双湖以南有基底出露，为云母—
石英片岩、角闪片岩和变
安山岩等，被含化石的未变质
泥盆纪所不整合覆盖，根据区域
地层对比，上述基底时期应早于
奥陶纪。奥陶纪以后的古生界都属稳定的滨、浅海沉积。日土一带的上石炭—下二叠统为冈瓦纳型冰水沉积，含砾
板岩层系中含Eurydesma等化石，而下二叠统上部有特提斯型暖水动物群。三叠—侏罗系仍为浅海
碎屑岩和
大理石，为
白垩纪陆相红层所不整合覆盖。
第四纪有广泛的碱性中、基性火山活动。羌塘地块内的古生界和中生界岩层褶皱宽缓、开阔，多数学者认为它是保存在古特提斯洋中，裂解自冈瓦纳古陆的一个小陆块。