峄城地区地层的形成、接触关系以及地层本身的特性均与地质发展有关。在地层发展的不同时期，形成地层的动力和环境有本质上的区别。根据地层的岩性，可将区内地层划分为三个形成时期：古生代以前老地层深度变质时期；古生代早起海相沉积时期；古生代晚期以后陆相沉积时期。不同时期的地层岩性及分布叙述如下：
第一时期 岩性为黑云母花岗片麻岩、黑云母变粒岩、二云片岩。还有变质较浅的千枚岩和变质粉砂岩之类。本区地层出露有三处：萝藤乡东北部的利增、张楼，棠荫乡逍遥以西以及阴平镇西北上郭家。该地层抗风化能力差，易受流水冲刷剥蚀。
第二时期 从老到新划分为以下几组地层：
8亿年的地层，上部为白云质灰岩和灰岩，下部为钙质粉砂岩。该地层分布较为广泛，除了与古老地层相接触处有出露外，在峄城镇以东至峨山、甘露沟的主断层线上有广泛出露。
6-5亿年地层广泛出露于本区丘陵部位。丘陵主体几乎全由该地层组成。在岩性上为灰岩页岩互层。
第三时期 早期地层(3.5亿年)，岩性为黄白色云母石英砂岩、页岩夹煤层。八里屯煤矿的煤即位于此地层中。
晚期地层(0.7亿年)，岩性为粘土岩、钙质页岩，内含石膏。石膏矿的成因是在气候干燥情况下的湖相沉积。底阁镇石膏矿即位于此地层中。
近代地质时期，属于坡积、洪积物。物质为细砂、粉砂和粘土。