富平县位于渭河盆地中段。渭河盆地发育在祁（连）吕（梁）贺（兰）“山”字形型前弧与秦岭东西纬向构造带的复合部位。盆地东部受新华夏系干扰复合，故县境内地表大部分被第四系疏松沉积层所覆盖，前第四纪基岩仅在北山和黄土台塬切割冲沟中鲜有露头。

第一节 构造发展

在漫长的地史期，富平境内既经历过较短时期内发生的大规模强烈地壳构造运动，又经历过长期的地壳缓慢运动。每经过一场构造运动，便形成某些构造形式或改造较老的构造体系。各种构造体系的相互复合、联合，构成了某一地史期的基本构造框架。

前寒武纪（距今6亿年前）地球经过初期发展阶段，在24.5亿年前，境内已形成了古老的基底。主要是一套深变质岩类及混合岩类组成的变质地层。晚元古代时，北方海的出现，形成了一套台棚相沉积，以碳酸盐岩为主，碎屑岩也比较发育。吕梁运动（距今17亿年）导致了北方陆地的整体隆起。

早古生代（距今3.75亿～6亿年）早期富平境域处在新生的华夏地向斜中（属北方海的一个巨型海槽），沉积了一套碳酸盐岩相的物质。中奥陶世末，这里又发生隆起，导致了上奥陶统的缺失。志留纪末，加里东造山运动进一步解体了华夏地向斜，使区内继续保持了隆起。随着区域北西构造带的形成，区内亦出现了近东西走向的弧形断裂，其性质主要是一些高角度的正断层。

晚古生代（距今2.3亿～3.75亿年）早期境内仍是隆起区。中石炭世时，北方海再度漫浸古陆，形成了典型的海陆交替型煤系地层。晚石炭世末，海退陆出。当时陆上河流纵横，湖泊遍布，植被茂盛，气候炎热潮湿，形成了河流—湖沼相沉积。古生代晚期，规模宏大的海西造山运动在区内主要表现在近东西走向的弧形断裂的复合与改造。

中生代（距今0.8亿～2.3亿年）由于印支造山运动，在富平县以南的关山—口镇形成了颇具规模的东西向挤压构造。县境内表现为拱曲，处于剥蚀条件下，没有接受到三叠纪的陆相红层和含煤建造沉积，这一时期的沉积中心已经向北推移而去。侏罗纪时，发生燕山造山运动，祁吕系开始孕育发展，出现了初次压性结构面，沉积中心更向北移。晚侏罗—早白垩世沉积的含煤建造已遥处陕北盆地之中，但也被卷入祁吕贺山字形构造体系。白垩纪时，新华夏系波及这里。晚期燕山运动的巨大断裂活动，奠定了渭河盆地的形成，加剧了县境内北山南侧山前断裂南盘的落差。

新生代（距今约8000万年）这一时期，喜马拉雅山运动造成了渭河盆地的地貌景观，盆地中堆积了巨厚的第三系与第四系半胶结至松散地层。輓近期，新构造运动主要反映了继承性构造运动。北山山前断裂的顺扭兼张活动，造成了北山的迄今仍继续隆起。境内北西向沉降区的长轴与石川河断层上下是对应的。1976～1980年，其四年累计沉降量可达20毫米。由于关山—口镇东西向断裂，輓近期的逆时针水平运动，导致了境内南部自新生代以来的持续相对上升。在新生代地史期，从县境西北觅子乡陈家河村（赵氏河东岸）出土的门马象牙化石及曹村乡贾坡村（月窟山南麓）发现的鸵鸟蛋化石等来看，万余年前这里是一派绿树成林、气候湿润、水丰草茂、鸟语花香的亚热带风光。随着大自然的变化、寒暑的更迭，春华秋实，不断更新。门马象、鸵鸟等赖以生存的自然环境遭到了无情的破坏，代之而起的是干冷的自然景象。到第四纪（距今约350万年），呼啸的西北风，把蒙古高原上尘状粉沙，向东南搬运。经过数十万年的日积月累，整个县境内盖上了一层厚厚的黄土，成为渭北黄土高原的一部分。

据陕西省地质矿产局提供的有关资料表明，县境地质构造形迹以祁吕贺“山”字形前弧东翼南段的成分居主，北西西向断裂次之。新华夏系虽有影响，但遗迹不显。

祁吕贺山字型前弧东翼南段在县境内表现出北东60°左右的褶皱，伴随着一些逆冲断层。通常一、二级黄土台原和各级洪积平原的地形陡坎即多与这些断层相对应，造就了由南而北的阶梯状抬高地貌。北山山前（南侧）两条主要的张扭性断裂，走向均呈北东，向南微凸出，构成弧形（见富平县地质矿产图）。其北升南降，把奥陶系连同石炭系抬起成山。另外，在北山一带还有一系列走向北东45°～60°左右的高角度正断层，导致出一些小型的地堑地垒。

北西西向断裂县城西南石川河断层控制了河水流向，改造了那里的川原形态。断层南西侧形成陡峭的黄土台塬，北东侧形成的却是低矮的河流阶地。

第二节 地层

奥陶系（O）出露于县境将军山、频山、碑子山、金粟山、万斛山、田家山、凤凰山、金阜山及洪水至庄里一带沟谷中，为未分的下、中奥陶统。岩性主要是灰岩、泥质灰岩、燧石灰岩、含砾页岩、钙质砾岩、砾状灰岩等。灰岩多浅灰色，亦有灰黄色和黑灰色，与下伏寒武系（E）呈假整合接触。

石炭系（C）出露于县境魏家山偏北、大坪至倪家洼一带，多呈剥蚀残山状，为本溪统（C2）与太原统（C3），以太原统为主。岩性主要是灰黑或黑色页岩、砂质页岩、薄层泥灰岩、铝土质页岩、赤铁矿夹层及可采煤1～3层，与下伏奥陶系为角度不整合接触。

二迭系（P）相随石炭系，境内极少有出露。其包括下统和上统。岩性主要是紫红色厚层砂岩、砂质页岩及页岩、含砾杂色页岩，偶含煤层与煤线，与下伏石炭系整合接触。

第三系（N）偶见于北山阴坡之冲沟中，为上新统。岩性主要是橘黄色砾岩、砂岩和棕黄色砂质泥岩、棕红色泥岩，超复在奥陶系之上。

第四系（Q）境内分布广泛，属陆相沉积，超复于前第三系之上或覆盖于第三系之上。

中更新统和上更新统（Q2+3）前者为一套风积黄土状砂质粘土，含钙质结核，夹2～17层古土壤，出露于北山山前和黄土台塬冲沟中；后者为一套风积黄土层，含少量钙质结核，夹1～20层古土壤，出露于广大的平坦地带和北山低洼处。

全新统洪积物（PLQ41+2）出露于北山山前地带，主要是砂、砾、卵石、漂石及砂质粘土；冲积层（dJQ41+2）出露于石河及温泉河河谷（道）之中；沼泽化学沉积（Q4），主要分布在王寮镇王家村以东及施家与张桥镇之间的沼泽地带内。