Toneisenstein Konkretionen, Toneisenstein Geoden und Sphaersiderite genannt.

Die Mineralien Achat, Jaspis und Karneol spielten für den Menschen seit langem eine wichtige Rolle. Als Halbedelsteine wurden und werden sie auch heute noch zu Schmucksteinen verarbeitet. Entstanden sind diese Mineralien zur Zeit des Oberrot liegenden (Perm 290 - 250 Mio. Jahre). Während dieser Zeit herrschte im Saar- Nahe- Raum ein heftiger Vulkanismus. Entlang von tief reichenden Erdspalten schob sich glutflüssiges Magma bis an die Erdoberfläche und bildete große Lava- Decken. Die Lava enthielt große Mengen an flüchtigen Bestandteilen so zum Beispiel Wasserdampf und andere Gase. Diese Gase waren bestrebt, an die Erdoberfläche zu gelangen. Auf diesem Weg vereinigten sie sich zu Gasblasen und schufen so größere Hohlräume, die als Mandeln und Drusen bezeichnet werden. Weitere Lavaströme enthielten Wasserdampf und darin gelöste Mineralien. Dieser Wasserdampf drang in die Hohlräume ein und die gelösten Mineralien kristallisierten aus.

Der Achat ist chemisch aus Kieselsäure aufgebaut und bildet die bekannteste Quarzvarietät. Sein Name stammt von dem Fluss Achates auf Sizilien. Auf Grund der unterschiedlichen Ausbildung des Chalcedon entstanden schichtige Absätze die als Bänderung zu erkennen sind. Gegen Ende der Bildung des Achats kristallisierten Quarzkristalle aus, die in den noch verbleibenden Hohlraum hineinwachsen konnten.

Der Jaspis ist mineralogisch ein Chalcedon. Er erscheint jedoch im Gegensatz zum Achat undurchsichtig. Durch Beimengungen anderer Minerale (bis 20%) entstehen gelbe, rote oder braune Farben. Die rote Variante wird als Karneol bezeichnet. Das Auftreten von Jaspis ist hauptsächlich an Verkieselungsbereiche des Vulkangesteins gebunden. Auf feinen Klüften können bei vulkanischer Tätigkeit heiße Lösungen zirkulieren. Dadurch erhält der Jaspis eine völlig unregelmäßige Struktur im Gegensatz zum Achat.

Der Hämatit zeigt je nach Bildungstemperatur einen größeren Formenreichtum. Gut auskristallisiert liegt er als Eisenglanz vor, feinkristallin als Roteisen. Die erdige Abart ohne metallischen Charakter ist der als Farbstoff verwendete Rötel. Viel verbreitet ist der Hämatit in dichten Lagen sedimentären Ursprungs. Er tritt aber auch in Gängen und Stöcken auf.

Der Limonit (Brauneisen) ist ein Mineralgemenge, das durch Zersetzung anderer eisenhaltiger Minerale entstanden ist. Neben dem Limonit ist der Hämatit das wichtigste Eisenerz.

Im Gegensatz zu den “Manganknollen” der Tiefsee handelt es sich hier um Bildungen auf dem Kontinent. Die Mangan - Anreicherungen entstanden wahrscheinlich durch Bodenbildung aus den Verwitterungsprodukten des Tholeyits. In einem bestimmten Bodenhorizont wurden oft schwarze Schlieren und Flecken gefunden (ARIKAS, 1971). Eine zweite Möglichkeit bildet die Entstehung in einem Sumpfwaldmileu. Durch Verwitterung der Sumpfvegetation entstehen manganhaltige Lösungen, die in tiefer liegende Bodenhorizonte dringen und dort zur Bildung von so genannten Bohnerzen führen können. Untersuchungen (KOCH, 1980) ergaben, daß das Mangan wahrscheinlich gesamt als Psilomelan vorliegt. Der Reinmangangehalt beträgt etwa 34 % (gew. %).

Es handelt sich hierbei um Holz aus geologisch älterer Zeit, das durch Kieselsäure umgewandelt wurde und durch Chalcedon, Jaspis oder Opal ersetzt wurde. Das versteinerte Holz oder “Kieselholz” zeigt eine deutliche Holzstruktur mit Jahresringen. Es kann faserig, körnig oder amorph (gestaltlos) sein, je nachdem, welches Mineral überwiegt. Die ausgestellten Hölzer sind etwa 260 Millionen Jahre alt und stammen aus den Tholeyer Schichten des Unterrotliegenden. Sie wurden als Äste oder Stämme in diese Ablagerungen eingeschwemmt und dann im Laufe der Zeit zu ihrer heutigen Form umgewandelt.