Tworzą je potężne serie przeważnie łupków z wkładkami piaskowców, syderytów i węgla kamiennego, a miąższość tej serii przekracza 900 m. Cechą charakterystyczną tych warstw są także występujące w niej ławice iłołupków o miąższości do kilkudziesięciu metrów, które nadają się do produkcji ceramiki budowlanej.
W okresie trzeciorzędu utworzyły się główne rysy rzeźby terenu Osiedla Paderewskiego-Muchowca. Wówczas to dochodziło do intensywnych procesów wietrzenia chemicznego i denudacji. W czwartorzędzie obszar dzielnicy został prawdopodobnie pokryty przez lądolód skandynawski dwukrotnie: podczas najstarszego zlodowacenia Sanu (krakowskiego) oraz w okresie zlodowacenia Odry (środkowopolskiego). Osady po pierwszym zlodowaceniu zostały w większości usunięte w okresie interglacjału, zaś lądolód zlodowacenia Odry pozostawił po sobie gliny zwałowe występujące wzdłuż obniżeń dolinnych. Na Osiedlu Paderewskiego-Muchowcu gliny zwałowe ciągną się wzdłuż doliny Potoku Leśnego, zaś północno-wschodnią część dzielnicy, ciągnącą się w rejonie ulicy I.J. Paderewskiego i ulicy Z. Krasińskiego, budują plejstoceńskie piaski i żwiry glacjalne i fluwioglacjalne. W trwającym współcześnie holocenie następują zjawiska niszczenia i wyprzątania pokryw osadów plejstoceńskich, zaś w dolinach rzecznych wytworzyła się niska terasa uformowana w kilku stopniach.