Les carrières de Caunes-Minervois exploitent (ou exploitaient) les calcaires métamorphiques du Dévonien, d'aspect chatoyant et coloré en rouge incarnat, oeil de perdrix et turquin. L'ensemble de ces formations constitue une partie de la nappe du Minervois, une des nappes de charriage du versant Sud de la Montagne Noire. Les carrières se situent dans la Formation des calcaires de Caunes-Minervois, marbres à Stromatactis dits « Languedoc » de l'Emsien-Eifélien et dans la Formation des calcaires «griottes » du Famennien. La Formation de Caunes débute par des termes gris à rosés à lits de calcschistes et passent rapidement au faciès marbrier constitué par des calcaires rosés à Stromatactis et à polypiers. Les Stromatactis forment des rubans gris-blanc de calcite résultant du remplissage des vides dûs à la décomposition des débris récifaux et à des remaniements liés aux courants de fond (Flajs & Hüssner, 1993). Ces calcaires se seraient déposés dans un milieu relativement profond loin des zones récifales (Bourrouilh et al., 1998). Les calcaires griottes sont noduleux rouge-orange ou gris, à trame phylliteuse, riches en céphalopodes (goniatites) dont le remplissage calcitique forme des taches plus claires. Ces calcaires se déposent dans un milieu profond et calme (Tucker, 1974).
Présence d'une mine de manganèse (Villambert) dans les calcaires gris du Dévonien.