一、地质
(一)地层
旌德县在大地构造上位于扬子准地台浙西皖南台褶带的太平复向斜南东端。在中国地层区划中属扬子地层区下扬子分区皖南小区。县内地层自上元古界震旦系到古生界泥盆系均有出露，其中以志留系地层分布最广，约占全县面积的三分之一。第四系地层仅在少数地方出露。另有一半以上面积分布着三迭纪印支时期的花岗闪长岩。以高甲——兰塘——孙村——乔亭——石凫山——芳岱一线为界，北西部是以志留系为主的古生界地层和小块展布的花岗岩岩株；南东部大面积花岗岩岩体呈长条状集中分布，其中也零星镶嵌着古生界地层。总的地层构造走向北东45°，与天星洞山——梅岭的北东向大断层基本平行。地层自老到新的分布状况是：
震旦系是本县出露的最古老地层，为一套距今约10～8亿年左右的滨海——浅海相连续沉积的碎屑岩建造，与褶皱基底成不整合接触，为浅变质的硅质砂岩和砂质泥岩，形成陡峻的中低山。主要分布在县境西南白地乡高甲以南的中山地带，另外，仕川俄家以南和南关清潭一带也有零星出露，总面积约18平方公里。自下而上按岩性特征分为休宁组、雷公坞组、蓝田组、皮园村组。
寒武系为一套距今约6～5亿年浅海相沉积的硅质、炭质板岩和含泥质灰岩建造。与下伏震旦系地层呈假整合接触。分散出露在洪川、碧云、南关、芳岱及仕川汪村等地，总面积约30平方公里。自下而上分为荷塘组、杨柳岗组、华严寺组、西阳山组。
奥陶系为一套距今约5～4．4亿年浅海相沉积的泥岩、硅质页岩和碎屑砂岩建造。与下伏寒武系地层呈整合接触，在仕川黄坑坞——吴培岗，芳岱龙潭——大山，白地洪川——洋川，祥云的天山、狭坑、骑马岗和碧云大洪山一带均有出露，总面积约35平方公里。地层自下而上可分为谭家桥组、宁国组、胡乐组、砚瓦山组、黄泥岗组、新岭组。
志留系为一套距今约4．4～4亿年浅海——滨海相沉积的砂岩和砂质页岩建造。与下伏奥陶系地层呈整合接触，在我县分布最广，自三溪赤坑山经兴隆南下至祥云狭坑，转北东向直至云乐梅岭再南下至仕川东山下，呈倒“∽”状展布，总面积约300平方公里。自下而上分霞乡组、河沥溪组和“太平群”a、b、c、d段。
泥盆系为一套距今约4～3．5亿年左右的陆源碎屑沉积。县内仅有五通群在西北角天鹅塘一带少量出露，与下伏志留系地层呈假整合接触，面积约2平方公里。上部为石英细砂岩夹质岩，下部为石英岩，底部为石英砾岩。
第四系为一套距今约2～3百万年的河床相堆积层，县内分布面积约20平方公里。上更新统仅见于兴隆月村一带，成因类型以洪积和冲积为主，为一套合铁锰结核的亚粘土、亚砂土及中粗砾石层。全新统主要分布在兴隆盆地的礼村、留村一带，并沿此山间河谷而下，直至高溪滩。另外，白地中村——汪村的山间盆地和孙村管家村一带也有零星出露。其构成有二元结构的一级堆积阶地、河漫滩及现代河床等。为一套粉砂质粘土和细砂、中砂砾石层。
(二)构造
本县地史发展过程，主要经历了“雪峰”、“印支”和“燕山”三次构造运动。
早在元古代，本县属海浸区。距今约10～8亿年的震旦系中期发生的“雪峰运动”，形成了汪满田扇形背斜，由于本县位于该背斜轴部的北西翼，受其影响，地层褶皱上升，形成地台区，同时，伴随有花岗斑岩的侵入。
距今约8～3．5亿年的震旦末期至志留、泥盆系期间，本县尚未稳定的地壳在内外营力作用下升降频繁，时而为海，时而成陆。在褶皱的基底上形成了一套复杂的滨海——浅海交互相沉积。各种性质的砂岩、泥岩、页岩、灰岩交替呈整合接触，组成地台盖层。
距今约2．1亿年的三迭纪中期，继雪峰运动之后的又一次较为强烈的褶皱运动——“印支运动”波及本县。此间形成的绩溪复背斜，呈北东45°延伸，出露长宽均达60公里以上，从而使本县地壳抬升于海面之上，结束了海浸历史，也形成了南西——北东走向的山体。同时，绩溪复背斜所伴生的次级褶皱“百川向斜”自歙县黄柏山呈北东向延伸至本县芳岱长大川，又使本县地壳发生强烈的褶皱和断块作用。县境西南部震旦系一套结构紧密的砂、页岩由于受构造动力变质作用，变质为硅质岩，形成了陡峻的中低山。寒武系至奥陶系沉积的灰岩、泥岩及页岩分布在县境西部、中部和东部的几块范围狭小的地区，形成低山丘陵。北部志留系砂岩和砂质页岩也隆起形成中低山地貌。在百川向斜的两翼，断裂构造也较为发育。北西翼老将尖——曾家的北东向正断层长达23公里，高家——坎上的北东向逆断层长达1l公里。而天星洞山——梅岭这条长达50公里的大断层则斜穿全境，其走向与向斜轴线基本平行。向斜的南东翼，仕川境内也有两条较大的北东向逆断层，一条经黄泥坦直至滑渡，长约7公里；一条经俄家直至吴培岗，长约6公里。此外，向斜两翼还各有一些小断层。沿断层有大量岩体入侵，分布范围宽广的旌德花岗闪长岩就是此期产物。同时还伴有热液充填的多金属矿化，如祥云银昆山多金属矿等。
距今约1．4亿年的侏罗系晚期，“燕山运动”又影响本县，发生了强烈的断块式升降和多次岩浆入侵。断块运动使县内地壳沿南西——北东向抬升，使印支期成形的山体进一步抬高了，形成大会山、牛山、石凫山等多处海拔千米以上的高峰；断陷区则成为旌阳、三溪、兴隆、白地等山间谷地，构成了山岭高耸，盆谷低陷，岭谷交错的地貌组合。
(三)岩浆岩
县内岩浆岩以印支期花岗闪长岩为主，主要分布有三处，总面积约500平方公里。
一是在皖南地层区享有盛名的“旌德岩体”。该岩体处于绩溪复背斜和太平复向斜的交接处，具体位于高甲——芳岱一线，岩轴与地层走向一致，呈北东45°，境内范围长约40公里，宽约18公里。岩体入侵在震旦系——志留系地层中，接触变质作用强烈，其变质岩石主要有白云母石英片岩、绢云母石英片岩、红柱石角岩、堇青石角岩、大理岩及石榴石透辉石矽卡岩等。岩体顶面极不平坦，有形状不同，大小不等的残留顶盖。岩体相带出露齐全，中心相为粗粒花岗闪长岩，过渡相以中粒花岗闪长岩为主，边缘相以细粒花岗闪长岩为主，在局部裂隙中可见铅锌矿化现象。
二是云乐张村——许村一带侵入在志留系地层中的“上村岩体”，范围较小，约16平方公里，呈岩株状产出，其实质是旌德岩体的同期产物。
三是兴隆——双河——三溪一带与旌德岩体平行分布的“榔桥岩体”。境内仅含该岩体的南西延伸部分，其岩性与“旌德岩体”相同。该岩体主要入侵在志留系地层中，岩体中部兴隆——三溪的山间河谷地带有第四系堆积层。由于侵入岩体的顶部起伏不平，在龙头山等地尚保留有普遍硅化、角岩化的残留顶盖。
此外，雪峰期花岗斑岩在县内也有少量分布：新桥——尚村一带近东西向流线状展布的有4条，前村、麻家、鲤塘、坎上等地也有片状零星出露。岩山一带还分布着少量的石英脉。
二、地貌
全县地貌为东西向长方形，呈畚箕状向北开口。海拔高度自中部向东北和西南呈阶梯状上升，四面环山，中北部较低，海拔仅150米左右，最低处是三溪坑口，海拔120米，东北至海拔1031．8米的塘山头，西南至境内最高峰大坞尖，海拔1295．6米，相对高差1175．6米。山脉走向与构造线一致，以北东——南西向展布，向东南和西北倾斜。届皖南北部山地丘陵山间盆谷地貌，分为中山、低山、丘陵和山间盆地4种类型。
(一)中山地貌
主要分布在西南、东北和西北角，山脉为南西——北东走向。峰谷相间，雁行斜列，海拔>800米，相对高度>500米。山体主要由砂岩、页岩、粉砂质泥岩及花岗闪长岩组成。山势稍圆浑，坡度一般在25°～35°，如大会山、牛山、石凫山等。还有以硅质岩构成的山体，山势陡峻，顶部巨岩裸露，悬崖峭壁，坡度一般达35°～45°，最陡处坡度在70°以上，如铁帽山、船形山等。
中山区昼夜温差大，热量资源差，雨量充沛，年降雨多在1400毫米以上，且多暴雨，流水下切作用强。山体多为深切峡谷所分割，侵蚀严重，土层厚度随植被覆盖率高低而异，多砾石或砂粒。
(二)低山地貌
分布在中山二侧，海拔400～800米，相对高度250～500米。由花岗闪长岩、砂岩、页岩和条带灰岩构成。岩层多裂隙，岩性偏软，易风化剥蚀。山势平缓圆浑，坡度一般在25°～35°。光热条件较中山好，土壤特性随岩性而异。人为活动频繁，植被覆盖率较中山低，水土流失严重，土层偏薄。山垄及低缓坡处，已辟为田地。
(三)丘陵地貌
广泛分布在低山内部，且与低山相间而列，大多呈蘑菇状圆形地貌。坡度一般在l0°～25°，海拔150～400米，相对高度<250米。以花岗闪长岩为主，母岩风化层较厚。含砂量高，光热条件较好，人为活动强烈，植被稀疏，冲刷严重，土层瘠薄，肥力偏低。中下部及缓坡，多辟为田地。
(四)山间盆地
主要分布在徽水河两岸，为河流冲积物。地势平坦开阔，海拔130～200米，相对高度<20米。土层深厚，富含砂、砾，土壤肥沃，灌溉方便，俗称田畈，是本县双季稻区。其次，在丘陵内部还分布着小型盆地，地势向盆心倾斜，海拔150～250米，相对高度<30米。盆内堆积着四周山体的坡洪积物，以花岗闪长岩的风化物为主，次为砂、页岩。在兴隆盆地和白地盆地的盆缘，还堆积着第四系红色粘土层。山间盆地多为水田，是本县的主要产粮区。