Das Mittelgebirge der Frankenalb wird aus einer vollständige Abfolge von den Keuper-Sandsteinen über die Tone und Sandsteine des Unteren und Mittleren Jura bis zu den Kalken und Dolomiten des Oberen Jura aufgebaut. Die von Alexander von HUMBOLDT aufgestellte Jura-Formation gliedert sich in Deutschland in drei Abteilungen: Einen Unteren oder Schwarzjura (= Lias), einen Mittleren oder Braunjura (= Dogger) und einen Oberen oder Weißjura (= Malm): Diese Benennungen beziehen sich auf die in den drei Abteilungen vorherrschenden Gesteinsfarben. Der Weißjura ist die klassische "Formation" der Kalke und Dolomite.
Verkarstung und Höhlenbildung prägen heute in eindrucksvoller Form die Malm-Landschaft. In der Frankenalb reichen die verkarsteten Gesteine von den hellen Mergelkalken des untersten Malm alpha bis zu den Riffdolomiten des Malm zeta. Sedimentiert wurden diese mächtigen Kalk- und Mergelfolgen am Grund eines flachen und warmen Schelfmeeres, das während des Malms Süddeutschland bedeckte. Neben den geschichteten, Ammoniten und Saurierreste führenden Kalken und Mergeln wuchsen auf Schwellen am Meeresboden Kalkschwämme, die im Lauf der Jahrmillionen große Schwammriffe mit Algenkrusten bildeten.
In der Nördlichen Frankenalb setzen die Malmschichten über dem Ornatenton
des Obersten Dogger mit den an der Basis dunklen, glaukonitischen, sandigen Mergelkalken
des Malm alpha ("Untere Mergelkalke") ein.
Darüber folgen die geringmächtigen hellen Glaukonitkalke und -mergel an der Basis des Malm beta, die über die ganze Alb hin verfolgbar sind. Über diesen stehen mit steilem Anstieg die harten, rund 15 bis 30 Meter mächtigen hellen Werkkalke des Malm beta an.
Im Hangenden folgen die bis 30 Meter mächtigen, etwas weicheren, glaukonitischen Mergel und Kalke des Malm gamma ("Obere Mergelkalke"). Meist setzt jedoch in den untersten Partien des Malm gamma die Fazies des Frankendolomits ein, welche -- je nach vertikaler Erstreckung -- die gesamte Schichtenfolge bis zum Malm epsilon/zeta vertreten kann. Diese oberen Bereiche der Malmschichten -- vor allem die Riffkalke -- waren wahrscheinlich schon während des obersten Jura durch Zufuhr von Magnesium in Dolomite (die sog. Frankendolomite) umgewandelt worden. Heute bauen die mächtigen Riffdolomite zusammen mit den tafelbankigen Dolomiten die charakteristische Kuppenlandschaft des Albhochlandes auf. Die meist feinkristallinen, grauen Gesteine sind infolge sekundärer Dolomitisierung aus Riff- und Riffschuttkalken entstanden, wobei das Mischungsverhältnis von Kalzium- zu Magnesiumkarbonat stark variieren kann, was sich auch in der Verwitterungsresistenz dieser Gesteine auswirkt (TILLMANN & TREIBS 1967). Obwohl die Lösungsfähigkeit von Dolomiten nur etwa ein Drittel der von Kalken entspricht, zeigen sich die Frankendolomite doch als sehr verkarstungsfähige Gesteine.
In der Unterkreide wurde Süddeutschland tektonisch gehoben. Das Gebiet wurde Festland und es kam im Bereich der Malmtafel unter feuchttropischen Klimaverhältnissen zur Ausbildung des typischen Kegelkarstes. Die Malmschichten wurde sehr stark verkarstet und abgetragen. So entstand in der heutigen Frankenalb bereits Ende Malm bis Oberturon ein ausgeprägtes Karstrelief mit Kesseltälern und Dolinen; hierbei bildete sich ein großer Teil der heute sichtbaren Karsterscheinungen. Damals entstanden bereits die Poljen wie jene von Königstein/Opf. sowie ausgedehnte, tief in den Untergrund hinabreichende Höhlensysteme. Die meisten Höhlen der Alb wurden damals bereits angelegt und auch die meisten Hohlraumsysteme, denen die heutigen Karstwässer folgen und die sowohl die Trockental- als auch die Dolinenbildung steuern, gehen auf diese erste Verkarstungsphase zurück.
Diese Karstlandschaft wurde vom Oberturon ab mit mächtigen Sand- und Tonsedimenten bedeckt: Mit dem Beginn der Oberkreide hatten Meereseinbrüche aus dem Ostalpen/Karpathenraum nach Ostbayern eingesetzt. Das Unterkreide-Karstrelief wurde durch die Oberkreide-Sedimente vollständig verschüttet. Der erste Meeresvorstoß im Untercenoman folgte wahrscheinlich einer nur schmalen Erosionsfurche längs der Pfahlzone und drang bis in die Gebiete der heutigen Mittleren und Nördlichen Oberfalz, vielleicht sogar bis nach Hollfeld vor. In diesen Sedimenten bildete sich unter anderem auch die "Erzformation" (TILLMANN 1954).
Die oberkreidezeitlichen Schichten beginnen im Liegenden mit der untercenomanen Erzformation, die in den Haupt-Erztrögen in -- stark schwankenden -- Mächtigkeiten von 0,1 m bis über 60 m erhalten geblieben ist. Die Erzformation selbst erweist sich in ihrer petrographischen Zusammensetzung sowohl in horizontaler als auch vertikaler Erstreckung als sehr heterogen. Neben den Eisenerzen wird sie aus Tonen und feinkörnigen Sanden, Malmkalk- und Malmdolomit-Bruchstücken sowie aus Hornsteingeröll-Lagen aufgebaut.
Die Eisenerze liegen als flachlinsige, kissen- bis stockartige Gebilde unterschiedlicher Dimensionen vor. Wirtschaftliche Bedeutung erlangten die Kreideablagerungen durch die Erzvorkommen von Auerbach/Opf. sowie (bis in die erste Hälfte des 20. Jahrhunderts) durch die Gewinnung von Farberden.
