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Der Merkur und der südlich benachbarte Kleine Staufenberg (623,4 m) sind aus mehreren Schichten von Sedimentgesteinen aufgebaut. Aufsteigend vom Stadtgebiet Baden-Baden findet man zunächst Ablagerungen bzw. Konglomerate aus dem Rotliegenden. Da es sich bei den darin eingeschlossenen größeren Steinen um vulkanische Gesteine (Quarzporphyr) handelt, erhielten die Gesteine den Fachausdruck Porphyrkonglomerat. Oberhalb des Rotliegenden findet man Buntsandstein, zunächst Unteren Buntsandstein und in höheren Lagen Mittleren Buntsandstein.

In den vielen Millionen Jahren bis vor etwa 60 Millionen Jahre wurden noch viele weitere Gesteinsschichten abgelagert. Seit 60 Millionen Jahren hebt sich der Schwarzwald bzw. senkt sich der Grabenbruch der Rheinebene. Seitdem wurden die über dem Mittleren Buntsandstein sich befindenden Gesteinsschichten durch Erosion wieder abgetragen. Die Erosion formte die Täler um den Merkur und den Berg selbst, der als Zeugenberg erhalten blieb.

Durch die Entstehung des Schwarzwaldes bildeten sich auch viele Verwerfungen entlang des Grabenrands. Gleich mehrere Spalten gibt es in und um Baden-Baden. Eine dieser Spalten verläuft von Baden-Baden ins Murgtal zwischen Merkur und Battert. Sie ist verantwortlich für die natürlichen heißen Thermalquellen von Baden-Baden. Sie ist unterirdisch so tief und breit, dass große Wassermassen in ihr zirkulieren können und so die Hitze aus dem Erdinnern an die Erdoberfläche transportieren.

Östlich des Kleinen Staufenbergs finden sich 318 bis 299 Millionen Jahre alte Gesteine des Oberkarbon. In dieser Schicht befinden sich oft Kohleflöze. In Müllenbach wurde eine Prospektion auf Uran durchgeführt. Die sicher nachgewiesenen Uranvorkommen betragen 3000 t, der Urangehalt beträgt jedoch nur 0,2 %, so dass ein Abbau nicht wirtschaftlich ist.

Weiter südöstlich von Müllenbach stößt man schließlich auf die Ausläufer des Grundgebirges aus massivem Granit.