太原市境内出露地层有中太古界前五台系，上太古界五台系，中元古界长城系，古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系，中生界三迭系，新生界第三系及第四系。

太原市地质图（略）

太古界

太古界地层是境内最古老的结晶基底。现出露有两处：一为西部吕梁山系的娄烦县及古交市西部；一为云中山南端阳曲县与静乐县、忻州市交界一带。

中太古界前五台系

混合岩化杂岩出露有两处。一处在阳曲县北小店以北地区，由黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、黑云角闪变粒岩、绿泥透闪岩夹白云石英岩、含矽线石石英片岩、长石石英岩及透镜状磁铁石英岩等组成。岩石普遍遭受强烈的混合岩化作用，形成各种混合岩化岩石，局部形成条痕—似斑状混合岩体和均质混合岩。岩层出露总厚度2029米～2480米；另一处在娄烦县与古交市西部交界的岔口、天池店、康家坪一带。前五台系杂岩由混合岩化红色浅粒岩、混合岩化黑云斜长片麻岩、黑云母斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、条纹状石英岩、白云母长石石英片岩等深度变质岩组成。局部则已形成混合岩化花岗岩，出露总厚度2853米～2930米。

上太古界五台系

境内五台系主要为吕梁群的中、下部地层，包括青杨沟组、周家沟组、宁家湾组、袁家村组，出露于娄烦县境内。

下吕梁群（含青杨沟组、周家沟组）

该群为一套变质较深的沉积—火山岩系，分布于东起汾河水库，西南至龙虎山、青杨沟，延展于方山、交城县境内。

青杨沟组 底部为一套碎屑岩，中上部为泥质岩系。主要为云母石英片岩、细粒黑云变粒岩、含石墨二云片岩、斜长角闪岩等，上部出现厚约200米的透闪大理岩、白云大理岩。在大理岩下部与石英岩之间有大片长英质岩石（似变流纹岩）分布，具有流纹构造，向西南则变为混合片麻岩，其原岩可能为中酸性火山岩。本组总厚度1562米。

周家沟组 该组地层混合岩化强烈，岩层几乎成为残留体状出露。中部为一套富铁地层，由磁铁石英岩、铁闪石英岩、镁铁闪石岩、透闪岩等组成，均夹于斜长角闪岩中，总厚度约300余米。单层磁铁石英岩厚不足2米，且含铁较贫，其上、下岩系是一套混合岩化的黑云变粒岩、斜长角闪岩，呈基性火山熔岩残余构造。本组总厚度4697米。

中吕梁群（含宁家湾组、袁家村组）

分布于娄烦县与岚县交界一带。为一套中级至低级变质岩系，变质程度北浅南深，于寺头、尖山一带受强烈混合岩化作用。

宁家湾组 底部为黑云绿泥石英片岩，含砾石；下部以千枚岩、石英片岩为主；上部以角闪片岩、角闪片麻岩为主，原岩为基性火山岩、火山凝灰岩。局部地段的绿泥石英片岩中有4米～5米厚的白色粗晶大理岩夹层，东部东水沟一带夹多层磁铁石英岩。本组总厚度890米。

袁家村组 主要岩性为绿泥千枚岩、阳起片岩及原岩为基性火山岩的变辉绿岩。磁铁石英岩主要产于泥质岩及原岩为基性火山岩的绿泥片岩中。本组总厚度1150米。

上吕梁群（含裴家庄组、近周峪组及杜家沟组）

分布在娄烦县盖家庄以西地段出露下部的裴家庄组地层。

裴家庄组 为一套巨厚的浅变质沉积岩系，其底部以白色石英岩与中吕梁群分界，其上为约1000米厚的千枚岩、碳质千枚岩夹变粉砂岩、石英岩，本组总厚度2010米。

元古界

太原境内元古界地层出露很少。除中元古界长城系汉高山群（含霍山砂岩）出露外，其它地层均未出露。

长城系汉高山群 该群于娄烦县白家滩附近，出露约3.5平方公里，岩性为砾岩、砂岩、页岩夹安山岩、安山质凝灰岩。此安山岩称为“小两岭安山岩”，其同位素年龄值为17.8亿年，总厚度大于384米。

另外，在太原北部关口一带的钻孔中见有300米厚的安山玄武岩和英安流纹岩（上部），亦属于汉高山群，称为“关口火山岩”。

古生界

古生界地层同省内其它地区一样，缺失上奥陶统至下石炭统的全部地层。寒武系中、上统，奥陶系下、中统，石炭系中、上统及二迭系地层发育齐全。其中石炭系、二迭系标准地层剖面位于太原西山地区。

寒武系

为海相沉积岩，其岩性各地虽有差异，但以碳酸盐岩、泥质岩相为主。下统多为砂岩、页岩、泥灰岩等；中统为页岩、灰岩、鲕状灰岩；上统为竹叶状灰岩、白云质灰岩、白云岩。总厚度为164米～346米，自东而西厚度逐渐变薄。分布面积较广，可分三个区：西部娄烦县盖家庄至马家庄一带；中部娄烦县赤泥泉至新庄，呈南北向带状分布；北及东北部，西起阳曲县北小店，东至麻黄沟，呈近东西向分布。

寒武纪海侵自南而北、由东而西，因此，寒武纪沉积自中统底部毛庄组开始，以前沉积缺失。

中统毛庄组 中下部以碎屑岩为主，即紫红色粉砂岩、细砂岩、砂质页岩、页岩，局部含砂砾岩。东部地区则以碳酸盐岩为主，即薄层白云质泥灰岩夹钙质砂岩、中厚层灰岩及白云质页岩；上部以深灰色薄层灰岩、结晶灰岩为主。东部地区为薄层和中厚层泥质白云岩及角砾状泥质白云岩。本组东厚西薄，总厚度0米～58米。

中统徐庄组 中下部为紫色页岩、砂质页岩、细砂岩及细粒石英砂岩、长石石英砂岩。西凌井一带夹薄层鲕状灰岩，东凌井一带夹中厚层灰岩及生物碎屑灰岩；上部西凌井以西为薄层和中厚层鲕状灰岩、灰岩、竹叶状灰岩，东凌井一带主要为薄层泥质条带灰岩；顶部为中厚层泥质灰岩、生物碎屑灰岩及竹叶状灰岩。本组厚62米～99米。

中统张夏组 中下部为灰色中厚层和厚层灰岩夹鲕状灰岩、竹叶状灰岩、白云质灰岩。东部地区白云岩厚度增大并夹页岩及泥质灰岩；上部为浅灰色薄层和中厚层鲕状灰岩、灰岩及竹叶状灰岩。本组厚度55米～141米。

上统崮山组 下部为薄层灰岩及灰、紫色竹叶状灰岩互层，北小店一带夹生物碎屑岩，而东部一带地区紫灰黄色页岩增多；中上部为灰色薄层和中厚层灰岩，东部地区为夹竹叶状灰岩。由东而西白云质含量增高成为白云质灰岩或白云岩。本组厚37米～101米。

上统长山组 为薄层夹竹叶状灰岩。西凌井一带为紫色和灰色竹叶状灰岩互层，而东部地区白云质含量增高，呈薄层和中厚层泥质白云岩，夹中厚层竹叶状白云质灰岩，及含海绿石生物碎屑灰岩。本组厚7米～27米。

上统风山组 下部为黄灰色薄层、中厚层泥质白云岩与薄层、中厚层竹叶状白云岩互层，夹白云质页岩；中上部为灰白和灰黑色中厚层、厚层白云岩。本组厚93米～122米。

奥陶系

为海相沉积岩，与寒武系为连续沉积，以碳酸盐岩为主。除上统缺失外，中、下统地层发育齐全。分布地域与寒武系相同，但范围更广泛。

下统冶里组 系舟山一带上部为灰黄色中厚层、厚层泥质白云岩，含燧石条带及结核白云岩；下中部夹灰黑色白云质页岩及深灰色、灰紫色竹叶状白云岩；底部为薄层竹叶状白云质页岩。西凌井一带上中部为黄灰白色白云岩、泥质白云岩夹竹叶状白云岩；下部夹黄绿色页岩、泥灰岩或竹叶状白云岩。本组厚53米～74米。

下统亮甲山组 东部一带为灰色、深灰色中厚层夹薄层灰质及泥质白云岩、含燧石条带或结核白云岩；中西部西凌井一带为灰白色白云岩夹鲕状灰岩。本组东厚西薄，总厚度42米～90米。

中统下马家沟组 下部为灰黄色泥灰岩、角砾状泥灰岩夹钙质页岩；中部为灰色、深灰色中厚层至巨厚层灰岩，并含白云质灰岩及中厚层豹皮状灰岩；上部为灰色、深灰色薄层和中厚层泥质灰岩、白云质灰岩；顶部局部为灰黑色角砾状灰岩。本组厚154米～157米。

中统上马家沟组 下部为灰白色、土黄色泥灰岩，夹灰黑色中厚层泥质白云岩、角砾状灰岩；中部为深灰色、浅灰黄色中厚层和厚层豹皮状灰岩夹深灰色中厚层灰岩，其底部局部地段为角砾状灰岩；上部为灰色、深灰色中厚层和厚层灰岩、豹皮状灰岩夹灰白色薄层泥质白云岩、泥质灰岩及鲕状白云岩。本组厚294米。

中统峰峰组 下段上部为浅灰色薄层角砾状泥灰岩、泥质白云岩夹石膏、硬石膏、粘土质石膏（上石膏带）；中部为深灰色厚层灰岩；下部为灰黄色角砾状泥岩、泥灰岩夹石膏层（下石膏带）。上段为深灰色、灰黑色厚层灰岩夹少数薄层泥质白云质灰岩。本组是山西中部最主要的含石膏层位和优质石灰岩层位。本组总厚132米～162米。

石炭系

石炭系地层为西山煤田的含煤地层。除缺失下统外，发育齐全。主要分布于太原西山和东山，以西山为主，是山西和华北地区研究石炭系、二迭系的经典地区，山西和华北地区不少地层的名称源于太原西山。

中统本溪组 以深灰色和黑色页岩、砂质页岩及灰色粘土页岩、铝土质泥岩、铝土岩为主，夹石灰岩1层～5层，含不稳定的薄煤1层。底部为铝土岩，局部含较多黄铁矿，近地表则为褐铁矿，与下伏中奥陶统灰岩呈不整合接触。本组厚7米～36米。

上统太原组 按岩性组合分为三段。一段为灰色、深灰色和灰黑色页岩、砂质页岩、粘土质页岩、砂岩，夹灰岩2层～4层，含煤3层～5层。可采煤层主要集中于上部或顶部，下部砂岩（晋祠砂岩）发育比较齐全；二段下部有两层灰岩，间夹深灰色和黑灰色页岩、砂质页岩、粉砂岩，夹较稳定煤层1层。顶部为1层灰岩（东大窑灰岩），底部为1层砂岩（七里沟砂岩）；三段为灰色和深灰色页岩、砂质页岩，夹1层～2层煤和1层不稳定海相页岩，并常含透镜状菱铁矿结核。本组总厚度92米～118米。

上统山西组 以深灰色和黑色页岩、砂质页岩、粉砂岩为主，夹钙质页岩、2层～3层灰白色细粒砂岩和2层～4层煤。可采煤层主要集中于中下部。晋祠柳子沟一带底部砂岩（北岔沟砂岩）较厚，达30米左右。该组厚度26米～42米。

二迭系

与石炭系地层分布范围一致，二者为整合沉积，但已全部为陆相沉积岩层，发育齐全。

下统下石盒子组 下段以灰色和灰绿色页岩、砂质页岩为主，夹数层黄绿色和灰绿色中细粒硬砂质石英岩及薄层煤或煤线。底部砂岩（骆驼脖子砂岩）为灰黄色和绿色粗粒、细粒硬质石英砂岩；上段中下部以黄绿色和灰绿色厚层中细粒硬砂岩为主，夹黄绿色、灰绿色和杂色页岩、泥岩、砂质页岩及少量炭质页岩。顶部为红色、紫红色和杏黄色铝土质泥岩，具鲕粒结构。本组厚92米～131米。

上统上石盒子组 下段为黄绿色和灰绿色中细粒硬砂岩、粉砂岩与紫灰色泥岩、砂质泥岩互层，局部含铁质结核。中部普遍夹不稳定锰铁矿层或透镜体，下部局部地段夹1层～2层紫红色鲕状铝土页岩；中段以灰黄色和黄绿色中粗粒硬砂岩为主，夹紫色和杂色泥岩、砂质泥岩。砂岩以普遍含小砾石为特征；上段自下而上依次为暗紫红色和杂色泥岩、砂质泥岩，夹黄绿色中粒硬砂岩、长石石英砂岩。本组厚341米～476米。

上统石千峰组 底部为淡黄绿色厚层具交错层理含砾石粗粒长石石英砂岩；中部为灰紫色和灰绿色厚层细粒石英砂岩夹暗紫色砂质泥岩，含钙质结核或条带；上部为灰紫色中粒石英砂岩夹粉砂质泥岩及2层～3层淡水灰岩或钙质结核。本组厚100米～148米。

中生界

中生界地层为三迭系，分布于清徐、古交和交城三县市交界地带，为下统刘家沟组。其上统和中统在本区境内未出露或已被剥蚀掉。

刘家沟组以一套单一的浅紫红色、灰紫红色、浅灰红色和紫红色中厚层、薄层细粒长石砂岩为主，间夹不稳定的紫红色粉砂岩、砂质页岩、砾岩及灰绿色长石砂岩、砂质页岩透镜体。砂岩含磁铁矿条纹、条带。本组岩性岩相稳定，下部以砂岩为主，往上泥质成分增高，总厚度461米。其厚度自东而西逐渐变薄，具有发育的交错层理、斜层理及波痕等。

新生界

新生界地层主要分布于太原市区、晋中断陷盆地及阳曲县一带，其次分布在山区的沟谷中。第三系仅在晋中盆地及阳曲县黄寨分布，有上第三系上新统保德组、静乐组。第四系广布于晋中盆地中部，发育齐全。

上第三系上新统

保德组 底部为棕红色、黄棕色和褐红色砂质粘土、含砾砂质粘土、含砾粘土质中粗砂互层；中部为褐色、棕褐色、灰绿色和绿色夹紫红色粉砂质粘土、钙质粘土或泥质灰岩及土黄色细砂层；上部在盆地中心为浅褐色、灰色和黄灰色夹紫灰色泥岩、粉砂质泥岩及黄灰色泥质粉砂细砂岩。厚度不一，盆地中230米～704米；阳曲县一带0米～120米。

静乐组 其下部为褐色、棕色和黄色亚砂土、细砂，晋中盆地边部及底部夹有砾石；上部为鲜红色粘土，含钙质结核。粘土颜色由地表向盆地中心加深，呈棕红色、紫红色和灰褐色。本组厚0米～55米。局部地段有缺失。

第四系

下更新统泥河湾组 晋中盆地中部属湖相堆积，岩性为灰色、灰褐色、灰绿夹黑色和紫红色粉砂质粘土、粘土、淤泥质粘土及亚砂土，夹灰黄色、棕灰色和褐灰色粉砂、细砂、中砂层。盆地边部砂层增多，变为粘土与砂互层，局部地区含砾石或卵石层。本组厚80米～155米。

中更新统湖积、冲积、冲洪积层（相当于离石组） 在晋中盆地中心主要为冲积、湖积物，岩性为灰黄色、黄色和黄褐色亚砂土、亚粘土与深色粘土、淤泥质粘土互层，下部夹细砂层。向盆地边缘则砂层增多；在盆地边缘，山前地带为中细砂岩、含砾砂层，夹黄色亚砂土、灰褐色粘土。下部多砂砾层、卵砾石层。总厚度55米～168米。

上更新统马兰组冲、洪积层 晋中盆地中心一般为冲积物，岩性为黄色和褐黄色亚砂土，黄褐色和青灰色亚粘土及黄褐色亚粘土、粘土夹粉砂细砂层；盆地边缘夹砂层，砂砾石层增多，至山前地带则以洪积相的砂砾石、卵砾石为主，夹砾层及亚砾土。本组厚25米～50米。

全新统冲洪积层 广布于盆地中及山间河谷地带，为黄、灰黄色亚粘土、亚砂土、白色细砂夹砂砾石层。在盆地中部夹有灰黑色、灰绿色淤泥质亚粘土。其厚度各地不一，一般在0米～35米。