Das Einzugsgebiet des Pegels Heimborn liegt im Westerwald und, mit einer kleineren Fläche, im Siegbergland. Beide Gebiete gehören zum östlichen Rheinischen Schiefergebirge. Stark gefaltete, häufig verschieferte oder quarzitische devonische Sedimentgesteine bilden den Untergrund, der weiträumig mosaikartig  von tertiären Vulkaniten und Fließerden überdeckt ist. Im Tertiär kam es auch zur Ablagerung von Tonen, die nach oben mit Sanden, Schluffen und Kiesen abschließen, im Einzugsgebiet aber nur kleinflächig anstehen.

Die devonischen Gesteine im Mittelsiegbergland, im Westen des Einzugsgebietes bestehen  vorwiegend aus Ton- und Siltstein mit Einschaltungen von Sandstein(Siegen in Schieferfazies mit sandigen Einschaltungen). Nach Osten hin findet ein Wechsel zu sanddominierten Wechsellagerungen aus Ton-, Silt und Sandstein des Mittelsiegen statt. Im Westerwald stehen Wechsellagerungen aus Ton-, Silt und Sandsteinen der Oberen Siegen-Schichten und Unterems Einheiten (Ulmen- und Vallendar-Stufe) an, die von Streifen aus Quarzsandsteinen und quarzitischen Sandsteinen (Ems- und Berlé-Quarzite) unterbrochen werden.

Im Oligozän begann im Westerwald mit dem Auswurf großer Massen Trachyttuffen ein bedeutender Vulkanismus. Im Anschluss an die Tuffe flossen saure bis intermediäre Laven aus und schließlich setzte im Oberoligozän die Förderung basaltischer Tuffe und Basalte ein, die bis ins untere Miozän reichte und kurz vor Beginn des Pliozän und im jüngeren Pleistozän noch einmal auflebte. Häufig kam es zur Vermischung von basaltischen Tuffen mit Seesedimenten, so dass die vulkanischen Produkte überwiegend als Tuffite vorliegen. Heute bilden die Basalte und Tuffe großräumig z.T. mächtige Decken. Die im Einzugsgebiet anstehenden Vulkanite bestehen vorwiegend aus basaltischen Gesteinen und teilweise Lockermassen. Unterbrochen werden die Basaltdecken von kleineren Flächen aus Basalttuffen und Trachyten.

Neben den Vulkaniten stehen häufig flächenhaft pleistozäne, tonige bis sandige Lehme mit wechselnden Anteilen an Fließerden und ähnlichen Umlagerungsbildungen, Gesteinsbruchstücken oder Geröllen an.

 Quellen: GÜK 300 Stand 3/3003; Steinkötter (2005).