方山因五百万年前的火山活动而形成，现有石质多为第三纪杏状玄武岩和火山角砾岩。在方山的众多地段特别是山顶，有大量的火山地貌景观，形成方山与周边其它山地的最主要区别。
上有两层玄武岩覆盖，下面一层紧紧覆盖在第三纪中新世洞玄观组砂砾层上，厚度约54米，这是第一次喷发的玄武岩。这层玄武岩上面是一些碎屑的沉积物，这表明火山喷发处于间歇的时期。再上又为一层玄武岩覆盖，即第二次喷发时堆积起来的。此后数百万年来就一直没有再喷发过。
方山火山锥的基底是白垩系上统的赤山组砂岩和第三系中新统洞玄观组砂砾层（该层曾发现安琪马化石）。构成火山锥的岩石，实际上包括了第三系上新统下方山玄武岩和上方山玄武岩以及介于其间的火山砂岩和包括在上方山玄武岩中的辉绿岩岩颈与玄武岩岩墙。其中下方山玄武岩仅见于方山东南，其底部为厚约2米的火山集块岩和火山角砾岩，与洞玄观组呈假整合接触。火山砂岩呈环山分布，以山的南坡和西北坡冲沟内出露最好，山的西坡由于植被覆盖未见露头，厚度不均匀，变化在5米（南坡）和30米（西北坡）之间。上方山玄武岩是方山火山锥的主体，由火山碎屑锥和复式岩被两部分组成。方山火山作用的晚期，形成岩颈相辉绿岩，它不规则地贯入火山碎屑锥中，基本上是火山通道内的充填物。火山作用最晚期的产物是环状玄武岩岩墙和不规则的暗色辉绿岩小侵入体，其中环状岩墙，主要侵入于火山碎屑锥中，在方山的东部和东北部（老石龙池东北侧）最发育，它呈环状分布，数目众多。
