周口坳陷的基巖由華北地塊的古老結晶基底(太古宇和古元古界)和蓋層(中、新元古界至三疊系)構成;坳陷內陸相沈積地層為中、下侏羅統,上侏羅統—白堊統,古近系,新近系—第四系,其間均以角度不整合接觸。石炭-二疊系海陸交互相含煤建造在阜陽地區大部分區塊有分布,後由於地殼不均勻擡升,部分地區遭受剝蝕。由於南鄰秦嶺-大別造山帶,物源極其豐富,沈積以山麓沖積相、河流相紅色粗碎屑巖為主,湖相暗色地層薄且分布相當局限。在周口盆地中部及西部的午陽、譚莊、沈丘凹陷沈積有侏羅-白堊系的半深湖-淺湖相沈積。
周口盆地內的沈積地層東部和西部中生界有很大的不同,盆地西部發育的地層有中侏羅統朱集組,上侏羅統段集組,下白堊統商水組、永豐組、巴村組(表2-9)。盆地東部發育上石炭統本溪組、太原組,下二疊統山西組、下石盒子組,上二疊統上石盒子組、石千峰組,下白堊統臨泉組(表2-10)。上白堊統在盆地內大部分缺失。
表2-9 周口盆地西部中生界綜合地層簡表
(據河南省地質礦產局,1989;袁政文等,2003)
中侏羅統朱集組為壹套曲流河相砂巖、砂礫巖沈積地層,可分為三段,下段為紫紅色礫巖;中段為灰、黃褐色巖屑長石砂巖,長石石英砂巖;上段為紫紅色砂巖、粉砂巖夾礫巖及砂礫巖。上侏羅統段集組主要為壹套河流相、三角洲相沈積,在商城以東為紫紅色厚—厚層礫巖及中-粗粒長石砂巖。
周口坳陷的下白堊統是盆地內的主要沈積地層,主要分布於現今的汝南凹陷和潭莊-沈丘凹陷(張功成等,1998)。其中潭莊-沈丘凹陷該套地層可以劃分為4個組,自下而上為:巴村組、永豐組下段、永豐組上段、商水組。縱向上包括兩個沈積旋回:巴村組為河流相-較深湖相,頂部被剝蝕;永豐組下段-商水組為淺湖相-較深湖相-濱淺湖相-河流相。下白堊統的永豐組-巴村組的下部為斷陷早期快速沈降、快速充填的洪積相、濱湖-淺湖相,中部為穩定沈降較深湖相,上部為濱湖、淺-湖河流相沈積。下白堊統臨泉組(相當於永豐組上段和商水組)厚度>825m,與下伏三疊系不整合接觸,按其巖性可分為上、下兩段,下段為紫灰、褐灰、灰色泥質巖、泥質粉砂巖、粉砂巖和細砂巖不等厚互層,底部為含礫砂巖;上段為紫紅、綠灰、灰色泥巖、粉砂質泥巖、粉砂巖、細砂巖和中粗粒砂巖互層及含礫砂巖。
表2-10 周口盆地東部中生界綜合地層表
(據安徽省地質礦產局,1987)