Das älteste Gebirge in Südniedersachsen ist der Harz, dessen Gesteine sind mit bis zu 500 Millionen Jahren wesentlich älter als die des Vorlandes. Aber nicht alle Gesteine des Harzes haben ein so hohes Alter. In fast jeder Epoche der Erdgeschichte kamen weitere Ablagerungen hinzu, die man Sedimente nennt: Man hat das Gebirge daher als „Quadratmeile der Geologie" bezeichnet. Besonders alt ist der Granit, ein körniges Gestein aus hartem Quarz, etwas weniger hartem Feldspat und weichem Glimmer, der Blättchen für Blättchen aus dem Stein brechen kann. Es gibt den Merkspruch „Feldspat, Quarz und Glimmer, die drei vergess ich nimmer". Der Granit stieg als Magma aus der Tiefe des Erdinneren auf und erstarrte m Grund eines Meeres, das sich einmal dort befand, wo heute der Harz aufragt. Hinzu kam ein anderes für den Harz charakteristisches Gestein, ein grober Sandstein, der als Sedimentgestein im Laufe der Jahrmillionen stark verfestigt wurde.
Das Meer war flach, und es lagerten sich dort weitere Sedimente ab. Zeitweise war es so heiß, dass das Wasser verdunstete und darin gelöstes Salz zurückblieb. Später wurde das Salz von mächtigen Sandschichten abgedeckt. Wenn die Landoberflächen absanken, wurden sie erneut von Wasser. bedeckt. Die Meereswellen nahmen einen Teil des Sandes mit sich und formten Sandbänke oder Strände daraus. Auch Lebewesen trugen zur Bildung von Sedimenten bei. In den Weltmeeren gibt es seit etwa vier Milliarden Jahren Leben: Mikroskopisch kleine Algen, die zu den Pflanzen gehören, betrieben Fotosynthese, wenn sie vom Sonnenlicht erreicht wurden. Dabei gaben sie Sauerstoff an die Atmosphäre ab, und Überreste der Algen setzten sich am Grund der flachen Meeresbecken ab. Es gab auch Tiere, die sich von den Algen ernährten. Die kleinen Lebewesen bauten Kalk in ihre Körper ein, die ebenfalls am Meeresgrund liegen blieben, nachdem die Tiere abgestorben waren. Dadurch bildeten. Später lebten auch größere Pflanzen und Tiere in den Meeren. Wenn ihre toten Körper von Kalk umschlossen wurden, blieben Versteinerungen oder Fossilien erhalten. In einigen Meeresbecken setzte sich nicht nur Kalk, sondern auch Gips ab. Wieder kam Sand hinzu, und später bildete sich erneut eine Kalkschicht am Meeresgrund. Im Lauf der Jahrmillionen wurden immer mächtigere Sedimentpakete in den Meeren rings um den Harz abgelagert. Die unteren, zuerst abgesetzten Schichten wurden von den darüber liegenden Sedimenten zusammengepresst. Dieser Druck wirkte viele Millionen von Jahren lang auf die Sedimente ein: Aus Salz wurde Steinsalz mit klaren, würfelförmigen Kristallen, Sand wandelte sich zu Sandstein, Kalk zu Kalkstein und Gips zu Gipsstein. An den Versteinerungen in den Sedimentgesteinen kann man ablesen, welche Organismen in den Meeren lebten, als sich die Ablagerungen bildeten. Mit diesen Versteinerungen oder Fossilien kann man die Geschichte des Lebens auf der Erde rekonstruieren.
Vor etwa dreihundert Millionen Jahren wurden die Felsen aus Granit, Grauwacke und anderen Gesteinen von Kräften aus dem Erdinneren in die Höhe gedrückt, so dass aus ihnen ein Gebirge entstand: der Harz. Die Geologen nennen diesen Vorgang „Variszische Gebirgsbildung". Dabei entstanden Risse sogenannte Gangstörungen, in denen heiße metallführende Wasser aufstiegen. In Hohlräumen kristallisierten Erze und Mineralien aus. e weiter ein Berg in die Höhe ragt, desto stärker wird er von Wind und Wetter angegriffen. Im Hochharz regnet es sehr viel, und häufig fegen Stürme über die Höhen. Im Winter liegt oft Schnee. Wasser, das in Gesteinsritzen eingedrungen ist gefriert bei Frost; das Eis dehnt sich aus und sprengt den Stein. Das Eis dehnt sich aus und sprengt den Stein. Das war vor Jahrmillionen nicht anders als heute: Vor allem die weniger harten Sedimentgesteine wurden bald wieder der abgetragen. Im Harz blieb nur der „Rumpf" des Gebirges zurück. Allerdings wurde der Harz vor etwa 80 Millionen Jahren wieder etwas angehoben: Niedersachsens höchster Berg, der Wurmberg misst heute 971m. Der Brocken, mit 1.142m der höchste Berg Norddeutschlands, ragt ein kleines Stück östlich der Landesgrenze in Sachsen-Anhalt auf.