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Die Šmarna gora und die Grmada sind aus Ablagerungen zusammengesetzt, die in einem tiefen Meer entstanden sind. Die Sedimente, die vom Flüssen und Winden gebracht wurden, haben sich in Ablagerungen von Kalksteinen, Dolomiten und Tonschiefer verfestigt. In den weiteren Faltungen der Erdoberfläche haben sich diese Ablagerungen aus dem Wasser herausgehoben, das Meer hat sich zurückgezogen und die oberflächlichen und fließenden Gewässer haben die Oberfläche erodiert und geformt.
Der geologische Untergrund des unteren Teils von der Šmarna gora und der Grmada sind Tonschiefer aus Karbon und in der Mitte Sandsteine aus Perm und Sandschiefer. Im oberen Teil ist der Untergrund aus dem triassischen Dolomit, stellenweise auch aus Kalk. Auch die Steigung ist mit dem geologischen Untergrund bedingt. Die westliche und die südliche Seite sind aus Dolomiten mit typischen pyramidenförmigen Zinken. Von oberen Gebieten strömt der Dolomitenschutt ab und auch größere Felsen wälzen sich hinunter. Der Schutt reicht sogar so tief hinunter, dass er die unten liegende Gesteine aus Perm und stellenweise sogar aus Karbon überzieht. Am Fuß gibt es diluviale Schichten, Kies und stellenweise auch Konglomerat und auf dem Flachland um den Berg gibt es Ablagerungen, Sand, Feinsand und Lehm.