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  山地地質構造基礎是古生代天山中期的秦嶺大別山褶皺帶。主要由前震旦紀地層和侵入岩構成,以花崗岩、片麻岩等為主。麻城以東部分受燕山運動影響更為顯著。山地經褶皺後,曾一度準平原化。現今山地輪廓為此後的斷層運動所形成。斷層運動至今仍在進行,1923年霍山大地震即為明顯一例。

  大別山中山面積約佔全部山區15%,其餘多為低山丘陵。山間谷地寬廣開闊,並有河漫灘和階地平原,是主要農耕地區。山地多深谷陡坡,地形複雜,坡向多變,坡度多在25°～50°。大別山地勢較高,南北兩側水系較為發育,分別注入長江和淮河。

  大別山屬北亞熱帶溼潤季風氣候區,具有典型的山地氣候特徵,氣候溫和,雨量充沛。溫光同季,雨熱同季,具有優越的山地氣候和森林小氣候特徵,具備森林的氣候優勢。年平均氣溫12.5°C,最高氣溫18.7°C,最低氣溫8.8°C,極端最高氣溫37.1°C,極端最低氣溫-16.7°C,1月份最冷平均溫度0.2°C,7月份最熱平均氣溫23°C,夏季平均溫度22°C,冬季平均氣溫10°C,≥10°C積溫4500-5500°C,氣溫年較差21.8°C。平均降水量1832.8毫米,年降水日數161天,空氣相對溫度平均79%,年日照時數平均1400-1600小時,年霧日102天,太陽平均輻射量110千卡/cm,無霜期179-190天,年平均氣溫比附近的市、鎮分別低5.2°C,降水比附近的地區多360毫米。

  春天鮮花盛開,草木蔓發,鬆綠竹黃,百鳥相鳴;仲夏林木蓊翳,綠蔭沉凝,涼風拂肌,幾忘酷暑。秋至松竹沉黛,楓葉如火,碩果綴枝,百草含香。冬臨風蕩林海,雪壓勁鬆,山色凝重,似露崢嶸;山頂積雪經久難消,與繁花綠葉相融,故有“天堂積雪”的美景。
大別山為中國鄂、豫、皖三省交界處的一座山脈。介於北緯30°10′～32°30′,東經112°40′～117°10′。西接桐柏山,東延為天柱山、張八嶺,西段作西北—東南走向,東段作東北—西南走向。一般海拔500～800米,山地主要部分海拔1500米左右。為淮河和長江的分水嶺。主峰白馬尖海拔1777米(因白馬尖位於大別山東延的霍山,故有時也將海拔1739米的天堂寨視為大別山主峰。)。2018年,位於大別山南麓的黃岡大別山地質公園入選世界地質公園。