Bedeutend ist vor allem ein 2m mächtiger Horizont, der 10 bis 6m oberhalb der Sohle ansteht und teilweise als schwarzer, feingeschichteter Tonstein (Schwarzschiefer) ausgebildet ist. Er repräsentiert den Randbereich eines Sees und ist außergewöhnlich reich an Fossilien. Darüber folgt mit scharfer Grenze das über 100m mächtige Gottlobkonglomerat. Dieser grobe unsortierte Gesteinsschutt ist eine Ablagerung bergnaher Schwemmfächer. Über 90% der Gerölle sind vulkanische Gesteine der Georgenthal-Formation. Sie zeugen von der Heraushebung der Ohrdrufer Schwelle nordöstlich des heutigen Thüringer Waldes.

Etwa 10.000 Amphibien und Fische wurden hier geborgen. Solche Massenvorkommen in schwarzen Horizonten weisen auf Massensterben infolge eines Sauerstoffmangels bzw. durch den Aufstieg giftiger Faulgase aus der Bodenschicht (Vollzirkulation) hin.
1847, damals existierte der Steinbruch noch nicht, fand der bedeutende Geologe Bernhard von Cotta in den Sandsteinbänken die ersten Fährtenabdrücke des Rotliegend in Deutschland. Unter anderem enthalten die Seeablagerungen massenhaft Branchiosaurier und kleine Fische. Ebenso wurden tausende Fossilien von Farnen, Koniferen und Schachtelhalmgewächsen gefunden.