地表出露的地层有下奥陶统、寒武系，其余均被第四系覆盖。据钻孔揭露，第四系之下还有上第三系、上侏罗统、二迭系、石炭系、奥陶系地层、缺失元古界、志留系、泥盆系、白垩系。寒武、奥陶系主要为碳酸盐岩和部分砂岩、泥岩，寒武系与下伏太古界呈不整合接触。石炭系只发育中、上统，与二迭系下统为一套砂岩、泥岩夹灰岩的含煤地层沉积。
第四系及上第三系（Q＋N）
第四系（Q）以冲积、洪积及河湖相堆积为主，由粘性土、钙质粘土、砂、粘土质砂、砾等组成。
上第三系（N）
上部以浅灰、灰白、灰绿色、局部夹杂色的粘土为主，偶含砾状石膏；次为砂质粘土，局部夹黄褐色砂。未固结，松散；下部为灰绿、酱色粘土，砂质粘土夹粉、细砂，局部固结较好；底部为含砾粘土及粘土质砂砾。
总厚0～472米，总趋势是中南部薄，向北、西、东部增厚，西北部最厚。
上侏罗统（J_3）
分布在黄垓乡北半部和王堌堆乡东半部，保留厚度约350～700米。上部主要为灰色、深灰色、灰绿色的粉、细砂层互层。中部主要为紫灰、暗紫色的中细砂岩，常夹砂砾透镜体。在王堌堆乡东半部有细粒橄榄辉长岩（岩浆岩的一种），呈岩床状侵入，其厚度约150米。下部为暗紫、紫红、砖红色的细、中砂岩，常夹1～2层砾岩。
二迭系下统（P_1）下石盒子组和山西组：
其分布范围在县境北部及东部边缘，厚约125米。上部主要有黄绿、灰、灰绿、紫等杂色粘土岩，粉砂岩，砂岩组成。下部由浅灰、灰白、灰绿色砂岩，深灰至灰黑色粉砂岩，泥岩，粘土岩及煤层组成，含煤3层，其中3上、3下为主要可采煤层。含丰富的植物化石。是一套陆相沉积地层。
石炭系（C）
太原统（C_3），是一套海、陆交互相含煤沉积，平均厚度170米。分布范围基本同上。主要以深灰至灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色细砂岩为主，夹石灰岩11层，含煤22层，其中煤6、煤15上、煤16上、煤17为可采或局部可采煤层。本组含动、植物化石极为丰富。
本溪统（C_2）分布范围基本同上，厚19.4～70.5米，平均35米。属海陆交互相沉积。由灰绿、灰、紫等杂色粘土岩，铁铝质泥岩及石灰岩组成。含石灰岩4层，以第十三、十四层灰岩较稳定。
中、下奥陶统（O_2、O_1）
地表出露的仅有下奥陶统地层，残留厚度仅317米。煤系地层之下总厚度约800米。主要为正常浅海相灰色厚层石灰岩、豹皮灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩。底部约150米是泻湖沉积含砾或燧石结核的白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩。
寒武系（∈）
上统（∈_3）：为浅海相竹叶状灰岩、灰岩夹灰绿色泥岩，厚96米。
中统（∈_2）：为浅海相的鲕状灰岩，厚148米。
下统（∈_1）：为浅海相的土红色，暗紫色云母泥岩与泥灰岩，夹有部分绿色、紫色泥岩，厚144米。
第一节 地层
地表出露的地层有下奥陶统、寒武系，其余均被第四系覆盖。据钻孔揭露，第四系之下还有上第三系、上侏罗统、二迭系、石炭系、奥陶系地层、缺失元古界、志留系、泥盆系、白垩系。寒武、奥陶系主要为碳酸盐岩和部分砂岩、泥岩，寒武系与下伏太古界呈不整合接触。石炭系只发育中、上统，与二迭系下统为一套砂岩、泥岩夹灰岩的含煤地层沉积。
第四系及上第三系（Q＋N）
第四系（Q）以冲积、洪积及河湖相堆积为主，由粘性土、钙质粘土、砂、粘土质砂、砾等组成。
上第三系（N）
上部以浅灰、灰白、灰绿色、局部夹杂色的粘土为主，偶含砾状石膏；次为砂质粘土，局部夹黄褐色砂。未固结，松散；下部为灰绿、酱色粘土，砂质粘土夹粉、细砂，局部固结较好；底部为含砾粘土及粘土质砂砾。
总厚0～472米，总趋势是中南部薄，向北、西、东部增厚，西北部最厚。
上侏罗统（J_3）
分布在黄垓乡北半部和王堌堆乡东半部，保留厚度约350～700米。上部主要为灰色、深灰色、灰绿色的粉、细砂层互层。中部主要为紫灰、暗紫色的中细砂岩，常夹砂砾透镜体。在王堌堆乡东半部有细粒橄榄辉长岩（岩浆岩的一种），呈岩床状侵入，其厚度约150米。下部为暗紫、紫红、砖红色的细、中砂岩，常夹1～2层砾岩。
二迭系下统（P_1）下石盒子组和山西组：
其分布范围在县境北部及东部边缘，厚约125米。上部主要有黄绿、灰、灰绿、紫等杂色粘土岩，粉砂岩，砂岩组成。下部由浅灰、灰白、灰绿色砂岩，深灰至灰黑色粉砂岩，泥岩，粘土岩及煤层组成，含煤3层，其中3上、3下为主要可采煤层。含丰富的植物化石。是一套陆相沉积地层。
石炭系（C）
太原统（C_3），是一套海、陆交互相含煤沉积，平均厚度170米。分布范围基本同上。主要以深灰至灰黑色粉砂岩、泥岩、灰色细砂岩为主，夹石灰岩11层，含煤22层，其中煤6、煤15上、煤16上、煤17为可采或局部可采煤层。本组含动、植物化石极为丰富。
本溪统（C_2）分布范围基本同上，厚19.4～70.5米，平均35米。属海陆交互相沉积。由灰绿、灰、紫等杂色粘土岩，铁铝质泥岩及石灰岩组成。含石灰岩4层，以第十三、十四层灰岩较稳定。
中、下奥陶统（O_2、O_1）
地表出露的仅有下奥陶统地层，残留厚度仅317米。煤系地层之下总厚度约800米。主要为正常浅海相灰色厚层石灰岩、豹皮灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩。底部约150米是泻湖沉积含砾或燧石结核的白云质灰岩、泥质灰岩、白云岩。
寒武系（∈）
上统（∈_3）：为浅海相竹叶状灰岩、灰岩夹灰绿色泥岩，厚96米。
中统（∈_2）：为浅海相的鲕状灰岩，厚148米。
下统（∈_1）：为浅海相的土红色，暗紫色云母泥岩与泥灰岩，夹有部分绿色、紫色泥岩，厚144米。