El Cabezo Negro de Tallante es un afloramiento volcánico alargado en dirección aproximada noreste-suroeste. Está formado fundamentalmente por coladas basálticas de poca potencia y piroclastos agrupados alrededor de los centros de emisión. Este afloramiento forma parte de una ancha franja volcánica cartagenera de unos 20 kilómetros, en el que aparecen otros edificios como es el caso de la Magdalena, San Isidro, ladera norte de la sierra de la Muela y Cabezo de la Viuda.
Se trata de las últimas manifestaciones volcánicas que han afectado a la región de Murcia, desarrollándose desde el Plioceno superior (2,8 millones de años) hasta incluso el Cuaternario (1 millón de años, según algunos autores). En concreto, las erupciones volcánicas de Tallante tienen una edad de unos 2,6 millones de años. La intrusión volcánica se realiza a través de fallas que afectan a esquistos y cuarcitas blancas del Complejo Nevado-Filábride de las Zonas Internas.
A pesar de ser un volcán relativamente reciente, las lavas están muy alteradas y erosionadas, pero aún hoy, todavía se pueden distinguir restos de un malpaís, algunas coladas, estructuras fluidales, emisiones freatomagmáticas, etc., que hacen de este rincón un lugar excelente en Murcia para disfrutar de la vulcanología.
El volcán está formado por basaltos alcalinos cuya característica más destacable es la presencia de numerosos y variados xenolitos de rocas ígneas y metamórficas arrancados por el magma durante su ascenso, que permiten, además de disfrutar de una geodiversidad de minerales, reconocer en superficie las rocas que forman el interior de la Tierra, el manto superior litosférico y la corteza. Siendo los xenolitos más abundantes los siguientes:
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Xenolitos de peridotitas. Se trata de lhezolitas que destacan por su color verde oliva debido a la abundante presencia de olivino rico en magnesio (forsterita), aunque, debido a la rápida alteración de este mineral en muchos casos aparecen con tonos rojizos (iddingsita) o amarillentos. Junto al olivino, forman la lherzolita, piroxenos y espinela.
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Xenolitos hornblenditas y cristales de hornblenda, de color negro azabache intenso, a veces como inclusiones en las lherzolitas, pero más comúnmente como agregados monominerálicos (hornblenditas); o cristales aislados, unas veces redondeados, otras con buen desarrollo de las caras pero con aristas redondeadas y golfos de corrosión, y las más como fragmentos angulosos. Estos anfíboles son los que más controversia provocan ya que se crean por segregación a alta presión de un líquido basáltico alcalino. Pero para algunos autores son generados a partir de los basaltos que los engloban y para la mayoría son resultado de un proceso similar pero anterior (hace unos 10 Ma.) a la propia formación de los basaltos que se observan y englobados por el magma ascendente, lo que sería corroborado por el aspecto brechoide de muchos de estos xenolitos y por el hecho de aparecer en algunos xenolitos de peridotitas, por lo que serían anteriores a la formación del magma que generó los basaltos.
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Enclaves de esquistos albíticos similares a la roca encajante presente en el entorno del afloramiento, así como de rocas cuarzo feldespáticas y granulitas, que indica la presencia de un zócalo cristalino profundo.