一地质
（一）地壳演变：县境内地壳演变大致为大别运动、扬子运动、燕山运动和喜山运动。
大别运动在早元古代，本地地壳振荡运动十分频繁，海盆的沉降幅度较大，物质来源丰富，从而形成了巨厚的滨海、浅海相沉积。后又发生了大别运动，使大别群地层遭受全面褶皱隆起，形成了古岛弧。桐柏——磨子潭深断裂开始形成，并相继发生了强烈的区域变质和混合岩化作用。在该断裂南侧伴有基性、超基岩的侵入和各种矿产的形成。
扬子运动由于南部隆起，使震旦纪以来的沉积物都分布在桐柏——磨子潭深断裂以北，大别岛弧亦向北扩展，地壳振荡运动仍较频繁，形成了滨海、浅海相巨厚的类复理式建造。扬子运动在本区域内主要表现为地壳升降运动，使芦镇关群隆起褶皱、造成祥云寨组同仙入冲组之间的假整合。在全面褶皱上升的同时，产生了一系列的北西向褶皱、断裂和区域浅变质作用，因桐柏——磨子潭深断裂活动剧烈，沿断裂带发生强烈的动力变质作用。扬子运动使海水逐渐向西退出，结束了本地的海侵历史。
燕山运动是继大别运动、扬子运动后的一次极强烈的地壳运动，主要表现为断裂——褶皱运动。在境内东北部地区形成了黑石渡、城关、下符桥、与儿街、石河及磨子潭——东西溪等较开阔的山前盆地，并有晚侏罗系、白垩系火山岩和陆相碎屑岩建造形成。桐柏——磨子潭深断裂再次明显活动，形成了一系列的北西西、北西、北北东各个方向的断层组合，尚伴有强烈的岩浆活动，形成中碱性侵入岩和大片喷出岩，也是境内主要成矿时期，形成了金、银、铜、铅、锌、明矾石、萤石等矿产。
喜山运动在境内表现微弱，仅在北部花子岗盆地内有早第三纪河流、湖泊碎屑岩沉积建造。
（二）地层分布：
元古界（距今6——26亿年）
下元古界——大别群分布在桐柏——磨子潭深断裂以南，境内在诸佛庵、落儿岭、东西溪一线以南的广大地区，约占全县面积的二分之一，厚度大于11982——16955米。距今18——26亿年。此群的岩性组合较简单，主要岩性有黑云二长片麻岩、二长片麻岩、黑云角斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云斜长片麻岩、夹斜长角闪岩、磁铁角闪岩、磁铁石英岩、浅粒岩、大理岩等。
中元古界——芦镇关群分布在桐柏——磨子潭深断裂北侧，境内主要在祥云寨、落儿岭、南岳山、小溪河、樊冲一带，在平头岭、复览山一线也有出露。此群地层由于受侏罗系、白垩系地层覆盖和构造的破坏，出露不连续，总厚度为1082——8781米，距今10——18亿年。主要岩性从下到上分为小溪河、仙人冲两组，两组间为整合接触，又同大别群有断层接触关系。小溪河组主要岩性为，黑云钾长片麻岩、黑云二长片麻岩、黑云石英片岩、角闪片岩，角闪钾长片麻岩、斜长角闪岩、白云钾长片麻岩、白云质大理岩、白云片岩、含云母石英片岩等，并微含磷矿。
上元古界——佛子岭群分布在桐柏——磨子潭深断裂以北，境内在石家河、诸佛庵、佛子岭、真龙地一线及潘家岭等地，占全县总面积的五分之一。主要岩性为：灰白色薄板状石英岩、含石英片岩、浅灰或深灰色中——厚层块状二云石英片岩、黑云石英片岩、白云石英片岩等，总厚度同芦镇关群基本相同。距今6——10亿年。
中生界（距今0.7——2.3亿年）
中生界地层分布在境内东北部的中、低山及丘陵地区，境内在戴家河、三板桥、与儿街、石河一线及三尖铺、下符桥等地，出露面积占全县的四分之一。
侏罗系侏罗系上统——毛坦厂组、黑石渡组毛坦厂组分布在霍山——石河盆地及磨子潭——东西溪盆地，其岩性组合复杂，相变强烈，主要岩性为，底部系灰或灰绿色中——厚层安山质角砾凝灰岩、凝灰角砾岩、安山岩、辉石安山岩，同时夹中——薄层状凝灰质含砾砂岩、砂岩及页岩；上部是灰白色中——厚层硅化粗面质晶屑凝灰岩，此组地层分为9个喷发韵律层和两个喷发旋回，每旋回喷发从中性火山岩开始，以碱性火山岩结束。黑石渡组在黑石渡，县城南郊及东西溪等地有零星出露，厚847米。主要岩性，下段为紫红黄绿色灰质砾岩、砂砾岩、粗砂岩、凝灰质砂岩、泥质粉砂岩及钙质页岩互层，韵律层发育。上段为灰黄、棕黄色中——厚层凝灰质砾岩、砂岩、泥质粉砂岩、钙质泥岩、页岩夹层、类泥灰岩透镜体。此组地层属湖相沉积，同下伏毛坦厂组呈假整合接触，距今1.4——1.95亿年。
白垩系（距今0.7——1.4亿年）白垩系下统石八塔组分布在黑石渡、与儿街、毛坦厂一线以南地区。岩性为一套紫红色薄层铁质长石石英砂岩，含钙质结核凝灰质砂岩、夹凝灰质砾岩。往西到黑石渡附近，岩性为紫色或紫红色厚层砾岩、砂砾岩与紫红或灰绿色中厚层砾岩、泥质粉砂岩组成韵律。本组地层含植物化石碎片，同下伏黑石渡组整合接触。
白垩系上统——下符桥组、三尖铺组下符桥组分布在下符桥、三板桥、但家庙、与儿街等地。主要岩性为一套棕红、暗紫或紫灰色砾岩、凝灰质含砾砂岩、凝灰质砂岩。三尖铺组主要分布在三尖铺、但家庙、山王河一带，厚1865米。下段岩性为一套砖红色巨厚层砾岩，偶夹中粒砂岩透镜体。上段岩性比较稳定，为紫红色中——厚层中细粒长石石英砂岩、石英长石砂岩、长石砂岩、夹中薄层粉砂岩、石英长石砂岩。石英砂岩可作铸型砂。
新生界（距今0.02——0.7亿年）
第三系（距今0.7——0.25亿年）下第三系——红桥组主要分布在团墩以北地区，按岩性组合可分为两段，境内出露的为下段，岩性为紫红色厚层砾岩、砂砾岩、夹砂岩、含砾砂岩。
第四系（距今0.02——0.03亿年）下更新统主要分布在石河等地，一般组成埋藏阶地，岩性为浅棕黄色砂砾夹砂层透镜体，以及土黄、浅棕黄色砂和砂土，同上伏地层中更新统呈假整合接触。中更新统在县城南郊有两处出露，一般组成Ⅲ级阶地。其主要成因为冲积类型，岩性为紫灰色泥质砂砾、棕黄色砂砾、棕与灰白色相间之纹泥、黄色粘土和亚粘土、棕红色蠕虫状粘土。同下伏地层下更新统呈假整合接触。全新统主要分布在淠河及现代河谷两岸地带，一般组成高、低河漫滩Ⅰ级阶地，为典型的冲积类型。其岩性下部是灰黄粉砂质粘土及砂、砂砾，中部是褐黄或灰黄色亚粘土，上部是土黄色细砂土、粘土、砂、砂砾，结构较疏松。在淠河两岸地带地层中，普遍含有较多的铁矿砂。
（三）地质构造：本县属秦岭褶皱系，以桐柏——磨子潭深断裂为界，划分为两个三级构造单元，断裂以南为大别隆起区（在境内西南部）以北为北淮阳褶皱区（在境东北部）。根据区域性地层，岩浆活动，构造形变，区域变质作用及混合岩化作用等因素，分褶皱和断裂两大构造。
褶皱构造大别——霍邱期褶皱仅限于石家河、落儿岭、磨子潭以南地区，由下元古界大别群中深变质岩系组成，构造形态较复杂，形成北西向倒转复背斜、复向斜。贝加尔——海西褶皱期是由中、上元古界芦镇关群、佛子岭群浅变质岩系组成，形成北西向或北西西向复向斜。燕山期、喜山期是由中新生界侏罗系、白垩系、下第三系等地层组成，形成北西西向的开阔平缓坳陷。
英山沟复背斜境内出露长15公里，宽7——15公里，向东南伸入岳西县境内，呈北东——南东向展布，局部受岩体和断层破坏，轴向南东倾伏，出露为英山沟组，翼部为水竹河组。
金刚岩背斜属金刚岩——尖树湾复背斜的一部分，紧邻磨子潭——晓天深断裂南侧，磨子潭的东南部。长轴方向呈北西向展布，长20公里，为水竹河组，翼部由文家岭和刘家畈两组组成。
漫水河复向斜分布在漫水河一带，境内出露长18公里，宽4——7公里，呈北北西向展布，两端延伸出境，由文家岭组地层组成，翼部由文家岭组、水竹河组地层组成，其两翼和轴面皆向北东倾伏。
诸佛庵复向斜位于圈井、诸佛庵、佛子岭、四顾冲一线，同桐柏——磨子潭深断裂北侧平行，全长38公里，宽16——20公里。西端呈北西向展布，到佛子岭折向近东西向展布，南翼受断裂破坏，地层缺失，北翼开阔并发育次级褶皱。核部为诸佛庵组，两翼为潘家岭、祥云寨、仙人冲、小溪河组地层形成。
霍山——石河坳陷位于诸佛庵——佛子岭复向以北的戴家河、城关、与儿街一线。长轴为北西西向分布，长30公里，宽10——20公里，呈哑铃状，由毛坦厂、黑石渡、石八塔、下符桥诸组地层组成。次级盆地又分下符桥、黑石渡、与儿街、石河等。
磨子潭——东西溪坳掐邻磨子潭——晓天深断裂北侧，长轴走向为东西向，长15公里，宽5——7公里，似仿锤状，由毛坦厂、黑石渡两组地层组成。中心及北缘倾向北东或北北东，南缘受深断裂影响，倾角较陡。
青山——凤凰台坳陷位于青山——凤凰台一线，境内在北部的鱼塘岗到大树尖一带，由红桥组地层组成，其长轴呈北西向展布，北侧有次一级起伏，被第四系掩盖；东侧又被霍山——石河坳掐所盖，整个外貌似一楔形。
断裂构造
桐柏——磨子潭深断裂有一部分在境内，自西向东为杨家岭、诸佛庵以南，牛尾巴、磨子潭、东西溪一线，出露长48公里，宽2——15公里，分别向两端伸展出境。诸佛庵以西为近东西向，诸佛庵到东西溪一段为北西——南东向。断裂以南为大别群片麻岩及混合岩，以北为芦镇关群和佛子岭群片岩，以及株罗系火山岩地层组成。深断裂主要特征是，局部地段两侧的地层产状紊乱，且发育2——4公里宽的破碎带，在强烈的破碎岩石中，发育了一组北北东向的密集剪切节理及活动面。
龙门冲——复览山破碎带位于北部地区，西端为北西走向，复览山以东转为东西向，自西向东经小七畈、下符桥、复览山，分别向两端伸展出境，出露长26公里，宽4——7公里，东宽西窄，主要表现为芦镇关群和佛子岭群片岩系强热破碎，复览山一段发育碎裂岩，该破碎带内北西向，东西向的次一级断层较发育。
（四）岩石种类：
岩浆岩境内岩浆岩活动频繁，种类齐全，分布广泛，从侵入岩到喷出岩，从超基性岩到中酸性岩均有分布。以中酸性岩为主，基性、超基性岩次之。侵入岩形成时代分成大别——霍邱期和燕山期。
大别——霍邱期侵入岩侵入岩在境内不太发育，岩性为基性、超基性小岩体，零星分布在桐柏——磨子潭深断裂以南地区，侵入于元古界大别群片麻岩中，部分受区域性构造控制。
桃源河——任家湾超基性岩带分布在鹿吐石铺到磨子潭以南大别群地层中，受北西向桐柏——磨子潭深断裂构造控制，岩带呈北西——南东向展布，长21公里，宽2——3公里，大小岩体共30个，总面积4.16平方公里。岩体一般呈脉状、透镜状产出，部分为团块状，属纯橄岩、橄榄岩、斜辉辉橄岩、辉石岩、闪辉岩。岩体部分分异作用明显。岩石普遍受后期蚀变作用，强烈蛇纹石化、滑石化、蛭石化和透闪石化。
松山寨——祝家铺基性、超基性带分布在松山寨到祝家铺一带的大别群地层中，呈北西——南东向展布，长12公里，宽1——2公里。有大小岩体4个，出露面积5平方公里。规模较大的为茅山——祝家铺岩体，长4500米，宽1000米，呈北西——南东向展布。此岩带岩石类型属辉石岩、闪辉岩、辉闪岩、辉长岩和含长角闪岩。岩体分异明显。蚀变微弱。
漫水河——李家寨基性、超基性岩体分布在道士冲、黄石河、白马尖一线，以及漫水河、俞家老屋、李家寨等地，呈北西——南东向展布，受北西向漫水河——潜山深断裂构造控制。大小岩体共80个，总面积11平方公里。岩体侵入于大别群地层，部分残留于白马尖二长花岗岩体中，分为碎石岭——黄石河和虎形地——角儿尖两个地带。有辉石岩、辉长岩、辉橄岩、橄辉岩和橄榄岩。岩体大多为顺层侵入，部分与围岩片麻理斜交，形状复杂，为脉状、长条、透镜、团块、椭圆等各种形状，并略有分异现象。
印支期侵入岩岩浆活动不强烈，境内仅在西南部摸云尖有少量分布，岩体长轴方向呈南北向展布，出露面积2平方公里。岩体侵入于大别群片麻岩地层中，由混合花岗岩组成。
燕山期侵入岩晚期岩浆活动比较强烈，主要分布在境内南部广大地区，在桐柏——磨子潭深断裂北侧的齐云山、木瓜岭等地也有零星分布。共有大小岩体10余个，出露面积400多平方公里，分别侵入于下元古界大别群片麻岩系，上元古界佛子岭群片岩系和侏罗系毛坦厂地层中。这些岩体为多期次中酸性、碱性岩浆侵入，形成规模巨大的岩基及较大的岩株。燕山早期岩体的岩浆活动不强烈，仅在西北的齐云山一地有分布，境内出露面积为1.5平方公里，长轴方向呈北西——南东向展布。岩体为顺层侵入于佛子岭群潘家岭组地层中，由石英闪长岩组成。燕山晚期岩体主要分布在大化坪、胡家河、船仓、白马尖、李家寨等广大地区，在大林、木瓜岭等地有少量分布，大小岩体共9个，由闪长岩、石英闪长岩、二长岩、二长花岗岩组成，较大的有白马尖中细粒二长花岗岩体。分布在胡家河、船仓、白马尖一带的有一部分伸出县境。岩体总体呈北东——南西向展布，侵入于大别群地层中为一巨大的岩基，境内出露面积400多平方公里。岩体中有少量的基性、超基性岩体残留，多呈椭圆形或团块状，局部残留呈群分布。岩体分异现象明显，脉岩少见，是由内部相，中——细粒二长花岗岩，边缘相细粒二长花岗岩，细粒花岗岩组成。
喷出岩境内中生界喷出岩较发育，主要分布在霍山——石河、磨子潭——东西溪两盆地中的戴家河、广家花屋一线和扫帚河、单龙寺、东西溪等地，出露面积220平方公里，组成毛坦厂组火山岩系地层，火山岩总体呈近东西向与北西——南东向带状展布，明显受桐柏——磨子潭深断裂和龙门冲——复览山破碎带控制。
（五）地震地质：本县南部属淮阳地质范围，北部属北淮阴地槽范围，磨子潭——桐柏山、梅山——南港深断裂都通过境内，并且有一组北东向间断层发育，在漫长的地质历史发展过程中，经历了多期构造运动，具有不同时代硬化固结的基底和盖层的发育，是地质构造较复杂的地区。桐磨断裂带北侧发育有侏罗纪火山岩和火山岩沉积岩系。南侧除后期侵入岩体外，仅发生太古界变质岩，而无侏罗系发育。靠近断裂带变质岩遭受强烈糜棱岩化，在磨子潭以西，靠近断裂的侏罗系地层和燕山早期侵入岩体无剧烈破碎和糜棱岩化现象。特别是磨子潭以东，桐磨断裂北侧的侏罗系地层受断裂影响，破碎剧烈，且在侏罗系地层内部，有平行桐磨断裂带的新断层（西溪红玉岭断层）发育，桐磨断裂带东端西侧糜棱岩化更为强烈。桐磨和梅南两条北北西向断裂带有转向北东同郯庐断裂合并的趋势。分布在本区的主要断裂带有，磨子潭——石家河深断裂带此带为桐磨断裂带的一段，长39公里，呈北西向通过本县，由主干断裂，次一级断裂和破碎带组成。此断裂带形成早，经历了多期构造运动，一直控制着南北两侧断块的运动。历史上及近期，均有地震活动，是本县重要发震构造之一。南港——龙门冲破碎带其中部呈北西向通过本县边缘，长24公里。据史料记载和对近代地震记录分析，此破碎带处于平静时期。罗田——杨公庙断裂带其中段（落儿岭——杨公庙一带）呈北东向通过本区，长54公里，由一系列北东——北东东向断裂组成，落儿岭地区最为发育。此断裂带形成较晚，并切割断桐磨断裂，近期地震大多发生在这里，是本县主要发震构造。在诸佛庵——佛子岭地区的桐磨断裂段和佛子岭群薄层石英岩的基本走向为北向西，存在一系列切穿桐磨断裂和薄层石英岩的北东向压扭性断层。
新构造运动系晚第三纪以来的地质构造活动，同地震活动的关系比地质历史上其它时期的构造运动更密切。
本县地质跨越几个性质不同的大地构造单元，这些构造单元经历了各自不同的地质历史发展阶段。燕山运动是一次以断裂和岩浆活动为主的地壳运动，新构造运动是在燕山运动的基础上，地壳进一步的发展和演变。新构造运动在本县主要是大面积的上升运动、断裂活动及其相伴的地震活动等。大面积的整体抬升，主要表现在多级夷平面和阶地、成层岩浆、深切河谷及新第三系和第四系地层缺失或不发育等几个方面。在整体上升的内部，同样存在上升幅度和方式的地区性差异，表现在普遍发育了4——5级夷平面和3——4级阶地及成层岩溶现象。在整体上升过程中，因受其内部及边缘的老断裂新活动的影响，造成了各块体上升幅度的不一致，其明显特征是呈阶梯状地貌，由隆起的中心（即现代水系分水岭的部位），向北依次由中山过渡到低山丘陵、丘陵平原。新构造时期断裂活动有两种情况，一是老断裂的继承性活动，一是产生新的断裂，两者以老断裂的继承性活动为主，主要有北北东、北东、北西、北西西向四组。这些断裂分布在断块和断块之间，或山区同平原的交接地带，对本县现代地貌水系发育、晚新生代的沉积、温泉分布、地震活动及新构造分区均起重要作用。本区发生的地震主压应力轴有两种趋向，有时北东东，有时北西西。造成现代构造应力场的背景，是晚近时期太平洋板块和菲律宾板块共同作用于中国东部大陆的结果，其对大陆作用的分界线大约在北纬31°左右，北北东向与北西西向活动断裂交汇处是发生地震的主要场所。
二地貌
本县大地经过多次构造运动和流水等外力作用的影响，逐步形成多种地貌类型。地势呈阶梯状由西南向东北倾斜，南部的白马尖，海拔1774米，北端的庙岗集一带，海拔50米，高差1724米（主干河流流向大致吻合这个特点）。西北、西、南和东南部边界的群山，构成了一道道屏障。中部是东淠河的较大支流汇合地，东北部则是低矮的丘岗和平畈，形成了外围比中部高，并有一方（东北）开口的地貌特点。境内山地占全县总面积的五分之四，漫水河、大化坪、磨子潭3个区绵延的群山顶部高耸，坡陡沟深，平均海拔在千米左右，坡度在25度以上，表现了较典型的山地特征。黑石渡——下符桥一带的地势起伏较小，谷地开阔，海拔在500米以下，丘陵蜿蜒，是典型的丘陵和盆谷相间的分布地带。
根据地形特征，本县地貌可分为中山、低山、丘陵和山间盆地四个类型。
（一）中山：在松山寨、挂龙尖、松公尖、小四望山一线的西南地区，海拔一般在500——1500米，相对高度600米以上，面积约800平方公里，占全县总面积的39％。以中山峡谷地貌为主，特点是山高、顶尖、坡陡、谷深，海拔千米以上的山峰有30多座。坡度在25——45度，最陡处达70度以上，坡积、残积物在20厘米以下。常年气温偏低和水土流失严重等因素的影响，对农作物生长不利，是林木和土特产品的生产基地。
（二）低山：在诸佛庵、落儿岭、佛子岭、牛角冲、樊冲、石河一线以南，海拔一般在500——1000米，相对高度500米左右，面积800多平方公里，占全县总面积的39.4％。山体破碎，少数地区夹有小型山间盆地，坡度虽渐缓，仍在25度左右，局部陡坡达40——50度。河水流量较大，有佛子岭、磨子潭两大水库。土地肥沃、坡积、残积物较中山区厚。气候、水土等自然条件较优越，是林、茶、粮、渔多种经营区
（三）丘陵：位于县东北部，也是低山区外缘的东北部。海拔在500米以下（一般为100——200米），相对高度大多小于100米，面积约400平方公里，占全县总面积的19.6％。区内谷宽、岭低、丘顶浑圆，坡度平缓（基本上在20度以下），间有一些经长期冲击而成的河谷盆地。坡积、残积物较厚，不少地方超过30厘米。土壤、水利、光照等适应农作物生长的自然条件比低山区更好，是粮油生产的主要基地。
（四）山间平地（盆地）：是县内地质构造上的拗陷和断陷地带，也是流水活动的活跃区，在侵蚀和堆积作用的影响下，形成了宽、窄不一的河谷平原，同其周缘的丘陵、山地组成了规模大小不同的山间盆地，如城关、诸佛庵、与儿街、单龙寺、胡家河、安家河、上土市、高山、太平、太阳畈等盆地，面积41平方公里，占全县总面积的2%。盆地底部海拔高程100——150米左右，由河漫滩和低级阶地组成，一般在盆缘内侧有长条状低缓丘陵和岗地分布。