Отложения каменноугольной системы (С) в пределах исследуемой территории присутствуют в объеме нижнего, среднего и верхнего отделов.

Нижний отдел (C₁)_.В разрезах скважин Северо-Аресского месторождения выделены отложения визейского (C₁v) и серпуховского (C₁s) ярусов. Турнейский ярус размыт в результате предвизейской эрозии.

Визейский ярус (С₁v) в объеме верхневизейского подъяруса (С₁v₃), мощностью 58–73 м,представлены преимущественно карбонатными породами, в основном, известняками, доломитами.

Отложения серпуховского яруса (С₁s), мощностью 29–39 м, представлены карбонатными породами с маломощными прослоями аргиллитов в нижней части верхнесерпуховского подъяруса. Литологически разрез сложен преимущественно известняками серыми, светло-серыми, детритовыми, органогенно-обломочными, прослоями глинистыми, неравномерно доломитизированными, участками переходящими в доломиты, неравномерно зернистые, сульфатизированные.

Отложения среднего карбона (С₂) присутствуют в объеме башкирского (C₂b) и московского (C₂m) ярусов.

Разрез башкирских отложений C₂b, мощностью 24–32 м, сложен чередованием известняков и доломитов с подчиненными маломощными прослоями терригенных. Известняки светло-серые с буроватым оттенком, детритовые, преимущественно водорослевые, фораминиферовые, неравномерно перекристаллизованные и доломитизированные, в нижней части часто глинистые с прослоями аргиллита. Доломиты светло-серые с буроватым оттенком, мелко-тонкозернистые, участками с реликтами тонкозернистого известняка, с включениями кремней.

Московский ярус (C₂m). Литологически разрез сложен переслаиванием известняков, мергелей и глин. Известняки серые, светло-серые, участками глинистые, органогенно-детритовые, водорослевые, с редкими включениями кремня. Доломиты, серые со слабым коричневатым оттенком, неравномернозернистые, прослоями с реликтовой органогенной структурой, неравномерно известковистые, выщелоченные, трещиноватые. Мергели зеленовато- и темно-серые. Глины темно-серые и реже зеленовато-серые, часто известковистые с прослоями известняка и песчано-алевритовых пород. Мощность яруса составляет 132–139 м.

Разрез верхнего отдела (С₃), мощностью 42–55 м, сложен известняками светло-серыми, с буроватым оттенком, желтовато- и коричневато-серыми, биоморфно-детритовыми, преимущественно водорослевыми и фузулинидовыми, неравномерно перекристаллизованными и доломитизированными, прослоями порово-кавернозные, сульфатизированные, с прослоями вторичных доломитов, со стяжениями голубовато-серого кремня и линзовидными прослоями кремнистого известняка.

Пермская система (Р)

Пермские образования (Р) представлены в объеме нижнего и верхнего отделов, общей мощностью 650–699 м.

В разрезе нижнего отдела (Р₁) прослеживаются нерасчлененные отложения ассель­ского + сакмарского (P₁a+s) и кунгурско­го (P₁k) ярусов; артинский (P₁ar) ярус отсутствует.

Ассельский+сакмарский ярусы (P₁a+s). Известняки серые, прослоями с буроватым оттенком, коричневато- и светло-серые, органогенно-детритовые, переслаивающиеся с оолитоподобными водорослево-фораминиферовыми и мелко-тонкозернистыми известняками, слабо и неравномерно глинистые и доломитизированные, пятнисто окремненные, с конкрециями голубого кремня, плотные, крепкие. Прослоями отмечаются светло-серые доломиты и светло-голубовато-серые мелко-среднезернистые ангидриты. Толща выдержана по площади, мощность ее составляет 139–164 м.

Отложения кунгурского яруса (P₁k), мощностью 71–82 м, залегают со стратиграфическим перерывом на сакмарских отложениях. Литологически разрез сложен внизу карбонатно-терригенной пачкой, вверху - карбонатной.

Карбонатно-терригенная пачка представлена частым и тонким чередованием, переходящим в переслаивание, алевролитов, глин, мергелей, известняков. Карбонатная пачка представлена преимущественно мелко-, тонко- и скрытокристаллическими известняками и доломитами, переслаивающимися с мелкозернистыми и обломочными разностями.

В составе верхнего отдела (Р₂) выделены отложения уфимского и нерасчлененных казанского+татарского ярусов, общей мощностью 428–478 м.

Осадки уфимского возраста (P₂u) залегают на кунгурских отложениях. Мощность яруса варьирует от 195 м до 228 м.

В основании яруса залегает пачкасероцветных пород, мощностью 30–40 м, состоящая из полимиктовых песчаников, алевролитов, глин, прослоев известняков. Породы ритмично переслаиваются, мощность прослоев достигает 2–3 м. 

Вышезалегающие отложения литологически более однообразны и представлены пачкой переслаивания пестроцветно-красноцветных глин, аргиллитов, полимиктовых песчаников, алевролитов, мергелей. Глины в разрезе преобладают. Глины отличаются густой темно-коричневой окраской за счет рассеянного тонкодисперсного гематита. Темно-коричневые глины плитчатые, содержат значительную примесь (до 20–25%) алевритового материала.

Нерасчлененные отложения казанского+татарского ярусов (P₂kz+t) несогласно залегают на уфимских. Разрез сложен терригенными породами различного генезиса, формировавшимися в континентальных условиях озерно-аллювиальной равнины. Общая мощность отложений изменяется от 207 м до 250 м.

Нижняя часть разреза представлена чередованием песчаных пластов (в основании некоторых из них присутствуют гравелиты и конгломераты), пачек ритмичного переслаивания серых песчаников, пестроцветных и красно-коричневых глин, алевролитов и глинисто-карбонатных пород.

Средняя часть разреза преимущественно глинисто-карбонатная, представленная, в основном, глинами пестроцветными и мергелями с конкрециями и прослоями глинистых и пелитоморфных известняков.

Вышезалегающие отложения представлены песчано-алевролитово-глинистой толщей, в которой ведущую роль играют серые, пестроцветные и коричневые глины, часто алевритистые, комковатые с карбонатными желвачками или тонкоотмученные с горизонтальной слоистостью. Характерно развитие почв, присутствие прослоев углистых глин и растительных остатков хорошей сохранности.