Alanda yüzeylenen jeolojik istifi Paleozoyik yaşlı metamorfikler ile bunları
uyumsuzlukla örten Senozoyik yaşlı çökel birimler oluşturur.
Paleozoyik yaşlı metamorfikler temeli oluşturur. Bunlar Kırşehir Masifi’nin doğu
uzantılarıdır. Masifin genel olarak en altta değişik türde gnays ve şistlerle başladığı
bilinmektedir. Daha üst seviyelerine doğru mermer bant ve mercekleri ile şistlerin ardışımı
egemen olur. En üstte ise şeker dokulu kristalize kireçtaşı ve mermerler ile bunlarla uyumlu
olarak kuvarsitler bulunur. Kozaklı jeotermal alanı yakın çevresinde, masife ait kristalize
kireçtaşı-mermer birimi Yiğitler köyü civarında yüzeylenir (Şekil 2). Birim beyaz, kirli
beyaz, gri renkli, orta - iri kalsit kristalli, orta – kalın katmanlı, bazen masif ve yoğun kırıklıçatlaklı
kristalize kireçtaşı ve mermerlerden oluşur. Bu temel birimi üzerine uyumsuz olarak
Tersiyer çökelleri gelir. Tersiyer birimleri, Eosen yaşlı kireçtaşı, kumtaşı, konglomera ve
marnlar, Oligosen yaşlı marn, kil , konglomera, kumtaşı ve jipsler ve Üst Miyosen-Pliyosen
yaşlı kireçtaşı, marnlı kireçtaşı ve tüflerle temsil olunur. Alanda en genç birimler olarak
traverten, akarsu taraçaları ve alüvyon yüzeylenir. Traverten bölgeyi denetleyen tektonik
hareketlerin etkisiyle oluşan kırılmalar sonucunda sıcak su çıkışlarına bağlı olarak
oluşmuştur (Erişen ve Özgür, 1999).
Alanda yapısal unsurlar olarak eğim atımlı normal faylar, olası açılma çatlakları ve
kıvrımlar izlenir. Yapısal çizgilerin genel uzanımları KB - GD, KD - GB ve KKB - GGD
doğrultularındadır. Ayrıca jeofizik etütler sonucu belirlenen yaklaşık D-B yönlü yapılar da
bulunur.
Kozaklı jeotermal alanında, Paleozoyik yaşlı kristalize kireçtaşı, mermer ve
kuvarsitler ile Eosen yaşlı kireçtaşı - kumtaşı ve konglomeralar rezervuar kaya özelliği
gösterir. Eosen’e ait marnlar, Oligosen’e ait marn ve killer ile Üst Miyosen-Pliyosen yaşlı
marnlar ve tüfler örtü kaya niteliğindedir.