安庆地域位于淮阳山字型构造前弧东翼的中段，跨两个三级构造单元，即第二沉降带、第二隆起带，二者为头坡断层带所分开。
第二沉降带在安庆范围内为长江河谷，由200万年前第四纪的松散粘土、砂砾堆积及河湖水域组成，地貌为平原、阶地。第二隆起带由4亿年前的古生界下志留统高家边组至1.35亿年前的中生界下侏罗统磨山组之间的各期地层及石英正长岩等固结岩石组成，分布在市西北郊及北郊边缘，地貌为低山丘陵。
【地史】
安庆地质演变历史可划分为早、晚、近3个时期。
早期自4.4亿年前的中古生代志留纪开始，至约2亿年前的早中生代中三迭世中期止，长达2.4亿年。在此期间，安庆所在的长江中下游地区基本上为一片海洋。由于地壳的缓慢升降，发生了4次由宁静→动荡→上升为陆(海退)的沧海桑田的变迁。在距今约2亿年的中三迭世中期发生的第4次海退，地壳变动由频繁的升降震荡转化为强烈的水平挤压运动，地层发生褶皱，向上隆起成陆，进入地史发展的晚期。
晚期自早中生代中三迭世晚期起，至晚中生代晚白垩世止，长约1.2亿年，大致可分3个阶段。第一阶段长约0.5亿年，形成陆相红层建造、含煤建造及泥砂质碎屑岩建造；第二阶段持续近0.5亿年，长江中下游地区地壳再度强烈活动。在距今1.18亿年的早白垩世，市境西北部发生规模较大的岩浆侵入活动，生成大型的大龙山石英正长岩岩基。与此同时，以断裂为主的构造变动达到高峰，起始于印支期的淮阳山字型构造完成定型；横贯市西北郊的泰山式构造——头坡断层及其派生构造，亦在岩浆侵入活动之后定型，形成保留至今的构造格局；第三阶段长约0.2亿年。在头坡断层活动形成的沉降带内堆积了陆相粗碎屑红岩建造。构造变动趋于平静，进入地史发展的近期。
近期包括新生代的第三纪和第四纪，长约0.8亿年。其中持续0.78亿年的第三纪遭受剥蚀，未见沉积。在距今约200万年的第四纪开始，地壳略有缓慢升降，接受松散沉积，其主要成份：一是古长江河床相、河漫滩相及阶地相泥、砂、砾堆积，二是湖相含砂有机质、泥质堆积；次要成份为西北部大龙山至花山以及集贤关一带山麓的残积、坡积和冲积之泥、砂、砾堆积。
【地层】
市境地层属扬子江分区长江两岸小区，地层总厚度在3000米左右。由于中生代晚期断裂构造强烈发育，以及燕山晚期岩浆的侵入活动，不同程度地破坏了地层的完整性。其中中晚古生代至早三迭世地层仅集贤关附近及白鹿尖两地出露相对较好，层序比较清楚；寺门山、石塘湖、把门山等处则分布凌乱；柘山、老峰一带零星出露。中三迭世及早侏罗世地层呈捕虏体，分布于大龙山、花山一带的石英正长岩岩体内部，或残缺不全地出现在岩体南接触带上；石门湖东岸也有早侏罗世地层，分布于头坡断层带上，晚白垩世地层普遍为第四纪松散沉积物所覆盖，仅在石门湖东岸断续有数公里的露头分布。第四纪地层主要分布于沉降带内以及隆起带的洼地、山谷、河床等处。出露面积约占全市总面积的三分之二，是最主要地质体。出露地层按自老至新的顺序为：
志留系
下统高家边组出露于寺门山、石门湖岸边及白鹿尖南麓。岩层上部以细砂岩、砂质页岩为主，厚约115米，下部以泥岩为主，厚度大于85米。
中统坟头组出露于白鹿尖、牛山及寺门山等地。分2个岩性段。上段厚约40.3米，顶部为厚1.4米的细粒含长石石英砂岩，其余为薄层泥岩；下段厚约97.9米，以细粒泥质砂岩为主。
泥盆系
上统五通组出露于寺门山、牛山、白鹿尖、柘山及老峰等地，岩性坚硬，常形成山脊。岩层厚约80米，以石英岩和石英砾岩为主，顶部为黄色砂岩。
石炭系
中统黄龙组出露于寺门山、雷家冲、角山、牛山、把门山及白鹿尖等地，以角山、白鹿尖较为完整。分为2个岩性段。下为白云岩段，上为石灰岩段，大部分含有化石碎屑，厚度分别为78米、85米。
上统船山组出露地区同中统黄龙组，厚21.2米。上层为泥晶或亮晶球状藻灰岩，下层为含动物化石碎屑泥晶灰岩。
二迭系
下统栖霞组出露于寺门山、集贤关至牛山、把门山、芭茅山、白鹿尖等地，以集贤关至牛山一带及白鹿尖出露较为完整，层序清楚。分2个岩性段：厚45.6～61.2米的臭灰岩段和厚134.5～183.2米的燧石灰岩段。该组动物化石丰富。
下统孤峰组主要出露于寺门山、集贤关至角山、把门山、芭茅山、白鹿尖一带，东郊柘山、老峰等地亦有零星露头，以集贤关、白鹿尖出露较好，层序清晰。岩层以燧石层夹硅炭质页岩为主。
上统龙潭组广泛出露于寺门山、集贤关、南山、把门山、石塘嘴、芭茅山及白鹿尖等地，露头多不清晰；在柘山、老峰一带亦有零星露头。岩层以页岩、泥岩、砂质页岩、砂岩及厚薄不一的煤层为主。以集贤关厚度最大，达77.2米；杨桥次之，为48.2米；柘山最薄，为40.1米。
上统大隆组分布于寺门山、雷家冲、集贤关至把门山、芭茅山、白鹿尖、柘山至老峰一带，以集贤关、白鹿尖等处较为完整。岩体以碳质页岩、硅质页岩、燧石灰岩为主，厚约28～30米。
三迭系
下统殷坑组出露于寺门山、集贤关至把门山一带，以及石塘嘴、芭茅山、白鹿尖北坡等处，其中以集贤关附近岩体出露较好，层序较清楚，岩性为泥晶页岩与灰岩互层，厚约47米。
下统和龙山组出露地点同殷坑组，以泥晶页岩为主，厚约165米。
下统南陵湖组上部地层被剥蚀，仅见下层。以集贤关两侧和龙山至南山一带出露相对较好，层次较清楚，牛山、把门山、石塘嘴、杨桥、白鹿尖等地零星出露，并受大龙山岩体烘烤，具大理岩化的热变质现象。是大理石矿主要开采层位，岩层厚度在集贤关大于200米。
中统月山组零星出露于大龙山至花山一带的大龙山岩体南接触带或呈捕虏体产于岩体南部边缘带，厚度大于103米。岩性下部为白云石、大理岩，中部为角砾状大理岩，上部为粉砂岩及角岩。
中统铜头尖组出露于花山、沙墩等地，呈捕虏体含于岩体中，岩性为页岩、砂质页岩及粉砂岩，均已角岩化。
侏罗系
下统磨山组零星出露于石门湖东岸雷家冲及大龙山(呈捕虏体)，岩性为长石石英砂岩、粉砂岩及碳质粉砂岩、含碳砂质页岩。凡呈捕虏体产于大龙山岩体中均已角岩化。
白垩系
上统浦口组出露于石门湖东岸至市西皖河北岸一带，岩性为紫红色砾岩夹砂岩及砂砾岩。石门湖西岸厚度大于210米。
第四系
为分布最广的地层，在茅岭、十里铺、五里墩、九里十八湾、凤凰山、二里半及马山一带构成岗地，长江沿岸构成滨江平原，破罡湖、石塘湖、长枫港、大湖及秦潭湖一带构成垄岗状略有起伏的湖滨平原，新洲和长江以北、皖河南岸及皖河口附近构成冲积平原，集贤关、大龙山至花山一线山簏的残坡积物和冲积层构成山麓谷地。地层自下更新统至全新统均有分布，层序清楚，出露齐全。
下更新统安庆组主要分布在茅岭、十里铺以南，出露于茅岭、九里十八湾、二里半至狮子山一带，在老峰亦有零星出露。在西南郊组成40～65米的Ⅲ级阶地，部分埋没于Ⅱ级阶地地表之下。地层厚度为15～30米，为砂层、砾石层构成，二者常呈互层出现，层次清晰。砾石成份以石英岩、石英砂岩及燧石为主。砾石磨圆度和分选性较好，排列具有明显方向性，成因类型为河床相。
中更新统马山组分布于北郊Ⅱ级阶地，常为上更新统下蜀组掩盖，出露零星。下部为含泥砾石层，厚1～4米，砾石以石英岩、石英砂岩及燧石为主；上部为网纹红土，厚约3～8米。根据二元结构，本组成因类型为冲积。由于下部泥砾混杂，砾石有马鞍状、熨斗状、次棱角状，砾石表面常具磨光面、凹面，成因类型可能为冰碛。
上更新统下蜀组分布广泛，仅次于全新统，下部分布于北郊Ⅱ级阶地，上部出露于城区及东北郊Ｉ级阶地。在皖河农场金潭河和曹河沿岸也有零星出露。岩性为亚粘土，有铁锰结核，底部有时含砾石。成因类型下部属古长江泛滥相，上部属高河漫滩相。
全新统现代沉积分布于不同地貌单元，成因类型因地而异，在河漫滩、湖沼地带及Ⅰ、Ⅱ级阶地的现代冲沟内为冲积和湖积层，山前、斜坡、坳沟等地多为残坡积层。冲积层分布在沿江及老皖河沿岸地带。下部为青灰及灰白色细至粗砂，厚达10余米；最下为厚1～2米的石英质砾石层；中部为灰色亚粘土与青灰色砂层互层，厚10～20米，局部夹湖相淤泥质沉积，富含动植物残体，形成薄层泥炭，是沿江浅层天然气的主要含气层；上部为黄色细砂及棕黄、灰黄色亚粘土。湖积层分布于石门湖、破罡湖、石塘湖等湖底及沿岸地区，一般为富含有机质的近代沉积物，厚度可达20米左右。石门湖下部多为含砾砂土或含砾砂层。夹含腐植质的粘土层，局部见泥炭层；上部多为粘土、亚粘土及粉砂土层夹淤泥层，含腐植质较高。残坡积层多为黄色亚粘土，内含砂砾石，分布于西北郊低山丘陵区的山坡、山间坳沟及山前洼地中。
【构造】
市境处于淮阳山字型构造前弧东翼，褶皱与断裂构造均较发育。褶皱构造形成于印支期金子运动；断裂构造早期为褶皱所派生，后期为燕山期新华夏系构造。
褶皱构造
复杂的断裂系统和岩浆上侵活动，使印支期形成的褶皱遭受破坏，仅在隆起带南缘和头坡断层之间的集贤关至白鹿尖一线狭长地带，及沉陷带内柘山至老峰一带，尚残留褶皱构造的一翼或大部，分别称为集贤关单斜、白鹿尖背斜和柘山背斜。
集贤关单斜西起石门湖东岸，经集贤关、南山、牛山向东至把门山一带，长约12公里，宽约1.5公里。单斜中地层自南向北，由老至新分布着早、中志留世、晚泥盆世以及石炭、二迭纪至早三迭世的全部地层，为市境出露地层较多、较全的构造。其倾向北北西至北西，倾角10°～30°。
白鹿尖背斜分布于石塘湖西北沿岸的白鹿尖、杨桥、鲇鱼山至石塘嘴附近，长9公里，宽3公里。背斜东、北、西3面为大龙山岩体包围，东南面基本为水面覆盖。该背斜被2次断裂活动破坏，第一次头坡断层沿轴部活动，使南东翼下陷。第二次十八步弧状断裂，将北西翼沿斜向切断，造成南翼地层零星散布湖中成为岛屿，地层层序乱，缺失多；北西翼地层错位，不相连续。白鹿尖自南向北依次出露早、中志留世至早三迭世之间背斜北翼各期地层，层序清楚而齐全。走向以西坡北东向为正常，东部偏转为近东西至南东向；倾向相应为北西、北北西至北转向北北东；倾角20°～60°，以40°～50°为主。鲇鱼山至杨桥及石塘嘴附近，地层由晚泥盆世至中三迭世均有出露，大部分为断层接触，作南北向分布，地层走向主要为北东，倾向多为北西，少数南东，倾角一般20°～50°。此外，鲇鱼山东坡有以栖霞组为核心的次级小背斜构造。
柘山背斜分布于长江北岸，由沉陷带内次级断层呈地垒式隆起所形成，四周为第四系冲积、湖积层广泛掩盖。地表仅在一串分布方向为北东50°的山头上见到互不相连的上泥盆统五通组、下二迭统孤峰组和上二迭统龙潭组以及大隆组露头。背斜构造以五通组为核心，两翼对称，倾角中等，断续出露长10公里，宽近2公里。
断裂构造
隆起带断裂构造发育良好。在沉积岩分布区内，基本遍布断层。大龙山岩体中断层相应较少，但规模较大。断层出露长度在500米以上者近40条，在500米以下者更多，最长为头坡断层。成群出现的断层组常呈网络状、弧状纵横交错。其主要方位有北西、近南北至北北东、北东、近东西4组，以前两组发育最好。沉陷带由于晚白垩世浦口组及第四系的堆积，构造形迹被广泛掩盖；仅柘山至老峰一线，北东向正断层组使背斜呈地垒式隆起，其中横向断层极为发育。
头坡断层全长约160公里，在市境内属其东段，又称红水塘断层，分布在破罡湖、石塘湖、集贤关至石门湖一线，长约25公里。断层构造形迹被掩盖。该断层为一至数条断层构成的高角度断层带，走向63°，倾向南东，倾角约60°，以十分平直的线性延伸为特征。断层带内岩石强烈破碎、硅化，宽达百米以上。其两盘地层和地貌截然不同，北西盘为隆起带低山丘陵区，出露中、上古生界和中三迭统地层以及大龙山岩体；南东盘为沉陷带广阔的平原湖沼地区，堆积了大片白垩系红层。该断层为新华夏系泰山式构造。
集贤关单斜构造范围内断层组交错成格子状，其中纵向断层组成生在先，共有6条；横向断层组成生在后，出现15条以上。
白鹿尖背斜范围内断层组，在白鹿尖一带由3条以上纵向断层、5条以上横向断层和4条斜向断层组成；在鲇鱼山至杨桥一带地层南北走向，断层也以同方向最为发育，形成平行条状，纵向断层出现9条，横向断层仅2条；在芭茅山及其以东湖中岛屿，地层分布凌乱，断层方向较多，这一带地处头坡断层与十八步断层交会处，断裂活动应力集中，形变剧烈。
柘山背斜范围内断层组构成似菱形格子状，纵向断层组在背斜南翼3条、北翼2条，斜向断层由其派生，也较发育。
分布于大龙山岩体中的新华夏系断层组已发现10条以上，规模较大，出露长度一般均超过2公里，部分4～6公里。
另据重力测量和地层地貌分析，发现从谢家墩至菱湖有1条隐断层，断层长约4公里，由谢家墩向东北先后穿过马山南麓、柏子桥至菱湖公园。走向约北东60°，倾向南东，倾角大于60°，南东盘下降幅度大于73米以上。晚白垩世末期，由于头坡断层的复活，其上盘下落过程中应力场不同部位间差异，从而形成谢家墩至菱湖断层。中更新世以后，谢—菱断层一度复活，故使两盘地层错位，地貌迥异。全新世以来，未见明显活动。
【岩浆岩】
市西北郊与怀宁、桐城、枞阳3县接壤处的大龙山、红山、花山一带及破罡湖北西侧诸岛屿，分布着由岩浆上侵形成的侵入岩体，即大龙山岩体，面积近90平方公里。平面形态略呈肾状，其南东部位界线向岩体内凹入。地貌上形成绵亘市西北郊的低山。
岩体
大龙山岩体生成于早白垩世，属燕山晚期。岩体分布在第二隆起带内，处于庐枞火山盆地和怀宁构造带分界处，隆起与坳陷急剧变化部位。侵位于三迭系下统南陵湖组、中统月山组和侏罗系下统磨山组与中统罗岭组之间，沿中三迭统与上三迭统以及上三迭统与下侏罗统的接触结构面分布地段展布。由于构造的控制，使岩体的长轴方向与山字型构造前弧东翼的走向一致，均在北东60°左右。而南北向和北北西向断裂等派生构造则控制了岩体边界的方向。
该岩体为一浅成至中浅成大型侵入岩基，岩体侵位东浅西深，侵位深度在地下1～3公里之间。岩体相带出露不全，仅见边缘相及过渡相，中心相尚深埋地下，属于浅剥蚀。
岩体边缘相以细粒为主，在大龙山及梅林闸一带岛屿以碱长花岗岩为主，石英正长岩次之；红山及花山南接触带二者均较发育。相带宽约0.3～2公里。岩体过渡相在大龙山以粗粒为主，红山和花山以中粒为主，岩石类型以石英正长岩为主，正长岩次之。过渡相分布于大龙山、红山、花山形成山峰、山脊，宽度3～6公里。杨桥以北过渡相与边缘相均重复出现。岩体东南及南部与二迭纪、三迭纪以碳酸盐类岩石为主的地层接触。在大龙山接触面倾向围岩，倾角约50°；在花山岩体由北北西向东顺层贯入围岩，并平缓超覆其上，向北东倾斜，倾角15～20°。岩体与围岩均呈侵入接触关系，并产生晕圈状热变质带，但接触交代作用相当微弱。南东热变质带宽约240米，热变质岩为大理岩及角岩。岩体与围岩的同化作用对沉积岩表现不明显，而对早期形成的闪长岩的同化作用则表现强烈，从边缘相到过渡相均含大量闪长岩捕虏体和斜长石捕虏晶。
岩石
大龙山岩体的主要岩石类型为碱长花岗岩、石英正长岩、正长岩，次要类型为花岗岩。此外岩体中有较多闪长岩类岩石的捕虏体、捕虏晶，由其形成的残变体和同化混染岩，有闪长正长岩、石英正长岩等稀少岩石类型，与主要岩石类型呈过渡关系。
主要岩石类型为造岩矿物：碱长花岗岩以条纹石、石英为主，次有少量斜长石、黑云母；石英正长岩以条纹长石为主，次为石英及斜长石、黑云母、角闪石；正长岩以条纹长石为主，次为斜长石及少量黑云母、角门石、石英。以上3类主要岩石碱质高，基性组分低，化学成份较均一，变化不大，均含少量副矿物和蚀变矿物。副矿物种类达20余种，含量较丰，一般大于2.5％，最高达5％。岩体中还有含微量元素的多种矿物(包括23种以上稀有元素、稀土元素和放射性元素)，其量虽微，但遍布岩体，形成该岩体特色。
大龙山岩体受原生节理及后期构造裂隙控制，在红山及大龙岭两侧脉岩较为发育，种类有正长斑岩、闪长玢岩、花岗岩及花岗斑岩、辉绿玢岩及少量石英正长斑岩、安山玢岩、煌斑岩及石英脉。脉岩规模一般较小，长十余米至百余米，宽几厘米至十余米，少数长度超过1公里。