四川盆地，自震旦纪以来，是一个比较稳定的大型坳陷区。晚三叠世的印支运动使之成为内陆湖盆，范围远比现今的四川盆地大。中生代，盆地不断沉陷，堆积了厚达3000～4000m的紫红色砂岩和页岩，被称为“红色盆地”或“紫色盆地”。中生代末期，四川运动使盆地周围褶皱成山，盆地相对下陷，同时，盆地内地层发生大规模褶皱。华蓥山和龙泉山将盆地分隔成三部分，华蓥山以东，称为盆东褶皱带，由NE-SW走向的多条平行山岭与谷地相间组成，条状山岭海拔一般为700～800m，谷地多为低丘、平坝，海拔200～500m;华蓥山和龙泉山之间，称为盆中穹窿带，区内紫红色砂、页岩倾角平缓，受切割后形成大片方山式丘陵，海拔350～450m，相对高度几十米;龙泉山以西，为成都平原(川西平原)，属盆地沉陷带，面积7000km2，是我国西南地区最大的平原，海拔约600m。新生代的喜马拉雅运动，使周围山地急剧抬升，盆地相对下沉，盆地边缘形成巨大地形落差。
一、地层
四川盆地内主要分布地层为中生界侏罗系、白垩系，厚3000～4000m，最大厚度达6738m，为一套湖、河相沉积的红色碎屑岩系。侏罗系层序发育完全，分布面积占盆地面积的74.13%;白垩系岩相变化较大，分布面积占盆地面积的27.96%;古近系仅有少量分布。
1.侏罗系
是四川红层区内分布最广、出露面积最大的地层岩组，分布面积达75898.34km2。
(1)下侏罗统
分布遍及盆地区，在丘陵区北缘及威远穹窿周边较典型，为湖相紫红色泥岩、灰黑色页岩夹淡水灰岩及砂岩，厚174～930m。
白田坝组(J1b):河湖相碎屑岩系，为黄绿色页岩与灰白色石英砂岩、硬砂岩，偶夹砾岩或薄煤层，厚60～470m。不整合超覆于老地层之上。
千佛崖组(J1q):分布在盆地西北边缘广元—南江一带，由黄绿、灰绿、紫红、黑色泥岩与灰色砂岩组成，中下部夹少量砂岩，厚100～300m。
(2)中侏罗统
新田沟组(J2x):在达州、广安、自贡等地出露于川东平行岭谷背斜的两翼，岩性为深灰色砂岩与页岩互层。
沙溪庙组(J2s):为湖相沉积的紫红色泥岩、砂质泥岩与砂岩不等厚互层，由北东向南西厚度变薄，渠县、遂宁、内江厚度分别为1900m、1150m、900m左右。本组分为上、下沙溪庙组。上沙溪庙组中上段含有斑点状和纤维状石膏，靠近顶部夹一层石膏及钙质胶结的砂岩。
(3)上侏罗统
遂宁组(J3s):为一套静水湖相沉积，岩性单一，为棕红色泥岩、砂质泥岩夹石英粉砂岩，横向变化小，厚288～455m，泥、钙质胶结，含脉状、薄层状及斑块状石膏。厚度由北东向西南减薄，营山一带厚455.6m，资阳一带厚287m。
蓬莱镇组(J3p):为灰紫色砂岩及棕紫色泥岩，偶夹薄层泥灰岩沉积。射洪一带厚700～850m。泥岩往南增厚(湖相)，砂岩减少、厚度变薄;盆地北部为砾岩、含砾石砂岩、砂岩及泥岩的多个韵律沉积(河流相)。龙门山前缘有古河流冲积锥，冲积锥下部有厚层、巨厚层砾岩(称莲花口组(J3l))，厚1400～1735m，向盆地内很快变细、变薄、尖灭。分布面积仅次于遂宁组，大多数县、市均有分布。
2.白垩系
为厚层砖红色粉砂岩(局部为砾岩)与泥岩、页岩互层，岩相、厚度变化大。主要分布在盆地内，盆地中部、东部因构造剥蚀而缺失;在盆地北部、西部、南部构成舒缓向斜轴部;盆地西侧，构成龙门山、邛崃山前中山、低山，地层倾角变陡，常构成单斜;川西平原则被第四系覆盖。
(1)下白垩统
为巨厚层浅黄—浅灰色钙质砂岩，紫红色砂质泥岩、粉砂岩及砾岩。沿龙门山前剑阁—江油—都江堰—芦山间以西，三台—盐亭—阆中一线以东的狭长地带分布。盐亭—阆中一带厚814m，向南东变薄或缺失。由北向南，砂岩颜色变红，钙质减少，砾岩中灰岩砾石渐变为石英质砾石。
梓潼向斜以北，分为剑门关组(K1j)及剑阁组(K1jg)，顶部遭受剥蚀，保存不全。
龙泉山北段，称天马山组(K1t)，厚70～500m。
在巴中、达州、绵阳、德阳一带分4组。
苍溪组(K1c):为浅灰、灰紫色块状中细粒长石砂岩、棕色泥岩和粉砂岩，底部见透镜状钙质细砂岩，厚336～539m。
白龙组(K1b):为灰、浅灰色块状中细粒长石砂岩与紫红色钙质粉砂岩、钙质泥岩互层，底部为透镜状钙质砾岩，厚260～428m。
七曲寺组(K1q):为浅灰色块状中细粒长石砂岩夹紫红色粉砂岩及钙质泥岩，底部为透镜状钙质砾岩，厚298～518m。
古店组(K1g):以砖红色泥岩、粉砂岩为主，残留厚50～170m。
(2)上白垩统
为棕红、砖红色不等厚互层状钙质粉砂岩、砂岩，主要分布于成都、眉山、乐山、宜宾、泸州和自贡等市。
夹关组(K2j):厚层泥质砂岩夹薄层泥岩为主，厚200～1285m。盆地西部及成都附近，底部有厚约5～10m的砾岩层。
灌口组(K2g):地层以泥岩为主，含脉状、薄层状及团块状石膏、钙芒硝，厚度小于290～1144m。因溶蚀作用，泥岩内多溶蚀孔洞。双流、新津、彭山、眉山一带，石膏、钙芒硝层增多变厚，成为矿层。邛崃一带，钙质砾岩层内，可形成似岩溶现象和出露似岩溶泉。川南筠连、罗场等地的山间盆地内，也有出露。
3.古近系
名山群(E1-2M):分布于雅安一带，为一套河湖相细—粗粒红色碎屑岩系;发育在名山向斜，下部夹薄层膏盐层，厚达1400m。
芦山组(E2l):分布在芦山一带，岩性与名山群相似，厚度小于652m。
4.第四系
大邑组(Q1):由黄灰色中、粗砾岩和中、细砾岩互层，夹砂岩透镜体。砾石以石英岩、砂岩为主，次为花岗岩、灰岩及变质岩，砂岩主要成分为岩屑、长石和石英，呈胶结—半胶结状，由下往上，由粗至细，可划分出10个韵律，与下伏地层呈不整合接触或假整合，厚153m。
雅安组(Q2):出露于雅安龙观山，分上、下两部分，下部以砂和砾石为主，不具层理，砾石成分有石英岩、花岗岩、玄武岩、辉长岩等，砾径大小不一，一般为2～8cm，大者可达20～40cm，胶结物为黄色和橙黄色粘土;上部以黄色粘土为主，略具层理。总厚数米至40m。组成四川西部Ⅳ、Ⅴ级高阶地，一般高出河面:平原山前地带为90～100m，丘陵区为70～120m，南部边缘为125～130m。
成都粘土(Q3):为灰黄、棕色粘土，具胶黏性或塑性，质地均匀，无层理。含钙质结核，结核直径一般为3～6cm，最大达20cm以上。粘土层底部常含有黑褐色豆粒状铁锰结核或斑块。矿物成分以石英为主，其次为褐铁矿和钛铁矿。主要分布在成都平原Ⅱ级阶地以上的各级阶地上和丘陵内部的封闭和半封闭洼地中。在广汉、德阳、绵阳和梓潼等地均有分布。
资阳组(Q4):分上、下两部分，下部为砂、砾石层;上部为红黄色、灰色砂质粘土和粘土质砂，土厚7～12m，广泛分布于四川盆地河流两岸，组成Ⅰ级阶地和河漫滩，在成都平原厚2～7m，在盆地东南厚17～30m，丘陵区厚度为10～18m。上部乌木的14C年龄为(7500±130)～(7310±150)a;底部乌木的14C年龄为(415000±6250)a。
二、构造
四川盆地，古生代末期上升为内陆盆地，中生代侏罗纪—白垩纪，沉积了一套巨厚的河湖相红色碎屑岩。燕山运动使其发生全面褶皱，形成NE向和NNE向新华夏系褶皱构造。龙泉山、华蓥山间的川中地区，构造变动较轻，形成开阔、平缓的东西向褶皱。新生代，喜马拉雅运动使盆地周围山区大幅抬升，盆地边缘的侏罗系、白垩系红色地层抬升后被剥蚀为中高山;在两期构造运动作用下，盆地内的地层，发生褶曲、断裂、旋扭，形成多种构造类型，构造裂隙展布受其控制。全区可分为盆地西部的新生代断陷、川中褶皱带、川东褶皱带3个主要构造区。
1.西部新生代断陷
成都断陷，位于龙泉山-总岗山断褶带与龙门山断裂带之间，西接龙门山断裂带，东连龙泉山-总岗山断褶带。
(1)龙泉山-总岗山断褶带
由龙泉山背斜与熊坡背斜及伴生的断裂构造组成。褶皱走向N5～30°E。轴部由中侏罗统上沙溪庙组(J2s2)和上侏罗统遂宁组(J3sn)组成，两翼分布蓬莱镇组(J3p)及白垩系天马山组(K1t)。轴部地层产状平缓，倾角6～8°，局部16°。伴有压扭性断裂和次级褶皱。
龙泉山断裂带，位于金堂—龙泉—仁寿一线，长120km，呈舒缓S形伸展，断层倾角35°～62°，断距400～1200m，在老君场北，断裂破碎带宽10m，为成都断陷盆地、川中褶皱带的分界。两侧还发育文安背斜、茅店子背斜、东禅寺背斜、陈家湾向斜、中兴场向斜，以及红花塘逆断层、周家庄逆断层、易家湾逆断层等次级构造。
(2)龙门山断裂带
为成都断陷盆地的西部边界。龙门山断裂带和山前隐伏断裂呈叠瓦状向成都盆地逆冲推覆，在山前推覆体内，构造变形强烈，逆冲断层发育，并在断层两侧形成了一系列牵引褶皱，形成荥经-芦山断褶带。
(3)成都断陷盆地
位于龙泉山与龙门山之间新生代断陷盆地，NE走向，西依龙门山断裂带，东以金堂-龙泉-仁寿断裂为界，西深东浅，为一箕型断陷盆地，面积6500km2。早更新世开始断陷，不断接受来自四周山区的冲洪积相和冰水相砂砾石沉积。晚更新世后，接受岷江、沱江冲洪积相沉积，形成成都冲洪积平原，冲积扇顶位于都江堰附近。见图5-4-1。
成都平原主要隐伏断裂有大邑断裂、彭州断裂、浦江-新津-新都断裂等。
大邑断裂:主要分布在新场-道明场之间，终止于崇州-怀远公路南，断裂走向NE，倾向NW，构成断陷一段西侧边界，晚更新世以来无明显活动。
彭州断裂:位于军乐—怀远之间，为倾向NW、走向NE的逆冲断层，在竹瓦铺—彭州—军乐一带，断层两侧第四系厚度差异较大，西侧竹瓦铺一带，第四系厚仅20m左右;而东侧的安德铺，第四纪地层则厚达300m。该断层沿线是断陷盆地第四系沉积厚度最大的区域。
蒲江—新津—新都断裂:位于丹棱—蒲江—新津一线，消失在双流以南;在双流—成都—新都之间，仅局部存在有延伸较短的小断层。该断裂西侧第四系沉积厚度为100m左右，而东侧的成都市区仅13.15～32.95m。
2.川中褶皱带
位于龙泉山与华蓥山断裂之间，主要构造如下:
(1)仪陇-平昌莲花状构造
分布于平昌、巴中、仪陇、营山等县境内，由侏罗系、白垩系红层构成的20多个弧形背、向斜及与之平行的压扭性断裂构成，直径约120km。背、向斜以瓦子场、高滩等为中心，倾角一般3°～5°，呈环列展布，形如莲花状。
图5-4-1 成都断陷盆地剖面
(2)中台山半环状构造
位于阆中、南部、盐亭、三台、梓潼之间半环状区域，构造影响范围达5800km2;由9条新月形、短轴背、向斜组成半环状构造。环状褶曲向北东方向外突、北西方向收敛、东南方向发散。
(3)绵阳环状构造
位于绵阳、盐亭、射洪、中江之间，面积约4800km2，出露上侏罗统—白垩系，由吴家坝、新桥龙凤场等平缓开阔(倾角1°～3°)的弧形背、向斜组成;向西收敛，向东—南东发散。
(4)合兴场环状构造
分布于德阳、罗江、中江之间的合兴场一带，出露白垩系。成生于喜马拉雅晚期，由帚状褶皱束、10余个平缓短轴背、向斜(倾角1°～5°)和数条压扭性断裂组成。
(5)天仙寺涡轮状构造
位于射洪城北约15km处，分布面积200km2，由10个产状平缓、向中心收敛、四周发散的短轴弧形背、向斜组成，卷入地层为侏罗系与白垩系，与绵阳环状构造呈连环式相邻。
(6)龙女寺环状构造
位于渠县、南充、遂宁、安岳和重庆市铜梁之间，由十几个平缓的弧形褶皱成环状排列组成。北侧一束为两排舒缓波状褶皱，南东侧有大石桥、太平场、沫滩场、官溪、文昌寨、仁和寨、街子坪等背斜及向斜。
(7)威远辐射状构造
位于荣县、自贡、资中、威远、井研一带。由压扭性断裂、短轴、鼻状褶曲等组成5个旋回带，围绕连界场、新建煤、墨林场、长山镇间作辐射状展布。压扭性断裂倾角20°～30°，断面西侧常发育小褶曲。
(8)观音场环状构造
紧邻威远辐射状构造西南，由短轴状、鼻状背斜、压性及压扭性断裂组成，平面组合上呈雁列、弧形，围绕五宝镇、合江镇作环状分布。
(9)马边-雷波半环状构造
位于马边、沐川、宜宾、雷波一带，有两束明显的帚状构造。一束在沐川、宜宾一带，主要分布五指山背斜、靛蓝坝向斜，向南西收敛、南东撒开，呈向北东外凸的帚状构造，卷入地层为白垩系。另一束在雷波以北，有红层少量分布。区内构造以褶曲为主，地层平缓倾角，在10°以下，一般为1°～3°，近于水平。断裂少见。
3.川东褶皱带
位于四川沉降带东南部，华蓥山断裂以东。由一系列(30余条背斜)雁行排列的隔挡式褶皱和沿走向分布的压扭性断裂组成;大部分呈NNE向展布。其西南部由背斜构造形成散开状的似帚状构造带。褶皱线型特征明显，背斜陡窄(多在35°～45°以上)，两翼地层直立或局部倒转，宽仅3～5km。向斜核部宽缓，近似水平，宽10～30km，具梳状褶皱的特点。组成背斜和向斜的中生代、新生代岩层多呈对称的带状分布，在宽缓向斜谷地内广布中生代的红色地层。