一、地质
本县境内在晚元古代震旦纪(距今约8～4.4亿年)期间，经过吕梁构造运动，海水漫及本区，使本县成为一片浅海的海滨环境。这个时期，原生藻类植物大量繁殖生长，形成礁体，在海相沉积作用下，发育成为今大理石矿体，在震旦系构造上沉积并形成了震旦系--奥陶系的碳酸盐岩石。进入古生代(距今约4～2.3亿年)，经过加里东构造运动，地壳抬升为陆地。后经过华力西构造运动，本区又下沉为浅海泻湖。直至中生代(距今大约2亿年)，经印支构造运动后，本区才又隆起为陆地，海水从此销声匿迹。在印支构造运动中，本县地层发生了褶皱和断裂，今韦集--大杨一带的山间盆地里，沉积了侏罗纪地层；王集--尤集，高楼--浍沟、韦集--黄湾等地发生了沉陷，形成白垩纪地层。在侏罗纪晚期至白垩纪，又发生了燕山构造运动，伴有火山岩喷发活动，出现了岩浆岩地质。进入新生代(距今大约1.2千万年)在石灰岩溶蚀地区沉积了下第三纪地层。近100万年，形成了第四纪冲积平原地层。本县境内发育的地层，震旦系地层约有1400平方公里，白垩系地层约有400平方公里，侏罗系地层约有150平方公里，下第三系地层约有70平方公里，岩浆岩和上第三系地层约有34平方公里。上述地层多数隐伏于第四系之下，少数零星出露在低山丘陵和剥蚀残丘处。其基岩出露面积约70平方公里，占全县面积的3.4%。
1．地层
本县处于华北地层区，淮河地层分区，淮北小区。主要地层厚度如下：

2．构造
本县大地构造位置处于华北地台淮河台坳的淮北，陷褶断带东端。构造线方位与山脉走向一致，即北北东向和北东向。褶皱情况如下：

县内地层断裂带主要有东西向和北东向两组。东西向断裂带属宿北区域性大断裂带。该断裂带自宿县北部进入县境后，分布在尹集--大庙一线，横贯县境北部，长36公里。北东向断裂带有两条，为区域性断裂带。一条在九顶--长集一线，长74公里；一条在大庙--沱河集一线，长56公里。三条断裂带至今仍有活动，本县历史上的地震，如明嘉靖十六年(1537)的5.5级地震和1971年的3.3级地震，都与这些断裂带的断裂活动有关。
灵璧县基岩地质矿产图

3．岩浆岩
古生代加里东构造运动时期和中生代燕山构造运动时期，伴有岩浆喷发活动，从而形成了岩浆岩地质构造。其分布情况如下：

4．水文地质
县内第四系(0～30米)含水层，为冲击粉细砂承压孔隙潜水层(组)型，其层数1～4层，各含水层间无稳定、连续的隔水层，水层联系密切，水流动态一致。含水层顶部在水平方向起伏很少，坡度极为平缓。境内地下水的主要补给水源为大气降水渗入，其次为河流对地下水补给。地下水的主要排泄途径为地面蒸发，其次是河流排泄，再其次为井灌垂直提取地下水。地下水的水流方向大致可分为南北向和西北--东南向。拖尾河以北，近于南北向，其余均西北--东南向。地下水温年平均为15°C。除少数地区矿化度较高外，其余地段水质良好。地下水的砂化度一般为0.7～1.6克/升，多数小于10毫克/升；盐度小于10毫克当量/升；碱度大部分小于4毫克当量/升,适宜于灌溉。
境内地下水按其分布情况可分为富水、中等富水和贫水三个区。古河床发育富水区分布在新汴河以南、沱河以北广大地区和东北部的高楼--冯庙，大路集南的蒋圩子--朱连家一线的狭长地段中。含水层厚度在10米左右，个别处可达20米。1～4层为粉、细砂。水位距地面2米左右。降距每降低6米，单井出水量40～50吨/时。水质为HCO′3-Ca″、Mg″型或HCO′3--Mg″、Ca″型水，矿化度在0.5克/升左右，适于灌溉。古河床边缘中等富水区，分布范围较大，北起尤集以北，南抵新汴河北岸，以及韦集区龙岗、王集等地。含水层厚度5～7米。1～4层为粉砂、亚砂土，北部有钙质结核层(俗称砂礓层)。水位距地面2～4米。降距每降低6米时，单井出水量20～40吨/时。水质为HCO′3--Ca″、HCO′3--Ca″Na′或HCO′3--Ca″、Mg″型水。矿化度0.5克/升左右。北部裴集--尤集以北地区，矿化度在0.7～1.6克/升，属HCO′3--Ca″、Na′型水，能产生次生盐渍化物。山麓斜坡古河床不发育的贫水区，分布在境内西北部，凤山东麓及东南麓地段。含水层为亚粘土类钙质结核层。水量微量，无灌溉供水意义。沿山体周围水质为HCO′3--Ca″型水，较远处为HCO′3--Ca″、Mg″3型水。
境内地下水的静储量因含水层厚度和面积不等，其静储量也不同。富水区粉细砂层含水层平均厚度为11.3米，面积为537平方公里，静储量为7.3亿吨。中等富水亚区Ⅱ1(粉砂层)含水层平均厚度为6.01米，面积为908平方公里，静储量为6亿吨。中等富水亚区Ⅱ2(粉砂层)含水层平均厚度为3.92米，面积为262.5平方公里，静储量为1.1亿吨。中等富水亚区Ⅱ2(粉砂、亚砂区)，其粉砂层水层厚度为3.75米，亚砂层水层厚度为3.15米，面积为34.5平方公里，静储量为0.2亿吨(位于尹集区张集和韦集区王集)。全县合计井灌面积约为1742平方公里，地下水静储量约为14.6亿吨。
境内地下水补给量(不含渠道、河道补给量)主要来自大气降水。按丰水年降水1200毫米，一般年降水900毫米、旱年降水650毫米标准计算，濉河以南，面积为1242平方公里，丰水年补给3亿吨，一般年补给2亿吨，旱年被给1.4亿吨；濉河以北，面积为500平方公里，丰水年补给1.7亿吨。一般年补给1.2亿吨，旱年补给0.7亿吨。累计地下水补给量为：丰年4.7亿吨，一般年3.3亿吨，旱年为2.1亿吨。
境内地下水蒸发量，一般年为0.8亿吨，旱年0.5亿吨。灌溉量，全县宜井地区耕地约为261.3万亩，丰水年需水1.5亿吨，一般年需水2.9亿吨，旱年需水5.1亿吨。饮水量，适井灌溉区人口约50万，牲畜约7万头，年共需水0.05亿吨。从地下水的静储量、补给量和消耗量对比中可知，丰年补给量大于消耗量，可盈余2亿吨，一般年，补给量则亏0.4亿吨，旱年亏3.6亿吨。
二、地貌
本县地貌特征为"大平小不平"。南部沱河、新汴河流域地势低平。北部安河流域和中部濉河流域地势稍高，地形微坡。老汪湖、禅堂湖和杨疃湖等处因多次河流改道，形成碟形洼地。古汴河堤两侧为带状高岭。县境西南部、中部和北部零星分布着岛状残丘。
1．地势
本县地势低平，地形北高南低，呈西北东南倾斜。地面坡度较小，坡降比为1：7300～1：10000。海拔高度一般多在20米左右。西北最高，海拔高程为27米；东南部最低，海拔高程为18.5米，南北高程差为9米。
2．地形
河间平原该地形分布于县南古汴河堤以南、南沱河以北的广大地域，属剥蚀古堆积型地形，为第四系全新统中段剥蚀构造，系南沱河、北沱河和古汴河冲积平原。其坡降比以1：10000左右向东南倾斜，高差2米左右。地面较平坦，沿河一带受近代黄河沉积物影响明显，河间地域受沉积物影响较小，沿河地势较高，河间地势低平，且缓倾微凹多洼地，该地因地表水和地下水分布状况不同，近河高地、河间洼地以及两者过渡处的缓坡地上分别发育着不同土壤。
汴河高滩该地形分布于本县中部古汴堤(今宿县至泗县公路)两侧。属泛滥堆积型地形，为古汴河泛滥堆积之亚粘土和粉砂构造。高滩宽度约1公里，高出河间平原1～2米，呈带状高岭形。古汴河堤宽约0.5～1.5公里，高出周围1～3米，当时能阻断北部黄河水南犯。南宋以后因黄河水夺汴人淮，汴河因此溃决频繁。又因地势东南倾斜，溃水直奔东南，形成了许多与汴堤垂直的微偏东南方向的指状土岭，俗称"老龙"，计有21条。
黄泛平原该地形分布于县城和古汴河以北的广大区域。属泛滥堆积型地形。为黄泛堆积之远河相亚砂土构造。《宋史·高宗本纪》载："高宗建炎二年(1128)冬；杜充决黄河，自泗入淮，以阻金兵"。此后数十年间，泗水和濉水经常泛滥，致使老黄泛平原上沉积了数厘米乃至数米的近代黄泛冲积物。其方向为西北东南向，沉积物自西北向东南逐渐变薄。由于河道缺口位置多变，又因受紧砂漫淤的沉积规律影响，致使土壤质地的水平分布和垂直分布发生有规律的变化，自北向南沉积着砂土、砂礓土、中壤土、重壤土和轻粘土。这些沉积物，破坏了原有水系，导致区内排泄不畅，形成多处洼地，造成土壤盐碱化。
山地该地形分布在本县西南、中部和北部。其坡度各不相同，陡峭部分比降约为1/10～1/20；平缓部分比降约为1/50～1/80。全部山地呈东北西南向。山麓斜坡地段，广泛发育着裙状斜坡面，向山外倾斜，坡度为2～5度，系剥蚀堆积形地形，由第四系上更新统、中更新统粘土层构成，俗称"坡地"。其面积起伏不平，连同山体面积为28.2万亩，占全县总面积的9.2%。