Das Einzugsgebiet des Pegels Altenbamberg liegt zum größten Teil im Saar-Nahe Bergland. Der Quellbereich der Alsenz im Süden des Einzugsgebietes liegt im Pfälzer Wald (Haartgebirge).

Das Saar-Nahe-Becken ist das größte geschlossene Rotliegend-Gebiet Deutschlands. Über Schichten des Karbon, die vor allem im Saargebiet zu Tage treten, liegen mehr als 3000 m mächtige Rotliegend-Sedimente, in die teilweise sehr große Körper von Vulkaniten eingeschaltet sind.
Es entstand als intramontane Senkungszone des variskischen Gebirges. Durch terrestrische Sedimentation des Abtragungsschutts der umgebenden Gebirge entstanden im Oberkarbon und Rotliegenden Konglomerate, Breccien, Sand- und Tonsteine und Kohleflöze, die vor allem im Saargebiet zu Tage treten. Im Zusammenhang mit tektonischen Ereignissen kam es zur beckeninternen Förderung von Laven, Tuffen und sauren und basischen Intrusionen, so dass in den mehr als 3000 m mächtigen Rotliegend-Sedimenten teilweise sehr große Körper von Vulkaniten eingeschaltet sind.

Die Rotliegendsedimente im Nordpfälzer Bergland bestehen aus Ton- Silt- und Sandsteinen der Nahe- und der Glan-Subgruppe. Der größte Teil der Rotliegendsedimente wird der Oberen Glan-Subgruppe (Unteres Rotliegendes) zugerechnet. Es sind im oberen Teil rote, konglomeratische Akrosen der Oberkirch-Formation. Darunter befinden sich Wechsellagerungen aus grauem Ton- Silt- und Sandtstein, Konglomerat sowie Tuff und Kalkstein. Im Nordwesten des Einzugsgebietes stehen auch graue, teilweise rote Sedimentgesteine der unteren Glan-Subgruppe (Oberkarbon - Unteres Rotliegendes) an, die zusätzlich Kohle enthalten können. Die Gesteine in einem kleinen nördlichen Gebiet unweit des Pegels und dem südlichen Rotliegend-Gebiet (etwa südlich Imsweiler) bestehen aus Wechsellagerung aus rotem Ton-, Silt- und Feinsandstein, gebietsweise äolischer Fein- bis Mittelsandstein der Kreuznach-Formation der Nahe-Subgruppe aus dem Oberen Rotliegenden.  

In die Rotliegendsedimente eingebettet befinden sich eine Vielzahl vulkanischer Körper, besonders im Umfeld des Donnersberges. Der Donnersberggipfel selbst liegt zwar außerhalb des Einzugsgebietes, ragt aber mit seinem Westhang in das Einzugsgebiet hinein. Er besteht aus sauren bis intermediären Intrusiva: Rhyolit, Dazit bis Alkalifeldspat-Trachyt mit einer dichten, porphyrischen Grundmasse (Einsprenglingen aus Quarz, Sanidin und Biotit). Die Vulkanite der Donnersbergrandhöhen sind überwiegend basaltischer Andesit und Andesit mit subophitischem bis intergranularem Gefüge (basische bis intermediäre Effusiva). Andesite werden auch im Norden des Einzugsgebiets gefunden.

Die Vulkanite nördlich des Donnersbergs sind intermediäre bis basische Intrusiva aus basaltischen Andesite und tholeyitischen Basalten mit einer feinkörnigen Matrix aus Plagioklasen und wenig Pyroxen. Nördlich der Ortschaft Niedermoschel besteht ein Vulkanitkörper aus sauren bis intermediären Intrusiva ähnlich dem Donnersbergmassiv: Rhyolit, Dazit bis Alkalifeldspat-Trachyt mit einer dichten, porphyrischen Grundmasse.

Das Quellgebiet und der Oberlauf der Alsenz befinden sich im Pfälzer Wald. Die Sedimentgesteine des Pfälzer Waldes wurden in der Trias in der Pfälzer Mulde, Teil des sog. Germanischen Beckens, abgelagert. Heute wird der Pfälzerwald von verschieden wiederständigen Buntsandsteinformationen geprägt, die häufig ausgeprägte Schichtstufen bilden.

Den Übergang vom Nordpfälzer Bergland zum Pfälzer Wald bilden schluffige, im basalen und oberen Teil oft geröllreiche Fein- bis Grobsandsteine des Zechstein. Sie sind häufig von pleistozänen, z.T. umgelagerten schluffig bis sandigen Lössen, Lösslehmen, Schwemmlöss und Sandlöss überlagert.

Den südlichen Teil des Einzugsgebietes bilden Mittel- bis Grobsandsteine des Unteren Buntsandstein (Trifels-Schichten). Diese massigen Sandsteine sind häufig geröllführend.

Die geologische Karte basiert auf einem Auszug der Geologische Übersichtskarte von Rheinland Pfalz 1:300.000 (GÜK 300). Für die Darstellung wurden ähnliche geologische Einheiten unter Berücksichtigung der Durchlässigkeit der Gesteine vereinfachend zusammengefasst.

Quellen: GÜK 300 Stand 3/3003; Kneidl (1984), Henningsen/Katzung (1998), Steingötter (2005).