Das Einzugsgebiet des Pegels Friedrichsthal liegt überwiegend im Niederwesterwald. Der Osten des Einzugsgebietes ragt in den Oberwesterwald. Die nördliche Grenze des Einzugsgebietes liegt im Mittelsiegbergland. Das Gebiet gehört zum östlichen Rheinischen Schiefergebirge. Stark gefaltete, häufig verschieferte oder quarzitische devonische Sedimentgesteine bidlen denUntergrund, der weiträumig mosaikartig von tertiären Vulkaniten, Fließerden oder Lösslehm überdeckt ist. Im Tertiär  kam es örtlich zur Ablagerung von Tonen, die nach oben mit Sanden, Schluffen und Kiesen abschließen.

Die Geologie des Einzugsgebietes ist von unterdevonischen Sedimenten der Siegen Schichten geprägt. Im Westen sind dies Ton- und Siltsteine mit Einschaltungen von Sandstein bzw. sanddominierten Wechsellagerungen aus Ton-, Silt- und Sandsteinen. Nach Ostenhin stehen verstärkt Schichten in Schieferfazies mit sandigen Einschaltungen an. Besonders im Norden und Südwesten werden diese Schichten flächenhaft von Fließerden aus tonigem bis sandigem Lehm mit Gesteinsbruckstücken oder Geröllen überdeckt. Im Südosten des Einzugsgebietes liegen auf den devonischen Sedimentgesteinen großflächig pleistozäne Lösse oder Lösslehm.

Vom Oligozän bis ins Pleistozän war der Westerwald Schauplatz eines bedeutenden Vulkanismus, der auch den Südosten des Einzugsgebietes umfasst. Verbreitet stehen basaltische Gesteine, teilweise mit Lockermassen an. An der südlichen Grenze des Einzugsgebietes, bei den Ortschaften Dierdorf und Herschbach stehen Bims und Trass des Laacher-See-Vulkans an.

Die weiße Fläche im Nordwesten des Einzugsgebietes liegt außerhalb Rheinland-Pfalz. Für diesen Bereich liegen keine Daten vor. Es ist zu  vermuten, dass sich die benachbarten geologischen Einheiten auch auf dieser Fläche fortsetzen.

Quellen: GÜK 300 Stand 3/3003; Henningsen/Katzung (1998), Steinkötter (2005).