Ciencia que estudia el origen, formación y evolución de la Tierra, los materiales que la componen y su estructura, San Miguel de Urcuquí se encuentra influenciada por los volcánicos Yanahurco (Plio-Pleistoceno) y están constituidos por lavas andesíticas, brechas volcánicas y productos piroclásticos. En la parroquia de Tumbabiro se encuentra localizada una importante formación geológica que da nacimiento a sus aguas termales, que son aprovechadas por la hacienda Chachimbiro.
En la parroquia existen dos pequeñas quebradas, que nacen en la parte occidental de la parroquia; la primera de Pingunchuela, que cruza por la parte sur-este de la parroquia y llega a la parroquia de Salinas (perteneciente al cantón Ibarra). La segunda es la de Chuspiguaycu, que atraviesa las parroquias de Urcuquí y San Blas hasta llegar a la parroquia de Salinas (perteneciente al cantón Ibarra), las principales formaciones geológicas presentes en la parroquia, en el que se menciona el área y el porcentaje respectivamente.
Tabla 3. Descripción de la geología
| SÍMBOLO | FORMACIÓN | LITOLOGÍA | DESCRIPCIÓN | HECTÁREAS | % |
| QX | Volcán Huanguillaro | Facies proximal: Estratovolcanes de lavas dacíticasandesíticas y Piroclastos | Rocas fundidas de origen volcánico presentes en el territorio parroquial | 714,13 | 19,32 |
| Q D | Volcánicos Cotopaxi | Facies distal: Piroclastosretrabajados (Cangahua) y primarios (tefra, flujos piro clásticos e ignimbritas) lahares y avalanchas de escombros (Volcánicos Cotopaxi) | Materiales fragmentarios, se forman como consecuencia de erupciones freáticas | 2982,05 | 80,68 |
El volcán Chachimbiro o Huanguillaro, es un volcán poco conocido debido a su forma atípica y su falta de erupciones históricas, sin embargo, estudios geológicos recientes (Beate, 2001; Bernard et al., 2011) han demostrado que este complejo volcánico tuvo varias erupciones durante el Holoceno (menos de 10.000 años). Eso hace del Chachimbiro un volcán potencialmente activo que podría representar un peligro en caso de reactivación, las principales poblaciones en la zona del Chachimbiro son Urcuquí, San Blas, Tumbabiro, Pablo Arenas y Cahuasquí.