四、上古生界

1.石炭系

广泛分布在桌子山东、西麓，公乌素、雀尔沟及乌达以西地区。岩性主要为砂质页岩、粘土岩、砂岩夹泥质灰岩及煤层。自老而新可分为中统本溪组、上统太原组。总厚434～1650米。其中上统太原组是乌海地区的主要含煤地层之一。另夹多层耐火粘土及高岭土矿。与下伏奥陶系平行不整合接触。

2.二叠系

分布于桌子山东、西麓，老石旦、公乌素及乌达以西地区。岩性为砂岩、页岩、含砾砂岩、粘土岩、凝灰质砂页岩夹煤层。由老而新可分为下统山西组（厚47～170米）、下石盒子组（厚41～172米）；上统上石盒子组（厚402米）、石千峰组（厚度大于694米）。其中下统山西组含煤丰富，是该区赋存可采煤层的主要层位之一。同时煤层顶底板常为耐火粘土、高岭土矿层。与下伏石炭系呈整合接触。

五、中生界

1.三叠系

分布在桌子山东麓的乌仁都什及哈尔呼舒一带。地层岩性主要为砂岩、泥质砂岩、泥岩及砂砾岩。厚1853米。与下伏二叠系呈平行不整合接触。

2.侏罗系

分布在桌子山以东的乌仁都什、千里庙至查干哈达煤矿一带。地层岩性主要为砂岩、砾岩、泥岩夹煤层。厚904米。下部含可采煤5～9层，为长焰煤（煨炭）。

3.白垩系

主要分布在桌子山及千里山以东地带，为一套紫红，灰色砾岩、砂砾岩夹薄层砂岩。厚度大于421米。与下伏侏罗系不整合接触。

六、新生界

1.第三系

仅有渐新统及中上新统发育，主要分布在千里山西北麓一带，其次在西卓子山水泥厂、老石旦、乌达以西等地区有零星分布。为一套河流湖泊相沉积地层。岩性主要为泥岩、砂质泥岩、砂岩及砂砾岩。在千里山西北一带含哺乳类动物化石。地层总厚大于600米。

2.第四系

（1）更新统：主要分布于甘德尔山麓，老石旦、乌达等地区。主要为残坡积和冲洪积砂砾石。厚度大于180米。

（2）全新统：广泛分布在黄河两岸及其他山前平原、沟谷地带。主要由残坡积、冲洪积、冲积及风积砂土、砂砾石组成。最大厚度大于240米。