V období spodního devonu (před 410 – 400 000 000 let) se na území dnešních Rychlebských hor usazovaly písčité, jílovité a vápenaté sedimenty. Tyto horniny byly v průběhu variské (nebo také hercynské) orogeneze (vrásnění) probíhající ve středním devonu až permu před 400 – 330 miliony let za vysokých teplot a tlaků přeměněny (metamorfovány).

Z písčitých sedimentů vznikly:

• křemence (kvarcity nebo také ortokvarcity),
• jílovité sedimenty
• a písčitojílovité břidlice.

Geologie kamenolomu – dolní etáž

Břidlice metamorfovaly na krystalické břidlice (fylity, svory a pararuly) a z vápenatých sedimentů se staly krystalické vápence a dolomity souhrnně označované jako mramory. Mají dlažební nebo zubovitou stavbu a jsou většinou kompaktní. Bývají bělavé nebo různě pestře zbarvené, většinou podle toho, jaké příměsi obsahují. Příměsi bývají zkoncentrovány do různě zbarvených proužků, často detailně zvrásněných.

Podle poměru kalcitu a dolomitu a podle poměru karbonátů a silikátů se rozlišuje celá řada odrůd:

• krystalické vápence,
• dolomitické vápence,
• kalcitické dolomity;
• mramory chudé na příměsi přecházejí až do erlánů chudých na karbonáty apod.

Nejrozšířenější jsou krystalické vápence s dolomitickou příměsí; čisté krystalické vápence jsou poměrně vzácnější, stejně jako čisté dolomity.

Čisté dolomity vznikají častěji přínosem hořčíku do původních vápenců až při metamorfóze než metamorfózou sedimentogenních dolomitů. Minerály, tvořící příměs v mramorech, závisejí na výchozím složení a na stupni metamorfózy. Mramory v asociaci s fylity obsahují často tremolit, křemen, albit, epidot, zoisit, mastek, serpentin, v mramorech v asociaci se svory se vyskytuje tremolit, aktinolit, muskovit, diopsid, v mramorech tvořících vložky v pararulách bývá flogopit, forsterit (který snadno serpentinizuje a vznikají mramory se zelenavými skvrnami serpentinu, tzv. ofikalcity), plagioklas, diopsid, granát, skapolit, spinel, chondrodit aj.

Západně od Vápenné je tektonická šupina epizonálně metamorfovaných hornin (fylitů a krystalických vápenců) skupiny Branné, předpokládaného devonského stáří. Na západě je omezena pokračováním ramzovského nasunutí, na východě jedním ze zlomů okrajového sudetského zlomového systému. Šupina je vklíněna mezi krystalinikum svrchního oddílu a velkovrbenské klenby a žulovský pluton a tvoří tak relikt jihozápadního křídla vidnavské klenby.

Geologie kamenolomu – dolní etáž

Lomy a jeskyně

Krystalické vápence byly v průběhu posledních dvou století intenzivně lomově těženy. V lomových stěnách se hojně naráželo na puklinové krasové prostory s chudou krápníkovou výzdobou.

V roce 1954 bylo výzkumem registrováno 21 jeskynních objektů vesměs v lomových stěnách. Nejdelší byla jeskyně Pec o celkové délce 87 m odkrytá v lomech na pravém břehu potoka Polka, severně od stejnojmenné osady. Známá je rovněž Roušarova jeskyně ve střední části lomu. Největší podzemní sál byl zjištěn v jeskyni Velký dóm v horní části lomu bývalé firmy Neugebauer, západně od nádraží ve Vápenné. Maximální rozměr sálu, v němž je vyvinuta krápníková výzdoba činí 24×14 m.

Roušarova jeskyně

Těžba vápenců pro výrobu vápna ve Vápenné a okolí začala již před rokem 1787, kdy se zde pálilo vápno v polních pecích. Pro kamenickou výrobu je vlivem hustého rozpukání zdejší vápenec nevhodný. Největší lom leží asi 350 m západně a jihozápadně od železniční stanice ve Vápenné. Je to velký opuštěný a zarůstající stěnový, částečně zahloubený etážový lom o velikosti asi 400×150 m, stěna je vysoká cca 25 – 40 m. V lomu vystupuje šedobílý až tmavě šedý strmě páskovaný jemnozrnný krystalický vápenec, který je silně rozpukaný. Místy je patrné výrazné zkrasovění.