研究区内分区以陶湾断裂为界，以北属华北地层区熊耳山小区，以南为秦岭地层区西峡－南召小区。出露地层有元古宇（古元古界宽坪群、中元古界蓟县系、新元古界青白口系）和新生界第四系。由老至新分述如下。
1）古元古界秦岭群宽坪组（Pt1k）
古元古界秦岭群宽坪组分布于工作区中南部及东南部，仅有红崖沟组出露，面积约19km2。岩性主要为二云石英片岩、石榴二云片岩及二云变粒岩，夹数层变质硅质岩及大理岩，局部为蓝晶石白云母片岩夹层。岩石普遍混合岩化。根据岩性组合、残留结构及岩石化学特征研究，宽坪组原岩主要为一套砂、泥质碎屑岩。区域厚度大于1000m。
2）中元古界蓟县系官道口群（Pt2G）
中元古界蓟县系官道口群分布于工作区东北部，出露面积约6km2。官道口群分5个组，勘察区内仅出露龙家园组、巡检司组、杜关组和冯家湾组。
（1）龙家园组：岩性为硅质条纹白云石大理岩及硅质条纹石英白云石大理岩，区域厚度476m。
（2）巡检司组：岩性上部为中厚层硅质条带白云石大理岩，局部变为透闪石岩；下部为硅质条带含方解白云石英变粒岩。区域厚度741m。
（3）杜关组：岩性为浅灰色板状绢云白云石千枚岩、绢云石英白云岩及白云石大理岩互层，区域厚度92～150m。
（4）冯家湾组：岩性为灰色厚层状硅质条带白云石大理岩，上部夹含碳绢云千枚岩，区域厚度336～378m。
总体看官道口群属滨海相碎屑岩－碳酸盐岩沉积建造，组成一个完整的沉积旋回，其中又包括若干个次一级沉积旋回。
3）中元古界蓟县系栾川群（Pt2Ln）
中元古界蓟县系栾川群分布于研究区伊河南、北两岸及北沟、煤窑沟一带，出露面积约24km2。区内栾川群共分5个组，分别为三川组、南泥湖组、煤窑沟组、大红口组和鱼库组。
（1）三川组：仅有上段出露，岩性为白色中厚层状黑云条带大理岩，白色厚层绢云大理岩，顶部为绢云钙质片岩，区域厚度164～323m。
（2）南泥湖组：仅有上、中段出露，上段岩性为黑云大理岩（灰黑色、片状，邻近侵入岩地段变质为钙硅酸角岩），中段岩性为黑云二云片岩夹石英岩及大理岩透镜体，区域厚度未知。
（3）煤窑沟组：上段岩性为含石英条带白云质大理岩，白云石大理岩夹厚层白色糖粒状大理岩，片岩与含碳大理岩互层，夹1～2层石煤。中段岩性为大理岩夹含叠层石白色大理岩，底部为杂色厚层叠层石大理岩。下段岩性下部为石英大理岩、钙质石英岩夹二云片岩，底部为石英角岩。区域总厚度1100m。
（4）大红口组：岩性为深灰色、灰红色变质含黑云粗面岩，粗面安山岩，灰白色变质粗面集块岩、灰绿色含黑云绢云石英片岩互层，夹白色白云石大理岩（局部变质为硅镁石大理岩），区域厚度521～958m。
（5）鱼库组：岩性为白色、灰白色白云石大理岩，石英白云石大理岩，巨厚层状细粒结构；顶部为黑色绢云片岩。区域厚度433～606m。
4）新元古界青白口系陶湾群（Pt3T）
新元古界青白口系陶湾群属北秦岭地层分区。分布于工作区中西部伊河南岸，F1与F2断裂之间呈条带状，面积约2km2。勘察区内仅出露三岔口组，与鱼库组整合接触，且分布一致。其岩性为灰黑色或黑色变质碳钙镁质砾岩，巨厚层状，变余砾状结构，成分由细粒含碳白云质大理岩组成，岩溶发育；下部相变为含砾钙质片岩。区域出露厚度大于163m。
5）新生界第四系上更新统、全新统（Q3＋Q4）
新生界第四系上更新统、全新统主要分布在伊河河谷盆地及较大支流河谷中。分布面积约24km2。盆地内除河床、河漫滩外，一般具有河流冲积阶地二元结构，局部还具有洪积特征。
上更新统（Q3）：断续分布于伊河河谷、组成河谷Ⅱ级阶地，一般高出河床10～20m。岩性为洪积粉质黏土及泥质卵石。
全新统下段（Q14）：组成河谷Ⅰ级阶地。岩性为冲积的黏性土及砂卵石。一般厚5～7m，局部可达10余米。
全新统上段（Q24）：组成河谷河床、漫滩。岩性为砂卵砾石。在河谷后缘地带，有1～3m厚粉土含碎石的坡残积层（图1－8）。
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