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Der Süden Sachsens wird vom Erzgebirge und der Erzgebirgssenke eingenommen, der Norden von der Leipziger Tieflandsbucht.

Erzgebirge
Das heutige Erzgebirge wurde im Tertiär pultschollenartig gehoben, wodurch tiefe Teile der Erdkruste erschlossen wurden. Das Erzgebirge baut sich aus einem großen, Südwest-Nordost streichenden geologischen Sattel (Antiklinale) auf, dessen Achse nach Südwesten abtaucht. Im Osten, wo die stärkste Hebung erfolgte, stehen heute die ältesten Gesteine an der Oberfläche: Metamorphosierte Gesteine (Gneise) des Präkambriums. Nach Westen folgen jüngere Gesteine (Kambrium und Silur, in Richtung Vogtland auch Devon und Karbon). Das Erzgebirge wird durch eine Vielzahl von tief reichenden Brüchen durchzogen. Auf seiner Südseite wird das Gebirge durch den Erzgebirgsabbruch begrenzt, einer Verwerfung, die eine markante Steilkante bildet.
Die innerhalb des Erzgebirges an der Erdoberfläche austretenden Granite bilden die am höchsten aufragenden Teile des großen Erzgebirge-Plutons, der unter dem Erzgebirge lagert. Das Magma stieß im Erdaltertum in zwei Phasen an die Oberfläche; die jüngeren Granite sind erzführend (u. a. Zinn, Silber, Blei, Zink, Arsen, Wismut und Uran). Diesen Erzen hat das Gebirge seinen Namen zu verdanken.
Nach seiner Hebung im Tertiär wurde das Erzgebirge zur Hochfläche eingeebnet, aus der bis heute nur wenige höhere Kuppen hinausragen. Diese bilden die Erosionsreste basaltischer Lavaströme, die im Tertiär durch alte Täler flossen und bei ihrer Abkühlung oftmals senkrecht stehende Basaltsäulen bildeten. Im Pleistozän schnitten sich Flüsse tief in die Pultfläche ein.
Das im Osten Sachsens liegende Lausitzer Bergland wird als geologische Fortsetzung des Erzgebirges angesehen.

Erzgebirgssenke und Granulitgebirge
Dem Erzgebirge ist im Norden die Erzgebirgssenke vorgelagert. In ihr wurden Sedimente des Karbon und Perm (Rotliegendes) abgelagert. Die bis zu 1300 m mächtigen Karbonschichten bilden seit dem 14. Jahrhundert die Grundlage des Steinkohlebergbaus der Region.
In dem nördlich der Erzgebirgssenke liegenden Granulitgebirge wurden helle, als "Weißstein" bezeichnete Gesteine aus dem Präkambrium unter enormem Druck zu Scheiben gepresst.

Elbsandsteingebirge
Großflächige Ablagerungen der Oberkreide bedecken den Südostteil der Elbe. Mächtige Quadersteine bauen hier das Elbsandsteingebirge auf. Der Sandstein wird seit Jahrhunderten als Werk- und Dekorationsstein gebrochen und fand u. a. in den Bauwerken des Dresdner Barocks Verwendung.

Leipziger Tieflandsbucht und nördliche Oberlausitz
Die Leipziger Tieflandsbucht liegt im Übergangsbereich zwischen dem Norddeutschen Tiefland und der Mittelgebirgsschwelle. Im Tertiär verlief hier die Grenze zwischen Meer und Festland und es bildeten sich große Braunkohlelagerstätten. Im Quartär drangen die Eismassen bis in die Leipziger Bucht und die nördliche Oberlausitz vor und hinterließen weiträumig quartäre Sedimente, u. a. Löss.
H. Kiegel