Selbst aus der Zeit vor der Existenz der Ur-Nordsee sind aus dem Steinbruch Mammendorf Fossilienfunde dokumentiert. Konkret handelt es sich um Fundstücke aus dem Oberrotliegenden, die bis vor ca. 260 Mio. Jahre zurückreichen.
Seit 2016 sind in den über 20 Meter mächtigen roten und grauen Sandsteinen, die im Süden bis Südwesten des Steinbruchs über den Vulkangesteinen ausstreichen, zahlreiche Spurenfossilien, versteinerte Lebensspuren großer Reptilien sowie kleiner Würmer, Larven und Krebstiere gefunden worden. Am häufigsten treten rundliche, bis zu 30 Zentimeter breite Scharr- und Grabspuren kleiner säugetierähnlicher Reptilien auf, die mit dem sogenannten "Korbacher Dackel" (Procynosuchus) verglichen werden, dessen Knochen man weniger als 250 Kilometer entfernt in der Korbacher Spalte in Hessen gefunden hat. Seltener sind 2 bis zu 35 Zentimeter große Fußabdrücke, die man anhand ihrer Form verschiedenen Sauriergruppen des Perms zuordnen kann.
Die ältesten Pflanzenreste, die man aus Mammendorf kennt, sind Stammreste von Schachtelhalmen und Schuppenbäumen aus dem Oberkarbon mit einem Alter von mehr als 320 Millionen Jahre. Sie stammen aus Grauwacken und Schelfablagerungen eines flachen Meeres und sind an den tiefsten Stellen des Steinbruchs im Liegenden des Andesits zu finden.
