晚古生代始於4億年前的泥盆紀初期至2.3億年前的二疊紀末期延續約1.7億年是從海洋向陸地轉化的重要發展階段。早古生代的加里東運動是陸地範圍開始擴大，至晚古生代，特別是從石炭紀到二疊紀，經過海西運動陸地範圍進一步擴大。華北地塊自中晚奧陶世，至留紀，泥盆紀和早石炭世的長期風化剝蝕至晚石炭世時才中心下降接受沉積上石炭統直接覆蓋於奧陶統侵蝕面上。華北地區由於經歷了約1.4億年的風化剝蝕，地形平坦，卻與準平原化。華北地塊古生代成煤期主要時晚石炭世和早二疊時的早期，形成了包括上石炭統太遠組和下二疊統下不山西組的含煤地層，南部還包括下二疊統上不下石合子和上二疊統上石合子組。華北石炭二疊紀煤系時我國重要的含煤地層
構造縫山針地區總體為背斜向斜相間的褶皺構造，就是指岩層岩體在地應力長期作用下形成的岐狀彎曲。褶皺在地殼中分布廣泛，系統各異。規模大小相差懸殊大者延伸幾十至幾百米，小者可在受標本上見到甚至表現為顯微構造。褶皺岩層中的以個彎曲稱為摺曲，他是褶皺構造的基本單位。摺曲的基本形式分為2種即背斜和向斜，背斜世岩層向上的彎拱的曲折核部是老岩層兩側世新岩層且對稱重複出現兩翼岩層傾斜方向一般相反。向斜世岩層向下的彎拱的曲折，核部是新岩層兩側是老岩層且對稱重複出現兩翼岩層傾斜方向一般相對傾斜。紅沙領出的背斜核部為粘土兩翼為石灰岩。縫山針第三個觀察點以及西張莊多為斷層即岩層受地應力的作用後發生破裂，在力的繼續作用下沿破裂面兩側岩塊發生顯著相對位移的斷裂構造。斷層的規模大小不一，其形態和類型繁多分布較廣對煤礦設計和生產都有很大影響根據斷層兩盤相對位移方向分類可分為正斷層，逆斷層和平移斷層。上盤相對下降，下盤相對上升的斷層稱為正斷層。上盤相對下降，下盤相對上升的斷層稱為逆斷層。兩盤岩塊沿水平方向相對平移的斷層稱為平移斷層我們在縫山針和西張莊所見斷層均為正斷層
其他礦石赤鐵礦：完好的晶體少見常呈緻密的塊狀，腎裝結合，結晶的赤鐵礦為鐵黑色至鋼灰色，隱晶的赤鐵礦為暗紅色。半金屬制土塊光澤不透明無節理，摩式硬度5.5~6.5，相對密度4.9~5.3無磁性。
石膏：晶體常為板狀集合塊狀，粒狀，纖維狀，純淨的石膏無色透明含雜質時呈灰黃色，玻璃光澤，節理面呈珍珠光澤有一組完全節理，薄片有撓性。
黃鐵礦：晶體常呈立方體集合體常呈緻密塊狀侵染狀和結合狀顏色為淺銅黃色表面常有黃褐色條紋黑色金屬光澤，不透明，無節理，斷口參差狀,
石英：晶體常呈六方柱狀集合體常呈晶簇狀，緻密塊狀，無色透明著稱為水晶常因含雜質出現不同的色調，晶面金屬光澤斷口油脂光澤，無節理，斷口貝殼狀。
高嶺石：晶體極細小，在電子顯微鏡下呈六方形，鱗片狀，常為疏鬆鱗片狀緻密細粒狀，土狀集合體，質純者白色。常用含雜質而帶各種色嗲，土塊光澤摩式硬度2~2.5，相對硬度2.60~2.63乾燥時有吸水性，遇潮後有可塑性其土塊狀具有粗擦感，易用手捏碎。