منطقه مورد مطالعه در جنوب شرق شاهرود (خارتوران) و در لبه شمالی زون ساختاری ایران مرکزی قرار دارد. در این منطقه، دو توالی نسبتاً ضخیم از سنگ های آتشفشانی کرتاسه زیرین و ائوسن میانی- فوقانی رخنمون دارند. سنگ های آتشفشانی کرتاسه زیرین دارای ترکیب بازالتی تا تراکی بازالتی هستند و به صورت گدازه های بالشی ضخیم لایه همراه با میان لایه های آذرآواری و آهک های اوربیتولین دار یافت می شوند. مطالعات صحرایی و فسیل شناسی بر روی سنگ های آهکی اوربیتولین دار همراه گدازه ها نشان می دهد که آن ها در داخل یک محیط دریایی کم عمق و گرم فوران کرده اند. سنگ های بازالتی، دارای بافت های اینترگرانولار، اینترسرتال و بادامکی هستند. شواهد ژئوشیمیایی نشان می دهند که این سنگ های بازالتی دارای ماهیت آلکالن هستند و فرآیند تبلور تفریقی در تحول ماگمای سازنده آنها نقشی اساسی ایفاء نموده است. با توجه به الگوهای عناصر کمیاب و کمیاب خاکی آن ها، بازالت های مورد مطالعه به بازالت های جزایر اقیانوسی تعلق دارند. در نمودارهای تمایز محیط تکتونیکی نیز، آن ها در قلمرو بازالت های جزایر اقیانوسی (oib) قرار می گیرند. ماگماهای سازنده این سنگ ها از اعماق 100 تا 110 کیلومتری و ذوب بخشی 8 تا 12 درصدی گوشته گارنت لرزولیتی نشأت گرفته و سپس در داخل حوضه دریایی کم عمق کرتاسه زیرین ایران مرکزی فوران کرده اند. سنگ های داسیتی- آندزیتی، بر خلاف آن چه در نقشه زمین شناسی 1:100000 احمد آباد آمده است، به سن کرتاسه فوقانی نیستند و به ائوسن میانی- فوقانی تعلق دارند. در بین این سنگ ها، میان لایه های نازک آهکی نومولیت دار ائوسن میانی- فوقانی یافت می شوند. این سنگ های آتشفشانی به صورت واحدهای متناوب شامل گدازه های اسیدی (غالباً داسیتی) و حدواسط (آندزیتی) و سنگ های آذرآواری وابسته (کریستال لیتیک توف، سیلتستون توفی و ...) به همراه میان لایه های نازک آهک های نومولیتی، سیلتستون و ماسه سنگ رخنمون دارند. سنگ های آندزیتی و داسیتی مزبور بافت های پورفیری، گلومروپورفیری، اسفرولیتی و خلیج خوردگی نشان می دهند. شواهد پتروگرافی این سنگ ها از تغییر و تحولات پیوسته شامل ظهور و حذف برخی کانی ها و همچنین بافت های نامتعادل (نظیر ادخال، بافت خلیج خوردگی و منطقه بندی در فنوکریست های پلاژیوکلاز و کلینوپیروکسن) حکایت می کند. همانند دیگر نقاط ایران مرکزی، آثار کانه زایی مس در این سنگ های آندزیتی- داسیتی دیده می شود. شواهد ژئوشیمیایی این دسته از سنگ ها نشان می دهد که آنها دارای ماهیّت کالکوآلکالن هستند. این شواهد نقش تبلور تفریقی و به مقدار کمتر هضم و آلایش ماگمایی را در تکوین و تحول ماگمای سازنده سنگ های آن ها به اثبات می رساند. این سنگ ها، از عناصر کمیاب خاکی سبک (lree) و عناصر لیتوفیل بزرگ یون (lile) غنی شدگی و از عناصرکمیاب خاکی سنگین (hree) تهی شدگی نشان می دهند. آنومالی منفی عناصر با شدت میدان بالا مانند ti، nb و تا حدودی ta در این سنگ های آندزیتی- داسیتی از ویژگی های شاخص ماگماتیسم محیط های کمانی است. در نمودارهای تمایز محیط تکتونیکی، ماگمای سازنده این سنگ ها، در قلمرو کمان ماگمایی حاشیه فعال قاره ای قرار می گیرند. آن ها دارای ماهیّت آداکیتی پرسیلیس (hsa) هستند. ویژگی های ژئوشیمیایی این سنگ ها نشان می-دهند که آن ها حاصل ذوب ورقه اقیانوسی فرورانده شده نئوتتیس (اقیانوس سبزوار) و گوه گوشته-ای متاسوماتیسم شده روی آن می باشند.