Паранский бассейн приурочен к крупной синеклизе южной части Бразильского щита и обрамлен относительно поднятыми элементами последнего. Недостаточная изученность бассейна обусловливает некоторую условность в ряде мест его намеченных границ, в особенности на северо-западе и на юго-западе, где он разграничивается со смежным Центрально-Субандийским бассейном.
Крупное поднятие фундамента — свод Понта Гросса — пережимает юго-восточную часть бассейна. На северо-западе значительно менее выраженное поднятие фундамента отделяет от основной части бассейна его северо-западную окраину, известную под названием Корумбско-Куйабской впадины (рис. 191).
Бассейн выполнен толщами, возраст которых занимает интервал от девона до третичных включительно, общая мощность которых, судя по данным на выходах, у окраин бассейна и данным бурения составляет примерно до 2300 м. В центральных частях бассейна, в которых фундамент не вскрыт бурением, мощность эта оценивается в 2900 м (и более?) (рис. 192).
Основная часть выполнения приходится на девон, верхний карбон и триас-юру, в меньшей мере — на пермь. Меловые и третичные отложения играют совершенно подчиненную роль.
Отличительной особенностью разреза служат широкое развитие в карбоне ледниковых отложений и продуктов их переработки и многочисленные мощные диабазовые и базальтовые потоки и покровы триаса — юры; последние слагают у поверхности большую часть бассейна.
У восточной границы бассейна, в зоне выходов на поверхность пермских отложений в ряде мест встречаются темноцветные битуминозные сланцы и доломитизированные известняки, пахнущие нефтью. При перегонке этих битуминозных пород получена нефть в промышленных количествах. Выходы асфальта связаны также с верхнекаменноугольными отложениями Рио Бонито.
В той же зоне в районе Сан Пауло известны триасовые битуминозные песчаники, из которых путем перегонки также получались различные нефтепродукты.
В штате Сан Пауло в 1947—1948 гг. в скважинах установлены следы тяжелой черной нефти в трещинах черных сланцев Ирати пермского возраста. В известняках установлено присутствие легкой нефти в мелких трещинах и пустотах.
Следы легкой нефти установлены также в песчаниках верхнекаменноугольного возраста (Палермо), а также в подстилающих их тиллитах Палмейра.
Жидкая нефть установлена также в трещинах и пустотах диабазов.
Согласно одним представлениям, нефтепроявления, связанные с пермскими отложениями и вышележащими слоями, обусловлены дистилляцией битуминозных пород при внедрении диабазов. Согласно другим взглядам пермь сингенетично нефтеносна. Нефтяных месторождений в бассейне не выявлено.