据钻探揭露和物探资料，在第四系以下，自下而上广泛发育有太古界泰山群，古生界寒武、奥陶系，石炭、二叠系，新生界第三系，局部分布有中生界侏罗系。除泰山群、寒武系外，其余均无基岩出露。
太古界泰山群 由老至新分为太平顶组、雁翎关组(?)和山草峪组，分布在汶泗断裂以北，其中山草峪组仅在钻孔中见到。太平顶组主要出露于昙山、彩山一带，岩性以黑云斜长片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩、细粒均质混合岩；雁翎关组出露于昙山、彩山两侧，庞楼至陈堂一带主要为斜长角闪岩夹条带状含铁石英岩；山草峪组以黑云变粒岩为主，次为黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩及条纹、条带状磁铁石英岩和磁铁角闪石英岩，赋存鞍山式贫铁矿。地层走向一般呈北西或北北西向，倾向南西，倾角为60～80度。
古生界 据钻孔资料，郓城断裂以南发育有寒武、奥陶系，石炭、二叠系。
寒武系。在松山、军屯、大柏山一带零星出露中、上世，岩性主要为鲕状灰岩、竹叶状灰岩和钙质砂岩、页岩，与变质岩层呈不整合接触或断层接触。
奥陶系。分布在郓城断裂以南，主要为灰岩，为煤系基盘。
石炭系。分布在东南部。自下而上分为本溪组和太原组。前者厚约50米，由浅灰色、杂色粉砂岩、粘土岩及灰岩组成，含不可采薄煤1～2层，与奥陶系呈假整合接触。后者厚约170米，为重要含煤地层，以深灰色泥岩、粉砂岩、砂岩为主，5～13层薄灰岩，含煤21层，2～3层可采。
二叠系。自下而上分为山西组和石盒子组。前者一般厚约80米，是主要含煤地层。由灰白色中～细粒砂岩、灰色粉砂岩和粘土岩组成，含煤3层，1～2层可采；后者厚200～450米，由杂色粘土岩、灰绿色中～粗粒砂岩组成。
中生界上侏罗系 仅在郓城断裂以南，沿孙氏店断裂两侧分布。最大厚度519米。上部为紫红色泥质胶质细砂岩夹薄层砾岩，下部紫红色砂岩与砾岩互层，与煤系地层呈不整合接触。
新生界 分为第三系和第四系。其中，第三系又自下而上分为下第三系和上第三系，分布于汶泗断裂和郓城断裂之间。第四系全区分布。
下第三系官庄组缺失上段。中段为一套陆源碎屑富含钙质的泥岩类和少量蒸发岩类的膏盐沉积，由两个岩性段组成。上部为泥灰岩段，厚133.50米，岩性为灰白～灰色泥灰岩夹深灰～黑灰色钙质泥岩、页岩、炭质泥岩及条带状泥质硬石膏岩，含复层状自然硫薄层和煤线、褐煤薄层，并富含沼泽拟星介、肥实美星介、金星介等化石；下部为泥岩段，厚63.99米，岩性为深灰～灰黑色泥岩与钙质泥岩互层，类少量炭质泥岩，页岩和薄层泥灰岩，泥岩中含煤线及薄层褐煤，富含植物化石碎片。
下段铅孔未穿透，已揭露厚度596.98米，自上而下由4个岩性段组成。上为杂色泥岩段，厚44.56米，主要为暗紫红、灰绿、褐黄色钙质泥岩和含粉砂钙质泥岩，夹钙质砂岩、含砾砂岩薄层，含小玻璃介碎片；中为灰色钙质砂、泥岩段，厚85.33米，浅灰、褐灰、灰色钙质泥岩，含粉质钙质泥岩与含钙质、泥质粉、细砂岩、砾岩互层；下为杂色泥岩段，厚96.23米，暗紫红、褐灰、红色含粉砂钙质泥岩，与灰～灰白色含钙质泥质砂岩、粉砂岩互层，以泥岩类为主，上部类薄层砾岩；最下为钙质泥岩段，厚370.86米，以紫红、褐红色钙质泥岩、含粉砂质钙质泥岩为主，夹灰～灰白色砾岩、砂砾岩及钙质粉、细砂岩。
上第三系为一套河湖相沉积，岩性主要为灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩和少量含砾砂岩及砾岩，厚129.25米，可划分为4个岩性段。与下伏下第三系呈不整合接触。
第四系厚0～258米，为一套河流相冲积。上部为黄灰、浅黄色石英流砂层、砂砾层夹黄灰色砂质粘土层，中部为土黄、褐黄、绿灰色砂质粘土层夹流砂层，下部为褐黄色砂层夹绿灰色砂质粘土层，普遍含钙质和钙质结粒。与下伏上第三系界限不易区分，两者为不整合接触。
第一节 地层
据钻探揭露和物探资料，在第四系以下，自下而上广泛发育有太古界泰山群，古生界寒武、奥陶系，石炭、二叠系，新生界第三系，局部分布有中生界侏罗系。除泰山群、寒武系外，其余均无基岩出露。
太古界泰山群 由老至新分为太平顶组、雁翎关组(?)和山草峪组，分布在汶泗断裂以北，其中山草峪组仅在钻孔中见到。太平顶组主要出露于昙山、彩山一带，岩性以黑云斜长片麻岩为主，局部夹斜长角闪岩、细粒均质混合岩；雁翎关组出露于昙山、彩山两侧，庞楼至陈堂一带主要为斜长角闪岩夹条带状含铁石英岩；山草峪组以黑云变粒岩为主，次为黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩及条纹、条带状磁铁石英岩和磁铁角闪石英岩，赋存鞍山式贫铁矿。地层走向一般呈北西或北北西向，倾向南西，倾角为60～80度。
古生界 据钻孔资料，郓城断裂以南发育有寒武、奥陶系，石炭、二叠系。
寒武系。在松山、军屯、大柏山一带零星出露中、上世，岩性主要为鲕状灰岩、竹叶状灰岩和钙质砂岩、页岩，与变质岩层呈不整合接触或断层接触。
奥陶系。分布在郓城断裂以南，主要为灰岩，为煤系基盘。
石炭系。分布在东南部。自下而上分为本溪组和太原组。前者厚约50米，由浅灰色、杂色粉砂岩、粘土岩及灰岩组成，含不可采薄煤1～2层，与奥陶系呈假整合接触。后者厚约170米，为重要含煤地层，以深灰色泥岩、粉砂岩、砂岩为主，5～13层薄灰岩，含煤21层，2～3层可采。
二叠系。自下而上分为山西组和石盒子组。前者一般厚约80米，是主要含煤地层。由灰白色中～细粒砂岩、灰色粉砂岩和粘土岩组成，含煤3层，1～2层可采；后者厚200～450米，由杂色粘土岩、灰绿色中～粗粒砂岩组成。
中生界上侏罗系 仅在郓城断裂以南，沿孙氏店断裂两侧分布。最大厚度519米。上部为紫红色泥质胶质细砂岩夹薄层砾岩，下部紫红色砂岩与砾岩互层，与煤系地层呈不整合接触。
新生界 分为第三系和第四系。其中，第三系又自下而上分为下第三系和上第三系，分布于汶泗断裂和郓城断裂之间。第四系全区分布。
下第三系官庄组缺失上段。中段为一套陆源碎屑富含钙质的泥岩类和少量蒸发岩类的膏盐沉积，由两个岩性段组成。上部为泥灰岩段，厚133.50米，岩性为灰白～灰色泥灰岩夹深灰～黑灰色钙质泥岩、页岩、炭质泥岩及条带状泥质硬石膏岩，含复层状自然硫薄层和煤线、褐煤薄层，并富含沼泽拟星介、肥实美星介、金星介等化石；下部为泥岩段，厚63.99米，岩性为深灰～灰黑色泥岩与钙质泥岩互层，类少量炭质泥岩，页岩和薄层泥灰岩，泥岩中含煤线及薄层褐煤，富含植物化石碎片。
下段铅孔未穿透，已揭露厚度596.98米，自上而下由4个岩性段组成。上为杂色泥岩段，厚44.56米，主要为暗紫红、灰绿、褐黄色钙质泥岩和含粉砂钙质泥岩，夹钙质砂岩、含砾砂岩薄层，含小玻璃介碎片；中为灰色钙质砂、泥岩段，厚85.33米，浅灰、褐灰、灰色钙质泥岩，含粉质钙质泥岩与含钙质、泥质粉、细砂岩、砾岩互层；下为杂色泥岩段，厚96.23米，暗紫红、褐灰、红色含粉砂钙质泥岩，与灰～灰白色含钙质泥质砂岩、粉砂岩互层，以泥岩类为主，上部类薄层砾岩；最下为钙质泥岩段，厚370.86米，以紫红、褐红色钙质泥岩、含粉砂质钙质泥岩为主，夹灰～灰白色砾岩、砂砾岩及钙质粉、细砂岩。
上第三系为一套河湖相沉积，岩性主要为灰绿色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥质砂岩和少量含砾砂岩及砾岩，厚129.25米，可划分为4个岩性段。与下伏下第三系呈不整合接触。
第四系厚0～258米，为一套河流相冲积。上部为黄灰、浅黄色石英流砂层、砂砾层夹黄灰色砂质粘土层，中部为土黄、褐黄、绿灰色砂质粘土层夹流砂层，下部为褐黄色砂层夹绿灰色砂质粘土层，普遍含钙质和钙质结粒。与下伏上第三系界限不易区分，两者为不整合接触。