Die gehärteten Schiefer entstammen marinen küstenfernen Sedimenten. Zusammen mit den übrigen Sedimenten im Meeresbecken des Rheischen Ozeans südöstlich des Kleinkontinents Avalonia und dem Armorika-Kleinkontinent wurden auch die feinklastischen tonigen Ozeanboden-Sedimente im Zuge der Varistischen Gebirgsbildung in das Faltengebirge des Rheinischen Schiefergebirges eingebaut, dessen Bildung gegen Ende des Paläozoikums abgeschlossen war. Nachdem im Tertiär die Grabenstrukturen des Rheingrabensystems auch den Taunusrand ergriffen hatten, waren an den dabei gebildeten tiefgreifenden Störungen Kluftsysteme entstanden, in denen sich Grundwasser sammelte, in der Tiefe erwärmte und dadurch zur Konvektion kam. Die Bildung hydrothermaler Mineralwässer und entsprechender Quellen war die Folge. Ihre Aktivität hat bis heute angehalten. 

Außerhalb der Mineralwasseraureolen verwitterten die Schiefer unter dem tropischen Klima des Tertiär tiefgründig zu hellen kreidigen Verwitterungsprodukten (1.3.3 - Ausstellungsraum). Dort jedoch, wo die verwitternden Schiefer in den Kluftzonen durch die kieselsäurereichen Mineralwässer imprägniert wurden, kam es zur Imprägnation des Schiefers mit mineralischen Bindemitteln, insbesondere mit Kiesel und EisenIIIoxiden, so daß die derart gehärteten Schiefer der Verwitterung widerstehen konnten. Kiesel-imprägnierte Schiefer entstammen den Quarzgang-Komplexen von Münzenberg (1.3.2) und Eschbach (1.3.5). Die Oxidation des gelösten Eisens im Mineralwasser führte zur Imprägnation je nach Wassertemperatur mit Limonit (kalt) oder Hämatit (warm) (1.3.2 - Ausstellungsraum).

Quellen: 
   Unter anderem 
   Geologische Karte von Hessen 1: 25 000, Blätter 5518 Butzbach und 5617 Usingen