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Die Haßberge sind das von Gesteinen des Mittleren und Oberen Keupers gebildete Bergland zwischen dem mittleren Maintal und Thüringen.
Geologisch gesehen bildet das Gebiet eine direkte Fortsetzung des Steigerwalds.
Erst durch die Erosion wurden die Schichten mit diesen Sandsteinen herauspräpariert, und es entstand die Landstufe, welche die markante Westgrenze der Haßberge bildet, der Haßbertrauf. Der Trauf ändert aber ihren Charakter von Süden nach Norden merklich. Das liegt zum einen an der verschieden starken Abtragung des Vorlandes, zum anderen an einem Wechsel in der Gesteinsausbildung einzelner Schichten. Während das Vorland in der Gegend von Haßfurt bei rund 250 m über dem Meeresspiegel liegt, steigen die Höhen am Stufenrand bis über 370 m ü. NN an. Im südlichen Grabfeld liegt das Vorland bei rund 290 m. Der Große Breitberg als Westsporn des Großen Haßbergs steigt dort bis 497 m ü. NN an.
Das Itz-Baunach Hügelland, der östliche Teil des Naturparks Haßberge, wird durch die Täler der Flüsse Baunach, Weisach, Preppach und Lauter zerschnitten. Basaltschlote bilden immer wieder geomorphologisch wirksame Härtlinge, welche als freistehende Basalt-Berge die Landschaft prägen.
Die Keuperbergländer der Haßberge sind zusammen mit dem Steigerwald und der Frankenhöhe ein Bestandteil des fränkischen Schichtstufenlandes, dessen flächenmäßig größter Teil von den Ablagerungen aus der Zeit des Keupers vor ungefähr 225 bis 205 Millionen Jahren gebildet wurde. In dieser Zeit kam es in unserer Region, dem Germanischen Becken, das zuvor während der Muschelkalk-Zeit noch von Meer bedeckt war, zu einem steten Wechsel zwischen Verlandung in weitausgedehnten Sümpfen mit pflanzenführenden Ablagerungen in Sandsteinen und Tonen, sowie Meereseinbrüchen mit dolomitischen Schichten. Örtlich entsteht in den flachen Lagunen und Seen durch Eindampfung Gips und Steinsalz.
Große „Froschsaurier“ (Stegocephalen), Ur-Amphibien mit Schädellängen über 1 m und krokodilähnliche Saurier mit einer Größe von 5-6 m waren typisch für diese Sumpflandschaft. Hier erscheinen auch die ersten, bis 10 m langen Dinosaurier, darunter der erste in Deutschland 1834 von einem Nürnberger Arzt Prof. Dr. Engelhard gefundene Plateosaurus engelhardti. Plateosaurierknochen wurden u. a. auch in den Haßbergen bei Altenstein entdeckt. In den Lagunen und Seen gab es Muscheln und verschiedene Fischarten. Sogar versteinerte Abdrücke von Insektenflügeln wurden im Schilfsandstein gefunden. Die Pflanzenwelt bestand vor allem aus baumgroßen Schachtelhalmgewächsen, Farnen, Palmfarnen und altertümlichen Nadelbäumen, Blütenpflanzen gab es in dieser Zeit noch nicht. Von den Pflanzen sind als Fossilien hier im Schilfsandstein am häufigsten die Abdrücke der Stämme, Äste und Wurzeln der bis zu 5 m hohen Riesenschachtelhalme (Equisetites arenaceus) zu finden. Der Name Schilfsandstein rührt von diesen Schachtelhalmfunden her, die früher irrtümlich als Schilf bezeichnet wurden.