佐賀関南部から宮崎県境にいたる地質は、西南外帯特有の帯状配列で、秩父帯、四万十帯などの古い地層が分布しています。またこれらの他に、祖母・阿蘇系の火山噴出物が表面を覆う形態を成しています。これらの地層は地質学的には下記のような名称で分類されています。

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�@秩父帯古生層：臼杵・津久見・佐伯市に広く分布。津久見の石灰岩、チャート、粘板岩、硬砂岩など。
�A秩父帯中生層：臼杵市、三重町を中心に点在する
�B四万十帯中生層：砂岩、頁岩を主体にいくつかの地層に分類される
�C祖母・傾山の火山岩類：安山岩系の火山岩を主体
�D阿蘇火山の噴出物：火山灰〜溶結凝灰岩が分布。