Las rocas más antiguas consisten de calizas de probable edad paleozoica (P(?)Cz), bastante alteradas y deformadas. Afloran únicamente en los alrededores del poblado Río Chico, en la porción centro-sur de la carta. El Triásico superior está representado por una alternancia de lutita y arenisca (TRsLu-Ar) con mantos de carbón, la cual se ha reconocido como Formación Santa Clara del Grupo Barranca, cuya edad ha sido asignada al Cárnico mediante plantas fósiles. Los afloramientos de esta unidad se restringen hacia la parte norte de la carta en la localidad del arroyo La Nopalera. Ambas unidades presentan metamorfismo de contacto originado por la intrusion del Batolito Laramide.
Sobreyaciendo discordantemente a las unidades anteriores, aflora un paquete de rocas volcánicas, que se han diferenciado en tres miembros principales: una unidad volcanosedimentaria constituida de andesitas y areniscas (KsA-Ar), de edad Cretácico superior; le sobreyacen concordantemente derrames de andesita y tobas andesíticas (KsA-TA), de la misma edad. Los afloramientos de estas unidades se distribuyen ampliamente en la carta; parte de esta secuencia volcanosedimentaria, ha sido motivo de estudio por diferentes investigadores, destacando los de McDowell y colaboradores (1999), determinando edades de 72.5 a 69.7 Ma; sobreyacen de manera discordante flujos de rocas dacíticas y tobas dacíticas (TpaDa-TDa) de edad Paleoceno. Por lo anterior, dicha secuencia ha sido correlacionada con la Formación Tarahumara (Wilson y Rocha, 1946).
Las rocas antes descritas, están intrusionadas por el Batolito Laramide, compuesto por granodioritas y cuarzomonzonitas (KsTpaGd-qMz) principalmente, de edad Cretácico superior-Paleoceno, y por granitos (Te(?)Gr), pórfidos dacíticos y cuarzomonzoníticos (TePDa y TePqMz), de edad Eoceno. Cubriendo discordantemente a las rocas anteriores, afloran riolitas y tobas riolíticas (ToR-TR), así como basaltos y andesitas (ToA-B) de edad Oligoceno. Sobreyaciendo discordantemente a las unidades anteriores, se encuentra una secuencia de conglomerados y areniscas (TmCgp-Ar), intercaladas con abundantes derrames de basalto y andesitas (TmB-A) de edad Mioceno, que se han denominado Formación Báucarit; esta secuencia aflora principalmente en las porciones noroeste, sur y sureste de la carta, le sobreyace discordantemente un paquete de ignimbritas (TmIg) correspondientes a la Formación Lista Blanca. Cubriendo discordantemente a la secuencia anterior, afloran gravas y arenas (Qptgv-ar) de edad Pleistoceno. Por último se presentan sedimentos detríticos continentales como producto de la erosión, depositados en las márgenes de los ríos y arroyos, representados por limos y arenas (Qholm-ar), limos (Qholm) y aluvión (Qhoal).
En las rocas paleozoicas y triásicas de la Formación Santa Clara, se observan pliegues a escala del afloramiento, cuyos ejes presentan un rumbo NW y una vergencia al NE. Con la interpretación de imágenes de satélite, se ha podido definir una serie de lineamientos y curvilineamientos de escala regional, registrándose dos direcciones preferenciales de lineamientos, uno de rumbo N-NW y otro con dirección NE; el primero corresponde al evento distensivo ocurrido durante la fase conocida como Sierras y Cuencas, caracterizado por la apertura de grandes fosas con pilares asociados; el segundo corresponde a fallas y fracturas más recientes que en algunos puntos cortan y desplazan a las estructuras anteriores, muchas de estas fallas representan límites de bloques tectónicos basculados. Otras estructuras son las fallas de bajo ángulo, que por efectos de gravedad presentan desplazamientos importantes, manifestándose como contactos tectónicos entre el Batolito Laramide y la secuencia volcánica Cretácico- Terciaria. Los curvilineamientos se atribuyen probablemente a manifestaciones relacionadas con las cúpulas tanto de los granitos como de cuerpos subvolcánicos sepultados, que tienen fuertes implicaciones en el área de la carta.
En cuanto a los yacimientos minerales, se definieron cuatro zonas mineralizadas que son: La Dura, Río Chico, Mesa de Galindo y La Nopalera, y dos áreas mineralizadas denominadas Cuatro Hermanos y El Obispo.
La zona mineralizada La Dura, se localiza en la porción central de la carta, en ella se concentra la mayor cantidad de yacimientos minerales. Se caracteriza por contener estructuras vetiformes, diseminados, brechas y zonas de placer. La mayoría de estos depósitos se encajonan en andesitas y tobas andesíticas (KsA-TA), y rocas granodioríticas y cuarzomonzoníticas (KsTpaGd-qMz). Las vetas alojan mineralización de Au, Ag, Pb, y Zn principalmente, cuyos rumbos preferenciales son al NW y NE con inclinaciones al SW, NW y SE respectivamente. Dentro del sistema NE, destacan las minas La Dura, La Cubana y la Prieta entre otras. La mina La Dura, que es la más importante dentro de la carta, actualmente se encuentra inundada y abandonada. Los valores de una muestra sobre estructura mineralizada son de 2.5 g/t de Au, 6,600 g/t de Ag, 8.5% de Pb y 1.77% de Cu. Inversionistas extranjeros trataron de extraer el agua de su interior y rehabilitar sus instalaciones, mas no fue posible, ya que prácticamente varias galerías están situadas bajo el cauce del río Yaqui. La información disponible es muy escasa, pero se sabe que el yacimiento consiste de vetas con espesores de 1 m, con importantes valores de Ag en sulfuros, con una relación de 1 g de Au por 800 g de Ag por tonelada.
La zona mineralizada Río Chico está localizada en la porción sur de la carta. La roca encajonante es similar a la de la zona anterior, la mineralización está alojada en estructuras vetiformes y consiste de Au, Ag, Cu y Pb; su patrón estructural predominante tiene un rumbo NW-SE y una inclinación variable al NE y SW. En esta zona las minas más importantes son: El Chino, La Cumbre y Dios Padre entre otras. Los valores promedio de acuerdo con el muestreo realizado, son de 0.07 g/t de Au, 8.6 g/t de Ag, 0.24% de Cu y 0.06% de Pb.
La zona mineralizada Mesa de Galindo se localiza en la porción este central de la carta. La mineralización es de Au, Ag, Cu y Pb, alojada en estructuras vetiformes y brechas encajonadas en andesitas y tobas andesíticas (KsA-TA) de la Formación Tarahumara. Las brechas son de origen hidrotermal con fragmentos de andesitas con cementante de óxidos de fierro y en ocasiones turmalina y cuarzo. Las manifestaciones de mineralización coinciden con franjas de alteración de zonas brechadas, confinadas por fallas y fracturas de rumbos N40° a 70°E. De acuerdo a estudios realizados en esta zona, se cree que en las áreas brechadas la mineralización es de enriquecimiento supergénico y probablemente se encuentra en forma de lentes aislados asociados a una estructura mineralizada, no siendo muy factible la continuidad a profundidad de la zona de enriquecimiento; algunos autores han clasificado esta mineralización como de tipo pórfido cuprífero, cuyo agente mineralizante puede ser el pórfido cuarzomonzonítico. En la mina abandonada La Cocinera Blanca las obras principales están representadas por un tajo abierto, las dimensiones aflorantes del cuerpo mineralizado son aproximadamente de 80 x 40 m, estando confinado por fallas y fracturas de rumbo NE70°W. En trabajos anteriores los resultados más importantes del muestreo realizado fueron en la mina La Uvalama, donde alcanzan un valor promedio de 492 g/t de Ag.
La zona mineralizada La Nopalera se localiza en la parte norte de la carta, donde se ubican las minas El Brasil, El Brasil 2 y La Nopalera; la mineralización consiste de mantos de carbón, encajonados en lutitas y areniscas del Triásico superior, correspondientes a la Formación Santa Clara. Las estructuras mineralizadas presentan un rumbo preferencial de NE a NW con inclinaciones al NW, SE y SW respectivamente. Del muestreo realizado se obtuvieron valores de carbón fijo de 16.07% a 50.14%.
El área mineralizada Cuatro Hermanos se localiza en la porción oeste de la carta. Se caracteriza por contener depósitos de tipo pórfido cuprífero y vetas con valores de oro y plata. La mineralización se aloja en andesitas y tobas andesíticas (KsA-TA), asociada en ocasiones a cúpulas de pórfidos cuarzomonzoníticos (TePqMz) en forma de troncos, tal es el caso del prospecto de tipo pórfido cuprífero 4 Hermanos, el cual contiene valores regulares de 0.14% de Cu y 0.21% de Mo. En este prospecto se han reconocido algunas brechas de forma muy irregular con dimensiones de 660 a 800 m en su eje mayor y de 50 m a 60 m en el eje menor, sus fragmentos son angulares a subangulares de composición riolítica, parcialmente cementados por cuarzo y limonita, la mineralización en superficie no es muy conspicua, se observa abundante limonita y carbonatos de cobre, y una fuerte alteración óxido-sericítica, cuya manifestación presenta una orientación E-W. Dentro del mismo ambiente geológico se encuentra la mina Cuba que consiste en una veta de rumbo N20°E con inclinación de 30° al NW, sus valores son erráticos de 0.2 a 0.4 g/t de Au, de 10 a 125 g/t de Ag y de 0.11 a 0.59% de Pb.
El área mineralizada El Obispo se localiza hacia la porción noroeste de la carta. Aquí se tienen estructuras brechoides con contenidos de Au y Ag en forma diseminada, tal es el caso de la mina La Veladora, encajonada en andesitas y areniscas (KsA-Ar) de la Formación Tarahumara. Los valores del muestreo fueron muy bajos, en dos muestras el valor promedio es de 0.025 g/t de Au, 8 g/t de Ag, 67 ppm de Pb y 32 ppm de Zn; sin embargo, existen grandes zonas de oxidación que podrían contener algún tipo de mineralización de interés económico.
De acuerdo con las características geológico-mineras, se considera que gran potencial es la secuencia volcanosedimentaria de la Formación Tarahumara, ya que en ella se localizan la mayoría de las minas y prospectos, por lo que se considera altamente prospectiva por metales preciosos y base, todas las zonas donde aflora esta secuencia; considerando como guía las zonas de alteración, algunas de las cuales, según el muestreo realizado presentan anomalías de interés. También se tienen depósitos de oro de placer en los cursos actuales del río Yaqui y en algunos de sus afluentes.