เกลือหินพบมากในภาคอีสาน ซึ่งเป็นหลักฐานที่บ่งบอกว่า น้ำทะเลที่เคยไหลท่วมภาคอีสานและได้ถูกปิดกั้นด้วยเทือกเขาจากการยกตัวของเทือกเขาภูพานทางตอนกลางของภาคอิสาน ซึ่งได้ทำให้เกิดการแบ่งดินแดนอีสานเป็น 2 ส่วน ทำให้พบแร่เกลือหิน และแร่โปแตชชนิดคาร์นัลไลท์ จำนวนมาก บริเวณที่พบแร่เกลือหินและแร่โปแตช มีลักษณะเป็นแอ่งคล้าย ๆ ก้นกระทะ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 แอ่ง คือ

• แอ่งเหนือ หรือ แอ่งสกลนคร (Sakonnakhon Basin) อยู่ทางตอนเหนือ ของ ที่ราบสูงโคราช คลุมพื้นที่ของ จังหวัดอุดรธานี หนองคาย สกลนคร และนครพนม เป็นเนื้อที่ประมาณ 17,000 ตารางกิโลเมตร
• แอ่งใต้ หรือ แอ่งโคราช (Khorat Basin) อยู่ทางตอนใต้ ของที่ราบสูงโคราช คลุมพื้นที่ของจังหวัดขอนแก่น มหาสารคาม กาฬสินธุ์ ร้อยเอ็ด ยโสธร อุบลราชธานี นครราชสีมา ชัยภูมิ สุรินทร์ และบุรีรัมย์ เป็นเนื้อที่ ประมาณ 33,000 ตารางกิโลเมตร

สภาพธรณีวิทยาของในแอ่งส่วนใหญ่จะรองรับด้วยหมวดหินมหาสารคาม หมวดหินมหาสารคามถูกปิดทับด้วยหินตะกอนยุคควอเทอร์นารี ซึ่งเป็นตะกอนน้ำพาในบริเวณที่ราบลุ่มน้ำท่วมถึงและที่ราบริมน้ำ หมวดหินมหาสารคาม เป็นชั้นเกลือหินหนา แทรกสลับกับ หินโคลน บางแห่งพบว่ามีชั้นหินเกลือเพียงชั้นเดียว สองชั้นหรือสามชั้น หมวดหินมหาสารคาม นี้วางตัวแบบไม่ต่อเนื่องบนหน่วยหินโคกกรวด

หมวดหินมหาสารคาม ประกอบด้วย หน่วยหินย่อย 7 ชุด เรียงจากชั้นที่แก่สุดถึงอ่อนสุด ดังนี้ หินชั้นสีแดงอายุแก่ ชั้นแอนไฮไดรต์ชั้นฐาน เกลือชั้นล่าง ดินเหนียวชั้นล่าง เกลือชั้นกลาง ดินเหนียวชั้นกลาง เกลือชั้นบน และดินเหนียวชั้นบน ชั้นเกลือหิน ประกอบด้วยแร่เฮไลต์ 80-96% นอกจากนี้บางแห่งยังพบแร่โพแทช (แร่ซิลไวต์และคาร์นัลไลต์) เกิดร่วมในเกลือหินชั้นล่าง ในบางแห่งเกลือหินชั้นบนถูกชะละลาย ทำให้เกิดปัญหาน้ำบาดาลเค็ม น้ำเค็มเมื่อมีระดับสูงใกล้ผิวดินจะพาเกลือมาสะสมผิวดิน ก่อให้เกิดปัญหาดินเค็มตามมา ลำดับชั้นเกลือทั้ง 3 ชั้น โดยมีชั้นดินเหนียวคั่นอยู่ระหว่างชั้นเกลือหิน รวมทั้งชั้นโพแทชพบอยู่ในชั้นเกลือหินชั้นล่างสุด มีรายละเอียดดังต่อไปนี้

1. แอนไฮไดรต์ชั้นฐาน เป็นชั้นหินเกลือระเหยที่อยู่ล่างสุดในแอ่ง มีความหนาค่อนข้างสม่ำเสมอประมาณ 1-2 เมตร วางตัวอยู่ใต้ชั้นเกลือหินและทับอยู่บนหินทรายเนื้อละเอียด
2. เกลือหินชั้นล่าง ประกอบด้วยเกลือหินเป็นหลัก มีความหนามากที่สุด และพบแร่โพแทชอยู่ในช่วงบนของชั้นเกลือหินนี้ ในส่วนบนของเกลือหินชั้นนี้จะมีความสะอาดหรือความบริสุทธิ์มาก และมีอินทรียวัตถุเข้ามาปนมากขึ้นในตอนล่าง ๆ ทำให้มีสีเทาดำ พบยิปซั่มและแอนไฮไดรต์ปนบ้างเล็กน้อยประมาณ 2-3 เปอร์เซ็นต์ ความหนาของชั้นเกลือหินนี้ โดยเฉลี่ย 134 เมตร หลุมเจาะที่อำเภอบรบือ จังหวัดมหาสารคาม (K-89) พบเกลือหินหนาที่สุด 1,080 เมตร ซึ่งไม่ใช่ความหนาที่แท้จริง เพราะพบการเอียงเทของชั้นเกลือหินค่อนข้างมากจากแท่งตัวอย่าง เนื่องจากชั้นเกลือหินถูกดันนูนขึ้นเป็นโดมหินเกลือ
3. ชั้นแร่โพแทช ส่วนใหญ่เป็นแร่คาร์นัลไลต์ (Carnallite-KMgCl3.6H2O) ส่วนน้อยเป็นแร่ซิลไวต์ (Sylvite-KCl) ซึ่งพบวางตัวอยู่ข้างบนชั้นแร่คาร์นัลไลต์ เกิดจากแมกนืเซียมในแร่คาร์นัลไลต์ถูกชะออกไป
   1. แร่คาร์นัลไลต์ มีลักษณะเป็นสีชมพูเรื่อๆ บางครั้งอมม่วงและขาวขุ่น ส่วนน้อยที่มีสีค่อนข้างเข้มไปในทางสีส้มหรือสีแดงเนื่องจากมลทินของแร่ฮีมาไทต์ มีคุณสมบัติละลายน้ำได้ง่ายกว่าเกลือหินและซิลไวต์มาก มีรสเฝื่อน พบเป็นชั้นค่อนข้างหนา พบหนาที่สุดประมาณ 200 เมตร จากการเจาะสำรวจ 118 หลุม พบแร่โพแทซ 61 หลุม อยู่ในระดับลึกตั้งแต่ 75-532 เมตร มีความหนาเฉลี่ย 42 เมตร
   2. แร่ซิลไวต์ ส่วนใหญ่มีสีขาวขุ่นคล้ายเกลือหินมาก อาจพบสีส้ม และสีแดงอมส้ม เกิดเป็นชั้นบางๆสลับกับเกลือหิน พบแร่ซิลไวต์ค่อนข้างหนาประมาณ 12 เมตร อยู่ตื้นประมาณ 75 เมตรจากผิวดิน คือที่อำเภอวานรนิวาส จังหวัดสกลนคร อำเภอเมือง จังหวัดขอนแก่น และอำเภอเมือง จังหวัดอุดรธานี
4. เกลือหินหลากสี พบเหนือชั้นโพแทซ มีความหนาเฉลี่ย 3 เมตร มีสีต่างๆ เช่น สีส้ม แดง เทา ดำ และขาว เป็นชั้นสลับกัน และพบเฉพาะบริเวณที่มีชั้นโพแทซเท่านั้น
5. เกลือหินชั้นกลาง มีสีขาว และบางบริเวณมีสีครีมจนถึงสีน้ำตาลอ่อน พบยิปซัมและแอนไฮไดรต์ สีขาวประมาณ 2%-3% ประอยู่ทั่วไป พบหนาที่สุดที่ อำเภอคง จังหวัดนครราชสีมา คือ สถาบันวิจัยสังคม มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ หนา 171 เมตร จากหลุมเจาะทั้งหมด 118 หลุม พบว่ามีเกลือหินชั้นกลางนี้เพียง 56 หลุม มีความหนาเฉลี่ย 70 เมตร
6. เกลือหินชั้นบน ประกอบด้วยเกลือหินล้วนๆ มียิปซัมเล็กน้อย และบางบริเวณในช่วงกลางๆจะพบชั้นแอนไฮไดรต์ที่หนาประมาณ 2 เมตร ชั้นเกลือหินชั้นบนมีความหนาตั้งแต่ 3-65เมตร บางแห่งพบว่าชั้นนี้ละลายไปหมด พบในหลุมเจาะเพียง 13 หลุมจาก 118 หลุม พบบริเวณกลางๆแอ่งและบางบริเวณเท่านั้น
7. ชั้นดินเหนียว ชั้นดินเหนียวและชั้นหินโคลนนี้จะมีสีน้ำตาลแดงและมีจุดสีเขียวประอยู่ทั่วไป เป็นชั้นที่เกิดแทรกสลับระหว่างชั้นเกลือหินต่างๆ ชั้นดินเหนียวที่คั่นระหว่างเกลือหินชั้นกลางกับชั้นล่าง มีความหนาตั้งแต่ 8-66 เมตร โดยเฉลี่ย 35 เมตร สำหรับชั้นดินเหนียวที่คั่น ระหว่างเกลือหินชั้นบนกับชั้นกลางนั้นมีความหนาตั้งแต่ 5-83 เมตร โดยเฉลี่ย 43 เมตร