南庄地區的煤田主要地質構造為石壁背斜，多沿東北或北北東方延伸，長約14公里。東南翼地層比較多緊狹的背斜與向斜，而且被多個縱向斷層所切割；西北翼地層則成一平緩的向斜褶皺

與苗栗縣境的各煤田相同，由中新世（距今2300萬年前至500萬年前）之含煤地層所組成，地質環境與台灣北部煤田區相似，地質構造的發育也大致相同。中新世地層受到來自東南方造山運動的擠壓，形成各種不同型態的褶皺與斷裂。褶皺構造主要包括背斜、向斜與同斜三類構造，其中背斜與煤田的發育，關係最為密切。

地層受地質構造作用影響很大，許多區域會因斷層構造而將煤脈切斷，或因褶皺構造而使煤層彎曲，這些地質現象在在關係著煤礦是否值得開採，或開採工程的難易程度。