垦利县境内广为第四系积散堆积物覆盖，无基岩出露。据钻井揭示，第
四系以下由“基底型”沉积和“盆地型”沉积所组成。(1)基底性沉积。由老
而新发育有太古界泰山群、古生界寒武系、奥陶系和石炭系。泰山群为变质
岩系，由花岗片麻岩、角闪岩和混合花岗岩等变质岩组成，厚度不详，仅在
凸起部位揭露到。寒武、奥陶系主要为浅海相灰岩夹白云质灰岩、泥灰岩以
及泻湖相白云质灰岩、白云岩，与泰山群变质岩系呈角度不整合接触关系。
奥陶系厚约600米左右，寒武系厚500米左右。在县境中部与北部凸起部位揭
露到这套地层。石炭系是由砂岩、泥岩、砂质粘土岩夹灰岩、煤组成的海陆
交互相地层，与下伏奥陶系呈假整合接触关系。厚度约179米。在县境北部
钻遇该地层。(2)盆地型沉积。由老而新发育有中生界侏罗系、白垩系，新生
界下第三系、上第三系和第四系。中生界侏罗、白垩系厚度大于485米。在
县境北部黄河口镇一带钻于该地层。侏罗系主要为砾岩、砂岩、泥岩及薄层
煤，白垩系岩性主要为中－酸性火山岩及火山碎屑岩夹泥岩。与下伏地层呈
不整合接触关系。
境内新生界很发育，一般厚达5000余米。其中，下第三系主要是含油盐
泥砂岩建造。自下而上划分为孔店组、沙河街组和东营组。孔店组下段为红
色泥岩、砂砾岩；中段主要为灰色泥岩，中上部夹砂岩；上段为红色泥岩夹
砂岩，含石膏，下部有绿色、灰色泥岩夹层。与下伏地层为角度不整合接触。
生物化石以介形类为主。沙河街组分为四段，由下而上为：沙四段下部为红
色泥岩夹砂岩，局部夹盐岩和石膏层；上部为灰色、灰绿色泥岩夹油页岩、
块状生物灰岩、白云岩和薄层砂岩。属于咸化海湾泻湖相－湖相沉积。厚度
800～1000米。沙三段下部深灰色、褐灰色泥岩夹油页岩，底部为油页岩；中
部灰色、褐灰色泥岩夹不规则砂岩透镜体；上部灰色泥岩夹粉砂岩，底部常
有灰质砂岩和白云岩。属于还原较深湖相沉积。该段是主要生储油层。底部
油页岩段是区域性标准层和地震第六反射层。与下伏沙四段为角度不整合接
触关系。沙三段在县境南部一般厚800米，至北部厚度稍薄。沙二段下部灰
绿色、杂色泥岩与中细砂岩互层，夹炭质页岩，是主要含油层之一；上部棕
红色泥岩与中粗砂岩、含砾砂岩互层。属于河流相、沼泽浅湖相沉积，在东
营凹陷为深湖相，有大量盐岩和石膏沉积。与下伏沙三段为假整合或整合接
触。厚度300～500米。沙一段下部灰色泥岩夹白云岩、油页岩；中部灰色泥
岩夹生物灰岩、碎屑灰岩、针孔状灰岩和薄层灰质砂岩；上部灰绿色泥岩夹
砂岩。厚度稳定，一般200～600米。属于还原较深湖相沉积。沙河街组生物
群有介形类、腹足类、藻类和孢粉等。东营组岩性为灰绿色、灰棕色、红色
泥岩与疏松砂岩互层夹含砾砂岩，至县境北部几乎全是灰绿色泥岩。厚度变
化明显，南部厚500米左右，至北部增厚。生物群有介形类、腹足类、孢粉
及藻类，其中以介形类为主。
上第三系自下而上发育有馆陶组和明化镇组。馆陶组是灰白色砾状砂岩、
细砾岩、灰绿色细砂岩和棕红色泥岩的间互沉积，其上段为砂岩与泥岩互层；
下段为厚层块状砂砾岩夹泥岩，局部地区为泥岩夹砂岩；底部含石英、黑色
燧石砂砾岩沉积广泛，岩性稳定，是良好的区域对比标志层。该组厚度变化
较大，南部东营地区150～500米，孤岛以北五号桩最厚达1100米。与下伏东
营组为角度不整合接触。明化镇组主要由土黄、棕红色泥岩、砂质泥岩与灰
白色砂岩组成，岩性稳定。厚度600～1000米。
第四系平原组主要为浅黄色、棕黄色、灰黑色、灰绿色砂质粘土、粘质
砂土夹粉砂、粉细砂和粘土层，局部地区夹有细砾、中细砂层。有时第四系
与上第三系不易区分。厚度一般300～400米。
构造
(1)凹陷与凸起县域内基本可划分为3个部分，中间为凸起，南北两侧为
凹陷。南部东营凹陷呈一北东向展布的椭圆形，其北部部分跨越本县，以断
裂与北部凸起上的泰山群相接触。在凹陷内沉积了比较厚的下第三系。中间
为陈家庄凸起，其东半部呈近东西向横置县境中部，主要由泰山群变质岩系
组成，仅在其北部边缘沉积有寒武、奥陶系。此后一直处于隆起状态，至晚
第三纪时，才又开始接受沉积，发育了较厚的上第三系和第四系。县境北部
属于沾化凹陷的东半部，它北邻义和庄凸起，南依陈家庄凸起，东入渤海湾，
西南隔以潜伏鞍部与惠民凹陷相通，呈近东西向展布。在凹陷内，除沉积有
较厚的新生界外，尚分布有中生界侏罗－白垩系。
(2)断裂构造境域内断裂构造十分发育，表现为断裂多，活动强度大。按
断裂走向可以概括为近东西向、北东向和北西向3组断裂。其中，北东向断
裂最为发育。
近东西向断裂主要分布在县境中部，构成凸起与凹陷的分界。如陈南断
裂就是陈家庄凸起南部与东营凹陷的分界断裂，该断裂延长达60公里以上，
其东段伸入本县，落差达千米，控制了东营凹陷的形成及早第三纪地层的发
育。
横亘济阳坳陷中部、近东西向展布的大断裂带陵(县)、青(坨子)断裂带，
西起陵县，经无棣、滨县、陈家庄，然后进入本县东至青坨子，把凹陷分为
南北两大块体，使其在区域地质构造上表现出一定的差异性。
北东向断裂活动于中、新生代，在主要生油岩系沉积的渐新世，是控制
生油洼陷分布的断裂。该组断裂多分布于县境北部。
北西向断裂发育最早，但活动时间较短，而且规模小。往往分布于古潜
山附近，对其形成起控制作用。如孤岛、垦利潜山的西侧，就受落差达千米
以上的北西向断裂控制。
上述3组断裂均为正断裂，具有同生性和继承性的活动特点，其展布严
格受基底构造的制约。