庙山、射乌山；白垩系（K）粉砂岩、泥岩分布在汤山以南及汤泉水库附近。各时代地层见表2-1及图3-1、照片2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6。
(二) 第四纪地层
汤山地区低山丘陵前缘及波状岗地平原和冲沟地带皆为第四纪松散堆积物覆盖，溶洞中尚有洞穴堆积。
1、洞穴堆积物（Q2）：汤山镇西宁杭公路南侧，在汤山北坡标高85.9米奥陶系灰岩中的葫芦洞（坐标X：3550091，Y：0692703），东西长约80米，宽约20～35米，顶高15米，堆积黄褐色粉砂、亚粘土，在堆积物中发现南京汤山猿人头骨及包括5目11科14属15种的哺乳动物化石，时代距今35万年。
2、上更新统下蜀组（Q3）：分布于山前岗地、波状平原，主要由棕黄色亚粘土、粘土组成，底部含砾及铁锰质结核，有些地方100米高程的山间尚有风成黄土分布，多种成因，厚度2～15米。
3、全新统（Q4）：残积—坡积层分布于山丘前缘，岩性受基岩岩性控制。灰岩分布地区多为红色亚粘土，页岩分布地区为黄绿色、紫色亚粘土夹碎石，砂岩、砾岩分布地区多为碎石夹粘土堆积，厚度0～10米。
冲积—洪积层分布于七乡河、九乡河、汤水河上游河谷，多为砂砾石层及亚粘土夹砾石层，厚度2～10米。 冲积—淤积层分布于区内河流中下游，上部为含淤泥质亚粘土夹粉砂，下部为砂砾层，厚度2～10米。
二、火成岩
工作区内火成岩种类单一，主要为燕山期石英闪长斑岩，次石英安山岩。 1、石英闪长斑岩（δοπ）
灰白略带棕黄色，斑状结构，斑晶主要为斜长石，含有少量石英，暗色矿物有黑云母和角闪石。主要分布在安基山、伏牛山一带，大面积出露，勘6孔自1.50米～348.99米可见闪长斑岩多处断续穿插于二叠系（P）灰岩中，在汤山东部多为南北向岩墙及岩脉产出，出露宽度10～50米不等，06、06－1号井均见闪长斑岩穿插于志留系（S）砂质页岩之中。
2、次石英安山岩（αο）
灰色、紫灰色为主，风化后呈灰白色，斑状结构块状构造，代表性矿物有斜长石、角闪石、黑云母、石英等。在汤山水库附近出露，经K·A法测定年代为85my。
三、地质构造
汤山地区位宁镇弧形褶皱中部偏西地段，不同期次、性质各异，方向不同的褶皱，断裂十分发育（见图2-1）。 (一)褶皱
宁镇山脉西段褶皱构造较为发育，自北向南有龙（潭）—仑(头)复背斜、范家塘复向斜、宝(华山)—巢（凤山）复背斜、桦（墅）—亭（子）复向斜、汤（山）—仑(山)复背斜。
1、龙（潭）—仑(头)复背斜濒临长江南岸，呈东西向展布，主要由志留系—三叠系组成，核部岩层产状陡立，三叠系岩层较缓。
2、范家塘复向斜位于龙（潭）—仑(头)复背斜南侧，呈东西向延伸，核部为上三叠系范家塘组，两翼为中下三叠系—石炭系，岩层陡立或倒转，轴面向南倾。
3、宝(华山)—巢（凤山）复背斜西起灵山，经龙王山、宝华山、巢凤山，西段轴向50°—65°，宝华山—巢凤山段为80°—90°，岩层产状近直立，西段轴面略向南倾，向东轴面北倾，轴部由志留系组成，翼部由泥盆、石炭、二叠、三叠系组成。
4、桦（墅）—亭（子）复向斜位于宝(华山)—巢（凤山）复背斜之南，西起青龙山西北山前经桦墅向东至亭子以东，西段走向北东40°—55°，经桦墅转折为东西向，侏罗系中下统象山群组成核部，两翼为中三叠黄马青组。
5、汤（山）—仑(山)复背斜西起青龙山南东侧淳化，经坟头南，汤山向东至仑山，淳化至坟头为轴向北东35°，向东经汤山至仑山轴向转折为北东东向，呈弧形褶皱展布。核部由寒武系、奥陶系组成，两翼由志留、泥盆、石炭、二叠系组成，北翼地层倾角陡立或倒转，南翼产状平缓。青龙山—黄龙山段轴向40°—60°，核部地层为志留系下统高家边组，两翼为志留系中统坟头组、上统茅山组及泥盆、石炭、二叠、三叠系，南东翼地层平缓，
北西翼产状陡立，局部倒转。汤山短轴背斜位于汤(山)—仑(山)复背斜核部，背斜轴呈北东80°走向，背斜轴向西端倾伏，角度30°，轴面直立略向南倾。背斜核部由寒武、奥陶系组成，两翼为志留系。地层倾角北陡或倒转，并发育次级褶皱。汤山短轴背斜南翼地层倾角平缓30°—50°。短轴背斜东部受北西向及北东东向断裂切割跌落，跌落深度较大；短轴背斜西部亦受弧形断裂切割跌落，致使短轴背斜形迹表现出明显的不完整性。
(二) 断裂
区内早期受造山褶皱运动影响，后期经多序次构造作用复合改造，断裂构造特别发育，以其展布方向及性质归结为以下四组。 1、北东东向断裂
⑴ 泉山—安基山逆掩断裂
该断裂位于汤—仑复式背斜北翼，西南自上坊镇经徐家边、泉山、安基山，向东至仑山北坡呈弧形展布。泉山—安基山一带被北西向断裂错开右行2公里，三叠系下统青龙组逆掩在中统黄马青组之上，断层倾向南，倾角小于35°。
⑵ 杨坊山—长林村逆掩断层
该断裂位于宝华山—巢凤山复背斜北翼呈东西向弧形展布在工作区以北，上盘为二叠系及三叠系中统下段周冲组，下盘为三叠系中统上段黄马青组及上统范家塘组，断层面倾向南，倾角小于45°，显示向北逆掩。
⑶ 上坊—孔山逆掩断裂
该断裂南起上坊，经坟头折转向东至孔山北，走向由北东转折为北东东向，断面倾向南东，倾角平缓。上盘为泥盆系上统五通组、石炭系中统黄龙组、上统船山组；下盘为二叠系下统栖霞组或弧峰组、上统龙潭组，断裂破碎带主要由栖霞组灰岩碎块组成。
2、北西向平移断裂
⑴ 庙山—狼山断裂，北起庙山经棒锤山东至狼山，走向北西300°左右，断层倾向东，倾角80°。断裂两侧地质体不连续，棒锤山三叠系东延部分被右行错移至培山一带，最大错距达2公里。
⑵ 栖霞山—坟头断裂,北起栖霞山西，经西流至坟头,北段走向350°经西流转折为北西310°，西南盘南移下落，东北盘北移抬升。西南盘多为中生界地层，东北盘出露中生界及古生界地层。
3、近东西向断裂
汤山—东昌街断裂，西起汤山镇南经大卓北杜榨至东昌街一线，断面南倾，倾角较陡。断裂北侧抬升出露古生代地层，南侧下降与黄梅桥—行香断裂组成断陷带，宽8公里沉积巨厚中生代上白垩统沉积。