Волин­ський мега­блок — це гео­ло­гі­чна стру­кту­ра Укра­їн­сько­го щита, обме­же­на з захо­ду і пів­но­чі кра­йо­ви­ми ски­да­ми, зі схо­ду — Бру­си­лів­ським гли­бин­ним роз­ло­мом, що від­ді­ляє його від Росин­сько-Тіки­цько­го мега­бло­ку, а з пів­дня — Тете­рів­ським і Андру­шів­ським роз­ло­ма­ми. Пів­ден­ні­ше роз­та­шо­ва­ний Дні­стров­сько-Бузь­кий мега­блок. Ця ділян­ка хара­кте­ри­зу­є­ться зна­чною тов­щею зем­ної кори — до 50 км, пере­ва­жно фемі­чно­го типу, за виня­тком Коро­стен­сько­го маси­ву, де тов­щи­на кори сягає близь­ко 36 км.

У суча­сній гео­ло­гі­чній будо­ві Укра­їн­сько­го щита захі­дна та пів­ні­чна межі Волин­сько­го мега­бло­ку збі­га­ю­ться з кра­йо­ви­ми ски­да­ми, схі­дна про­хо­дить по Бру­си­лів­сько­му гли­бин­но­му роз­ло­му, який від­окрем­лює його від Росин­сько-Тіки­цько­го мега­бло­ку, а пів­ден­на — з Тете­рів­ським і Андру­шів­ським роз­ло­ма­ми, пів­ден­ні­ше яких роз­та­шо­ва­ний Дні­стров­сько-Бузь­кий мега­блок. Волин­ський мега­блок хара­кте­ри­зу­є­ться зна­чною тов­щею зем­ної кори — до 50 км, пере­ва­жно фемі­чно­го типу, за виня­тком Коро­стен­сько­го маси­ву із сіа­лі­чною корою тов­щи­ною близь­ко 36 км.

Осно­ву мега­бло­ку скла­да­ють палео­про­те­ро­зой­ські утво­ре­н­ня, до архею від­не­се­но Дні­стров­сько-Бузь­ку серію, пред­став­ле­ну діа­фто­ро­ва­ни­ми кри­ста­ло­слан­ця­ми, піро­ксе­но­ви­ми та амфі­бол-піро­ксе­но­ви­ми поро­да­ми, а також пла­гі­о­гней­са­ми. Архей­ські поро­ди поши­ре­ні обме­же­но, у вигля­ді ксе­но­лі­тів серед інтру­зи­вів та уль­тра­ме­та­мор­фі­чних гра­ні­то­ї­дів. Пере­ва­жна части­на регіо­наль­но мета­мор­фі­зо­ва­них порід нале­жить до тете­рів­ської та кле­сів­ської серій палео­про­те­ро­зою, локаль­но зустрі­ча­ю­ться ста­рі­ші васи­лів­ська сві­ти і ново­град-волин­ська тов­ща.

Тете­рів­ська серія поді­ля­є­ться на три сві­ти. Нижня — васи­лів­ська — скла­да­є­ться з біо­ти­то­вих гней­сів і кри­ста­ло­слан­ців із грана­том, силі­ма­ні­том, кор­ді­є­ри­том і гра­фі­том. За Sm-Nd дату­ва­н­ням вік цих порід близь­ко 2400 млн років. Сере­дня — город­ська — пред­став­ле­на біо­ти­то­ви­ми гней­са­ми з гра­фі­то­ви­ми вклю­че­н­ня­ми (напри­клад, Бур­тин­ське родо­ви­ще), з поту­жні­стю близь­ко 2000 м. Верх­ня — коче­рів­ська — має кар­бо­на­тний склад із каль­ци­фі­ра­ми, мар­му­ра­ми та амфі­бол-діо­пси­до­ви­ми гней­са­ми, поту­жність до 6000 м. Поро­ди сфор­мо­ва­ні в амфі­бо­лі­то­вій фації регіо­наль­но­го мета­мор­фі­зму (560–660 °C, 3–5 кбар) за віком 2,08–1,95 млрд років. Тете­рів­ська серія утво­рює син­клі­на­лі Тете­рів­ську та Коче­рів­ську.

Ново­град-волин­ська тов­ща утво­рює Ново­град-Волин­ську син­клі­наль і скла­да­є­ться пере­ва­жно з вул­ка­ні­тів — мета­мор­фі­зо­ва­них туфів, туфі­тів, діа­ба­зів та анде­зи­то­вих пор­фі­ри­тів. За цир­ко­но­вим дату­ва­н­ням її вік 2,43 млрд років.

Кле­сів­ська серія — верх­ній шар стра­ти­гра­фії — вклю­чає кле­со­ві­ти, лепти­то­ві гней­си, мета­мор­фі­зо­ва­ні діа­ба­зи та анде­зи­ти. Вона утво­ри­ла­ся вна­слі­док висо­ко­тем­пе­ра­тур­но­го амфі­бо­лі­то­во­го мета­мор­фі­зму (ізо­то­пний вік 2,02–1,97 млрд років) і лока­лі­зу­є­ться як остан­ці серед осни­цьких гра­ні­то­ї­дів (1,99 млрд років). Поту­жність серії 4000–5000 м. Вва­жа­є­ться, що фор­му­ва­н­ня кле­сів­ської серії пов’язане з вул­ка­но-плу­то­ні­чним поясом Осни­цько-Міка­ше­ви­цьким (Воли­но-Полі­ським).

Уль­тра­ме­та­мор­фі­чні та магма­ти­чні утво­ре­н­ня Волин­сько­го мега­бло­ку вклю­ча­ють шере­ме­тів­ський, бер­ди­чів­ський, жито­мир­ський, букин­ський, нар­ци­зів­ський і пру­тів­ський ком­пле­кси кри­во­ро­жію , а також осни­цький, горо­дни­цький, кишін­ський, кам’янський, коро­стен­ський і пер­жан­ський ком­пле­кси кле­сьо­вію. Зна­чно­го роз­ви­тку набу­ли також дай­ко­ві ком­пле­кси кле­сьо­вію та овру­чію.

Най­дав­ні­ши­ми є пла­гі­о­гра­ні­то­ї­ди шере­ме­тів­сько­го ком­пле­ксу. Бер­ди­чів­ський ком­плекс сфор­му­вав­ся в резуль­та­ті гра­ні­ти­за­ції дні­стров­сько-бузь­кої серії. Його гра­нат-вмі­сні утво­ре­н­ня обме­же­ні в поши­рен­ні. Жито­мир­ський ком­плекс, утво­ре­ний уль­тра­ме­та­мор­фі­змом тете­рів­ської серії, типо­вий для Волин­сько­го мега­бло­ку і вклю­чає рів­но­мір­но­зер­ни­сті гра­ні­ти й мігма­ти­ти з муско­ві­том, що відо­мі у райо­нах Горо­дни­ця, Миро­піль і пів­ден­ні­ше Жито­ми­ра. Часто зустрі­ча­ю­ться пегма­ти­ти, аплі­то-пегма­то­ї­ди і квар­цо­ві жили. Ізо­то­пний вік ком­пле­ксу 2,08–2,02 млрд років. Утво­ре­н­ня жито­мир­ських гра­ні­тів пов’язане з рудо­про­я­ва­ми бла­го­ро­дних мета­лів, слю­ди та кера­мі­чної сиро­ви­ни.

Пізні­ше сфор­му­ва­ли­ся букин­ський і пру­тів­ський інтру­зив­ні ком­пле­кси. Букин­ський масив (с. Буки) — бага­то­фа­зний габро-мон­цо­ні­то­вий ком­плекс із квар­цо­ви­ми діо­ри­та­ми й гра­но­діо­ри­та­ми, із ізо­то­пним віком близь­ко 1,99 млрд років. Пру­тів­ський ком­плекс скла­да­є­ться пере­ва­жно з габро, габро-нори­тів, піро­ксе­ні­тів і пери­до­ти­тів. Ці ком­пле­кси разом із одно­ві­ко­ви­ми дай­ка­ми фор­му­ють мезо­про­те­ро­зой­ську тра­по­ву асо­ці­а­цію віком 1,99–1,98 млрд років, що свід­чить про ста­біль­ність пла­тфор­ми в цей час.

Осни­цький ком­плекс (1,99 млрд років) пред­став­ле­ний діо­ри­та­ми, гра­но­діо­ри­та­ми і гра­ні­та­ми, утво­ре­ни­ми в резуль­та­ті гра­ні­ти­за­ції кле­сьов­ської серії. Нові дослі­дже­н­ня свід­чать про син­хрон­ність фор­му­ва­н­ня осни­цьких і жито­мир­ських гра­ні­тів. Близь­кий за віком горо­дни­цький лужно-уль­тра­о­снов­ний ком­плекс вклю­чає й уль­тра­ба­зи­ти Жда­нів­сько­го маси­ву, пов’язані з мета­со­ма­ти­та­ми і рудо­про­я­ва­ми бла­го­ро­дних мета­лів, міді та ура­ну. Ізо­то­пні дату­ва­н­ня К‑Аг-мето­дом визна­ча­ють вік фло­го­лі­ту близь­ко 1945 млн років, амфі­бо­лів — 1890 млн років. Маси­ви Муха­рів­ський і Ново­град-Волин­ський іно­ді виді­ля­ють у окре­мі ком­пле­кси.

Кишін­ський ком­плекс (1,95 млрд років) об’єднує маси­ви сублу­жних біо­ти­то­вих і біо­тит-амфі­бо­ло­вих гра­ні­тів. Кам’янський ком­плекс — основ­ні та уль­тра­о­снов­ні інтру­зи­ви, що містять рудо­про­я­ви міді, ніке­лю і пла­ти­ни.

Оса­до­ві інтру­зи­ви Волин­сько­го мега­бло­ку, що нале­жать до верх­ньої части­ни кле­сьов­ської та овру­цької серій, сфор­му­ва­ли­ся в суб­пла­тформ­ний пері­од. Тут вини­кла орто­го­наль­на систе­ма гра­бен-син­клі­наль­них стру­ктур, акти­ві­зу­ва­лась магма­ти­чна діяль­ність, фор­му­ва­н­ня Коро­стен­сько­го плу­то­ну, пер­жан­ських мета­со­ма­ти­тів і дай­ко­вих ком­пле­ксів. Магма­ти­чна актив­ність пов’язується з колі­зі­єю Сар­мат­сько­го та Фен­но­сканд­сько­го про­то­кон­ти­нен­таль­них тер­рей­нів.

Овру­цька серія запов­нює Овру­цьку і Віль­чан­ську рифто­ген­ні запа­ди­ни, заля­га­ю­чи на гра­ні­тах Коро­стен­сько­го і Жито­мир­сько­го ком­пле­ксів та гней­сах Тете­рів­ської серії. Серед світ виді­ля­ють збрань­ків­ську (ефу­зи­ви, діа­ба­зи, слан­ці, тра­хі­ан­де­зи­ти) і тов­ка­чів­ську (чер­во­ні квар­ци­ти, піро­фі­лі­то­ві слан­ці) зі стра­ти­гра­фі­чною супе­ре­чні­стю. Їхній вік сягає 1770–1700 млн років.

Коро­стен­ський плу­тон — цен­траль­ний масив докем­брій­сько­го фун­да­мен­ту мега­бло­ку — фор­му­вав­ся у декіль­ка фаз (1800–1737 млн років), вклю­ча­ю­чи анор­то­зи­ти, гра­ні­ти рапа­кі­ві, лабра­до­ри­ти, гра­ніт-пор­фі­ри. З ним пов’язані родо­ви­ща п’єзокварцу, юве­лір­них каме­нів, тита­но­вих і апа­тит-тита­но­вих руд. Напри­кін­ці палео­про­те­ро­зою утво­ри­лись сублу­жні гра­ні­ти і калі­є­ві мета­со­ма­ти­ти пер­жан­сько­го ком­пле­ксу з рід­кі­сно­ме­таль­ною і полі­ме­та­лі­чною міне­ра­лі­за­ці­єю ( бери­лій, рід­кі­сні мета­ли).

Дай­ко­ві ком­пле­кси поши­ре­ні по всьо­му щиту. Виді­ля­ють дві віко­ві гене­ра­ції — кле­сов­ську (основ­ні діа­ба­зи, піро­ксе­ні­ти) і овру­цьку (квар­цо­ві пор­фі­ри). Вони фор­му­ють діа­го­наль­ну систе­му поясів у Ново­град-Волин­сько­му, Єміль­чин­сько­му, Горо­до­цько­му, Томаш­го­род­сько­му і Горин­сько­му райо­нах.