拉什莫尔山主要由
花岗岩构成。纪念雕塑位于布拉克山区的
哈尼峰(Harney Peak)岩基的西北面岩壁上,所以在拉什莫尔山的雕刻上布拉克山区的地质构造一目了然。大约在16亿年以前的
前寒武纪时期,岩基的岩浆侵入了正在形成中的
云母和页岩层。然而,岩浆和
云母、页岩层的不均匀冷却形成了纹理细密且带有粗糙颗粒的矿石岩层,包括
石英、
长石、
白云母和
黑云母等。而岩层之间的缝隙则填满了结晶花岗岩。总统雕像前额上的浅色纹路就是这些结晶花岗岩带的杰作。
前寒武纪末期,
布拉克山区的
花岗岩因为裸露而不断受到侵蚀。然而到了寒武纪时期,它却被大量的砂岩和其它沉积物所掩埋。该地区在整个古生代都
沉睡于地下,但到了大约7000万年前因为受到地质抬升的作用而再次裸露并受到侵蚀。布拉莱克山地区在抬升过程中形成了一个海拔达20000
英尺(约合6公里)的穹顶形地貌,但是随后经年累月的自然侵蚀使其只剩下了4000英尺(1.2公里)的海拔高度。自然
侵蚀去除了覆盖在花岗岩层上的沉积物和其它质地相对较软的岩层,使之有利于雕塑的建造。至今在华盛顿总统头像雕塑的下面,仍然可以看到花岗岩层和颜色更深的片岩之间的分界线。