八ヶ岳は、南の編笠山から北の蓼科山まで南北約21 kmにわたって、多数の噴出中心を持つ「火山列」です。活動時期や噴出物の特徴などから、夏沢峠を境にして北八ヶ岳、南八ヶ岳などと分類して呼ばれます。また北八ヶ岳のうち、麦草峠から南の夏沢峠までを、中八ヶ岳と呼ぶ人もいます。
活動時期は、かつては、約130万年前の中岳ヒン岩噴出から活動を開始し、数十万年前に明瞭な活動休止期・侵食期を挟んで古八ヶ岳期・新八ヶ岳期と分類される活動をしていたとされていました。これらの研究は、元信州大学の河内晋平氏が精力的に調査され、その成果を地質調査所発行1/5万地質図「八ヶ岳」「蓼科山」として公表されました。最近では、信州大学の人たちを中心に見直しが行われ、新たな地質層序が組み立てられた結果、明瞭な侵食期は存在しないことがわかりました。また新たな年代測定や化学組成なども踏まえた結果、八ヶ岳火山は約50万年前から現在までの活動による噴出物で構成されています。それ以前の活動（約120～80万年前）は、現在の北八ヶ岳では八柱（やばしら）火山群とされ、またこの時期はやや西方の塩嶺（えんれい）火山岩類、霧ケ峰火山岩類、八子ヶ峰（やしがみね）火山岩類、和田峠火山岩類の噴出が起こっています。
八ヶ岳火山のうち南八ヶ岳は、赤岳・横岳などのピークとこれらを構成する溶岩や火砕岩からできています。相対的に活動時期が古いことから、侵食が進み急峻な地形を形成しています。一方、北八ヶ岳は、主として緩やかな地形を示す溶岩ドームからなります。縞枯山・茶臼山・丸山・中山などのピークはいずれも十数万年前くらいにできた単成の溶岩ドームです。天狗岳付近は、約20～10万年前の年代を示す溶岩流が分布している他、最近10万年以内には、天狗岳下部・中部・上部溶岩や、2～3万年前の年代を示すスリバチ池溶岩が分布しています。スリバチ池溶岩は現在でも明瞭な溶岩堤防やしわなどの地形を残し、植生も貧弱なことから、周囲の溶岩に比べて非常に若いことが分かります。八ヶ岳新期テフラ群のうちYt-Pm1~Yt-Pm3の3枚のテフラは、輝石という鉱物の組成が天狗岳に分布する溶岩の組成と似ているため、天狗岳付近を給源としていると考えられます。中八ヶ岳地域の噴出物の輝石の化学組成は、場所ごとに共通の組成を示します。すなわち、硫黄岳付近に分布する噴出物、天狗岳付近に分布する噴出物、溶岩ドームが多数分布する地域の噴出物、といった具合に3つのグループに分けられます。
北横岳は9枚の溶岩とYt-Pm4テフラからなる火山で、特に最新のY9溶岩流は、スリバチ池溶岩と同様、植生が貧弱で岩石の風化もわずかであり、非常に若い溶岩であることが想像できます。北横岳トレッキングの説明のとおり、約2000年前に流出した溶岩であるとされています。現在分かっている八ヶ岳の噴出物の年代で、最も若い数値を示します。
八ヶ岳火山は最近約20万年間で少なくとも5枚の大規模爆発噴火による降下軽石を噴出しています。これらは中谷（1970）によって最初に記載されました。地層の下位（古い時代）から八ヶ岳川上テフラ（Yt-Kw）、八ヶ岳新期第1テフラ（Yt-Pm1）、八ヶ岳新期第2テフラ（Yt-Pm2）、八ヶ岳新期第3テフラ（Yt-Pm3）、八ヶ岳新期第4テフラ（Yt-Pm4）と呼ばれています（中谷（1970）の略称はKwP、YPｍⅠ～Ⅳ）。いずれも黄色の軽石層からなりますが、Yt-Pm1では層の下部、Yt-Pm2では層の上部、Yt-Pm3ではその中ほどに、灰色の細粒火山灰層が伴います。いずれも斜方輝石、単斜輝石と斜長石という鉱物が主として入っていますが、Yt-Kwではわずかにカンラン石が、またYt-Pm1~4ではわずかに普通角閃石が入っています。
分布は、5枚のテフラとも八ヶ岳から東方向に向かっています。Yt-Pm4は埼玉県の長瀞、Yt-Kwは同三峰神社付近でも認められることから、関東平野にも降り積もったことでしょう。給源は、Yt-Pm4は北横岳山頂近くで粗く厚く堆積していることから、北横岳付近と思われます。Yt-KwとYt-Pm1～Yt-Pm3の4枚のテフラは、分布図から推定すると麦草峠から硫黄岳付近と推定されます。そこで輝石の化学組成で山の上の噴出物と比較すると、Yt-Kwは硫黄岳付近に分布する噴出物と組成が近いことから、硫黄岳付近が給源と思われます。中でも硫黄岳溶結凝灰岩は、この時期の八ヶ岳の噴出物には珍しいカンラン石が入っており、この特徴がYt-Kwと一致することから、同一噴出物である可能性もあります。Yt-Pm1～Yt-Pm3は、天狗岳付近に分布する噴出物と組成が近いことから、天狗岳付近が給源と思われます。年代で比較すると、天狗岳下部・中部・上部溶岩が噴出した頃にあたります。
テフラの年代については、山麓において姶良丹沢テフラ（AT）・御岳第1テフラ（On-Pm1）などの広域テフラとの層位関係や、風化火山灰土（いわゆるローム）の堆積速度を一定と仮定した堆積年代の推定により、下位から、Yt-Kw：17万年前、Yt-Pm2：6.6万年前、Yt-Pm3：5.6万年前となります。Yt-Pm1は8.6～9万年前の阿蘇4テフラとYt-Pm2との間であることから、6.6～9万年前とされました。また各テフラ直下の風化火山灰土に含まれる石英微粒子のOSL（光ルミネッセンス）年代を測定したところ、Yt-Pm2：4.4～5.4万年前、Yt-Pm3：4.6～5.2万年前、Yt-Pm4：2.5万年前となりました。なおYt-Kw、Yt-Pm1のOSL年代は層序と矛盾する値となり、テフラの堆積年代としては採用できません。これらの結果を考慮すると、テフラの年代は最終的に、Yt-Kw：17万年前、Yt-Pm1：5.5～9万年前、Yt-Pm2：4.4～6.6万年前、Yt-Pm3：4.6～5.5万年前、Yt-Pm4：2.5～2.9万年前であることが分かっています。
※溶結凝灰岩：火砕流や火山灰などが、噴出後に高温のため岩石のように固まったもの。
