一、地貌
华北平原位于太行山以东、燕山以南，地势平坦、广阔，海拔不超过100m，自北、西、南西3个方向向渤海湾倾斜。山前地形坡降为1～2，东部滨海平原只有0.1～0.2。从山麓至渤海，主要为河流沉积地貌，可分为山前冲积洪积倾斜平原、中部冲积湖积平原、东部冲积海积滨海平原三大地貌单元，其分布规模取决于形成水系大小。见图2-4-1。
山前冲积洪积倾斜平原，宽度为30～60km。中部冲积湖积平原，从唐海，向西经宁河、北仓、静海、唐官屯、盐山，至滨州一线，此线以东为冲积海积滨海平原。平原上发育多种地貌，有大型冲积扇、扇间洼地、古河道带、古河间带、河口三角洲以及岗地、浅碟状洼地和条状背河洼地等。大型洼地有白洋淀、永年洼、大陆泽、宁晋泊、大浪淀、东淀等。上述地形、地貌控制着地表径流、地下水的运移、咸水形成以及盐渍化区域的分布。
1.山前冲积洪积倾斜平原
沿太行山、燕山山麓呈带状分布。海拔在太行山山麓为100m以下，在燕山山麓为50m以下。由各河流的冲洪积扇连接而成。
(1)北部冲洪积平原
由滦河-洋河山前倾斜平原、永定河-潮白河山前平原、拒马河-唐河山前平原组成，整体自北向南分布，冲洪积平原面积较大，而冲湖积平原和滨海平原则分布较窄。这些山前冲洪积倾斜平原位于山前正断陷落带，基岩埋藏较浅，多为碳酸盐岩。
(2)南部冲洪积平原
分布在盆地西缘的中南部。主要有滹沱河山前平原和漳河-卫河山前平原，呈EW走向，径流途径长，形成规模较大的山前冲洪积平原面和冲湖积平原。
图2-4-1 华北平原地貌图(据张兆吉等，2008)
2.中部冲积湖积平原
由滦河、海河、黄河水系河流冲积物组成，向渤海湾微倾，地面高程小于50m，在天津一带高程仅3～10m，区内缓岗、洼地交错分布，地面起伏较小，可分为5个亚区，即永定河冲积平原、白洋淀-黄庄洼低平原、滹沱河冲积平原、永年-千顷洼低平原以及黄河-漳卫河冲积平原。
现今黄河北岸至邯郸、邢台、衡水地区东部和沧州西部地区地形平坦，南高北低。河南段地面标高90～40m，河北、山东一带地面标高5～45m。中、晚更新世以来，历代黄河古河道频繁迁移，古河道、背河洼地、决堤扇、泛滥漫流沉积等地貌相互叠置，总体走向NE，构成华北平原最大的二级地貌单元。
3.东部冲积海积滨海平原
沿渤海湾北岸和西岸呈半环状分布，分为3个亚区:滨海低平原亚区，由近代海侵和河流冲积而成，一般宽15～50km，地势低平，地面标高2～5m，微向海倾斜，多为低洼盐碱地，有潟湖和洼地沉积，并遗留3道古海岸线遗迹贝壳堤;沿海滩涂洼地亚区，环渤海海岸线分布，为近代滩涂，一般宽8～15km，大的风暴潮仍可淹没，多沼泽、洼地、沙堤和盐田;黄河三角洲冲积-海积平原，顶点在山东利津县南宋附近，呈扇形，向海凸出，地面标高为2～10m，坡降0.1～0.15，黄河大量泥沙在河口堆积而成，条带状洼地、岗地发育，高差约2m。
二、基底构造
侏罗纪晚期，本区发育成大陆型裂谷盆地，盆地内形成隆起和凹陷相间的构造体系，走向NNE，呈雁行式排列。主要构造有冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、渤中坳陷、埕宁隆起、济阳坳陷、临清-东濮坳陷、内黄隆起及开封坳陷等。盆地内沉积了巨厚的新生代陆相含油碎屑岩沉积、河湖相沉积，厚度大于9000m。
区内基底主干深断裂主要有NE向(包括NNE向)和NW向两组断裂构造，它们控制着区内隆起、坳陷的形成和展布的基本格局，见图2-3-1。
1.主要断裂
NE向深大断裂主要有4条:西部边界断裂，为太行山山前断裂，沿北京—保定—邢台—新乡一线的山前展布，由一系列NE向至NNE向的正断层组成，控制着华北平原西部一系列隆起和坳陷;东部边界断裂，为开源-营口-潍坊深断裂和兰聊深断裂;天津-沧州-德州-许昌深断裂，深部处于上地幔隆起和坳陷的交界上，浅部为沧东断裂和兰聊断裂，兰聊断裂是裂谷盆地南部与鲁西隆起的东部边界;埕西断裂，走向NE，长90km，为埕宁隆起与黄骅坳陷的分界线。
NW向深断裂:北京-渤海湾深断裂，深部为上地幔隆起和坳陷的变化带，浅部表现为宝坻断裂，为北部燕山褶皱带与渤海湾裂谷盆地的边界，断裂北侧为古生界和元古宇，南侧为巨厚的新生代沉积;中部为石家庄-临沂深断裂，深部是一条断续分布的上地幔隆起，浅部表现为衡水断裂，是冀中坳陷与邢衡隆起的分界线。
2.隆起和坳陷
盆地内发育了一系列隆起、坳陷相间的二级构造体系，呈雁行式排列，走向NNE。主要构造有冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、渤中坳陷、埕宁隆起、济阳坳陷、临清-东濮坳陷、内黄隆起及开封坳陷等。区内大型构造单元主要有冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷。
(1)冀中坳陷
冀中坳陷位于华北断坳的西北部，分布在香河、坝县、保定、任丘、高阳、河间、饶阳、深县束鹿、赵县一线，坳陷基底由中新元古界及古生界白云岩、碳酸盐岩和中生界煤系地层构成，上覆巨厚的古近系、新近系以及第四系河湖相沉积，新生界厚度大于7000m。坳陷中部断续分布着一系列的基岩凸起，自北向南有大兴、容城、牛驼镇、高阳、刘村、无极-藁城和宁静凸起，构成近NNE走向的凸起带，该带以西为西部凹陷，多为粗粒的河流相和冲洪积相沉积，以东为河湖相细粒沉积。
(2)沧县隆起
沧县隆起位于冀中坳陷东侧，是渤海湾盆地中大型的正向构造单元，分布在天津、静海、献县、武邑、清河县一线，隆起上石炭-二叠系煤系地层广泛发育，煤层赋存稳定、厚度较大，缺失古近系，东以沧东断裂与黄骅坳陷为界，新生界厚1000～1600m。隆起两侧分布着一系列的碳酸盐岩凸起，西部有献县、大城、王草庄凸起，东侧有兴济、潘庄、双窑、小寒庄凸起。
(3)黄骅坳陷
位于沧县隆起之东，东入渤海并与埕宁隆起为邻，北以宁河-宝坻断裂与燕山台褶带分界。分布在汉沽、塘沽、黄骅、盐山、南皮一线，基底地层由太古宇、中新元古界、古生界、中生界组成，缺失下马岭组。盖层主要由新生界组成，沉积厚度最大可达7100m，为陆相碎屑岩，沿主干断裂有基性玄武岩喷发。坳陷中部断续分布着黑龙村、孔店和港西中央凸起，坳陷北部唐山一带有河西、老王庄、柏各庄、姜各庄和马头营凸起。
分布在隆起和坳陷上的凸起具有重要的水文地质意义:一是，具有良好的热储存条件，地热增温率较高，通常大于3.0℃/100m;二是，凸起的岩性多为中、新元古界和下古生界的碳酸盐岩，岩溶孔隙、裂隙发育，是良好的岩溶储层，而隆起区则成为埋藏较浅的地热田主要分布地段，具有很高的经济利用价值。
三、盆地发展史
华北平原在地质构造上隶属于渤海湾裂谷盆地。渤海湾裂谷盆地涵括华北平原、渤海、下辽河平原，横跨辽宁、河北、山东及京、津等省(市)，是一个在华北地台基础上发育起来的裂谷盆地。中生代末，区域性的NW向拉张作用，产生NE向的深大断裂，使华北地台进一步拉裂，形成新生代裂谷盆地，主要表现为NE向断裂拉张，形成一系列地垒式隆起和地堑式凹陷，并伴随强烈火山活动。
区内，裂谷盆地东部边界为NNE向郯庐深大断裂(开源-营口-潍坊段和兰聊段)，西边界为近NE向的太行山山前深大断裂，北部边界则为近EW向的北京-渤海湾深大断裂(宝坻断裂)。华北盆地位于上述3条深大断裂所围成的三角形区域内。
新生代早、中期，渤海湾裂谷发育鼎盛，NE向断裂不断张裂，裂谷拉张、裂陷，接受了巨厚的古近系沉积，主要为海相、河湖相沉积的沙河街组和东营组，形成巨厚的生油层;同时，在裂谷内部形成NE走向的垒、堑相间的结构，其中主要发育冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷、渤中坳陷、埕宁隆起、济阳坳陷、临清-东濮坳陷、内黄隆起及开封坳陷等次一级构造单元。区内主要发育冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷3个二级构造，控制着古近系的沉积，在冀中坳陷、黄骅坳陷内沉积了巨厚的海相、河湖相沙河街组和东营组;沧县隆起则遭受剥蚀，直到新近系晚期才开始接受沉积。裂谷发育早期，深大断裂活动强烈，常伴随有玄武岩喷发。
新生代中、晚期，渤海湾裂谷盆地经历裂陷后，开始逐渐进入拗陷阶段，断裂、褶皱作用减弱;盆地整体拗陷，沉积范围扩大，曾向南扩张到洛阳一带，以河、湖相沉积为主，盆地内广泛沉积了馆陶组和明化镇组。
第四纪，盆地继续拗陷，早更新世，古气候温暖潮湿，以河湖相沉积为主，湖泊分布面积最大，湖泊沉积中心位于衡水、邯郸、霸县、沧州一带;中、晚更新世，周边山地强烈抬升，古气候变冷，湖泊逐渐消失，代之以古黄河、滦河、大清河、永定河等河流相沉积，奠定了现今地貌、水系和沉积格局。
新生界在平原中广泛分布，一般厚度为1000～3500m，最厚达9000m。其中以古近-新近系沉积最厚，构成平原基底。第四系沉积物的成因及厚度明显地受基底构造控制，并受古气候、古地理环境制约。坳陷区第四系最大厚度可达500m以上，在沧县隆起区及平原南部厚度变小，厚约200m。