Um die markante Erhebung des Schaumbergs sind vor allem Schichtfolgen der Erdzeitalter Perm und Karbon aufgeschlossen. Ein bestimmender Bildungsmechanismus vieler Gesteine ist der Vulkanismus, der sich während des Perms in der Region ereignete. Der Schaumberg ist aufgrund seiner Dominanz ein eindrucksvolles Zeugnis dieser vulkanischen Vergangenheit. Hier findet sich auch der nach dem Ort Tholey benannte Tholeyit, eine ortstypische Basaltvarietät. In der Region gibt es aber auch eine große Anzahl sogenannter magmatischer Staukuppen – Vulkane, die nicht zum Ausbruch kamen, aber hartes Gestein erzeugten, als ihr Magma oberflächennah abkühlte. Die härteren Magmatitkuppen bildeten eine Hügellandschaft. Im Raum von Nohfelden kam es hingegen zu explosivem Vulkanismus mit ausgeprägten vulkanitischen Ablagerungen. Hierbei wurde das „Nohfelder Rhyolithmassiv“ gebildet, geprägt durch vulkanische Aschen, die sich zu Rhyolith verfestigten.
Überall dort, wo vulkanische Aktivität vorherrschte, konnten sich Halbedelsteine bilden. Zu nennen sind hier besonders Achat und Jaspis. Sie finden sich in ehemaligen Gasblasen innerhalb der Schmelze. In diesen Hohlräumen fällten die in Gas und Schmelze enthaltenen Minerale aus.
Im Oberrotliegenden des Perm folgte auf die vulkanische Aktivität eine Ablagerungsphase von Sanden und Kiesen, hauptsächlich unter ariden, also heiß-trockenen Klimabedingungen. Typisch sind hier rote Sedimente, die durch das Eisenoxid Hämatit gefärbt sind. Als lokale Besonderheit bildete sich ein Ton-Hämatit-Gemisch, Rötel genannt. Dieses wird als Färbe- und Zeichenmittel geschätzt.