蒙城县从远古代(距今约18亿年)到震旦纪(6亿年)的吕梁运动时期，为淮阳古陆与海洋交错沉积地带。进入古生代寒武纪(5.2亿年)，完全陷入海底。奥陶纪(4.4亿年)隆升为陆地。泥盆纪(3.3亿年)陆相植物增多，石松高耸。石炭纪(2.85亿年)又重沉陷，参天古木形成板桥、许疃煤田。白垩纪燕山运动时(1亿年)，火山活动异常，熔岩横流。新生代第四纪(二、三百万年)，草木繁茂，出现了人类、大象、野牛、虎、鹿等高等动物。
近二三百万年内，由于地质构造运动的差异，地壳沉降幅度不一，形成第四系堆积地层厚度不均，涡南平均600米，沿涡200米，涡北小于200米。有震旦系、寒武系、奥陶系页岩及石灰岩构成的12座岛状山丘出露。
第四纪地层分三统：
中、下更新统顶板深埋80—120米，沉积厚度大于100米，为厚层粘性土与砂，砾互层的河湖相沉积。
上更新统顶板深埋28—42米，厚55—85米，为厚层粘性土夹薄层条带状砂层古河相沉积。
全新统厚28—43米，为古河道及涡、淝、芡三河沉积物。其中：下段，顶板深埋15米，厚13—28米，有一至两个沉积韵律。上层为灰黑色淤泥质亚粘土，底层为褐黄、棕黄色亚粘土。两韵律下部的黄色细、粉砂和亚粘土，系古河道砂层，分布面小，互层较多，单层厚度1—4米，内含蚌壳等化石。中段，厚12—19米，广泛出地表，为青黄、灰褐、灰黄、灰黑色亚粘土。底部为褐黄、淡黄色粉、细砂泛滥带，其边缘多为褐黄色亚粘土。古河道带砂层，分布面广，比较稳定，深埋3—21米，一般为单层，厚度大于8米，含钙质结核、铁锰结核，蚌壳及动、植物化石。上段，分布于沿涡及其沟口附近黄泛堆积带，长约52公里，宽4—6公里，为棕红色粘土及淡黄、灰黄色粉砂。
注：纪——国际性地质年单位，相当于形成一个系的时间。系——一个纪内形成的地层。
蒙城县第四系全新统地质剖面图