철마산 일대의 지질은 하부로부터 선캠브리아기의 소근리층, 화강암질편마암, 엽리상 흑운모화 강암, 엽리상 운모화강암, 염기성암맥 및 산성암맥으로 구성된다. 이 일대의 희토류 광화작용은 화강 암질편마암과 엽리상 운모화강암에서 관찰된다. 이들 암석에서 소량 희토류 원소 및 토륨을 함유한 광물들은 저어콘(Y2O3 0.00~1.18 wt.%, Gd2O3 0.00~0.59 wt.%, Er2O3 0.00~0.22 wt.%, Yb2O3 0.00~0.34 wt.%, Lu2O3 0.00~0.48 wt.%, ThO2 0.00~0.33 wt.%), 토리아나이트(Nd2O3 0.00~0.24 wt.%, Lu2O3 0.00~0.26 wt.%), 베르시에린(La2O3 0.04~0.26 wt.%, Nd2O3 0.00~0.20 wt.%, Tb2O3 0.04~0.12 wt.%, Dy2O3 0.17~0.26 wt.%, Er2O3 0.33~0.44 wt.%, Lu2O3 0.00~0.19 wt.%, ThO2 0.61~0.93 wt.%), 녹니석 (La2O3 0.44~0.68 wt.%, Ce2O3 0.12~0.13 wt.%, Nd2O3 0.31~0.44 wt.%, Eu2O3 0.03~0.08 wt.%, Dy2O3 0.09~0.21 wt.%, Ho2O3 0.04~0.14 wt.%, Er2O3 0.18~0.32 wt.%, Lu2O3 0.07~0.21 wt.%, ThO2 0.00~ 0.97 wt.%), 흑운모(Nd2O3 0.02~0.08 wt.%, Gd2O3 0.07~0.08 wt.%, Tb2O3 0.02~0.07 wt.%, Dy2O3 0.35~ 0.43 wt.%, Ho2O3 0.15~0.26 wt.%, Er2O3 0.24~0.28 wt.%, Yb2O3 0.06~0.18 wt.%, ThO2 0.00~0.12 wt.%), 정장석(Dy2O3 0.05~0.12 wt.%, Ho2O3 0.05~0.06 wt.%, Er2O3 0.28 wt.%, Yb2O3 0.06~0.12 wt.%) 및 사장석(Ho2O3 0.01~0.03 wt.%, Er2O3 0.10~0.27 wt.%, ThO2 0.11~0.13 wt.%)이며 희토류 광물로는 바스트나사이트와 퍼구소나이트이다. 희토류 광물들은 주로 장석류, 운모류, 저어콘, 인회석 및 티탄철석의 간극을 따라 산출된다. 따라서 철마산 일대의 희토류 광화작용 산물인 바스트나사이트와 퍼구소나이트는 화강암질편마암과 엽리상 운모화강암의 형성 시 희토류 원소 및 토륨이 구성광물 내에 소량 함유되어 있었으며 그후 계속된 화성활동 및 변성작용에 의하여 기존 광물 내에 함유되어 있던 희토류 원소가 재 농집에 의해 형성된 것으로 생각된다.