三、新生界
（一）古近系（E）
主要出露于鹦鹉山、横山堡、牛首山、烟筒山东麓地区；3000 m深度范围内在北部、南部和中部凹陷的两翼斜坡带均有揭露，由下到上为始新统寺口子组（E2s）和渐新统清水营组（E3q）。
1.始新统寺口子组（E2s）
分布于鹦鹉山、下流水、烟筒山东麓、石峡口等地区，为一套砖红色、红色砾岩、砂岩夹少量粉砂岩、砂砾岩，属山麓—河流相堆积，最大厚度1752 m，直接超覆不整合于前古近系之上。
2.渐新统清水营组（E3q）
清水营组在鹦鹉山、清水营、苏步井、马家滩等地出露，为一套干旱气候条件下的河流相—湖泊相红色碎屑岩—膏岩沉积。灵武清水营龙骨梁地区清水营组，未见顶底，厚度仅为8.5 m，岩性为紫红、砖红、橘红色泥岩、粉砂质泥岩夹灰白色石英砂岩等。据调查，清水营组厚度大于1701.4 m，岩性为棕灰—棕红色、杂色砂岩及泥岩，偶夹细砾岩及泥灰岩。向北至平罗一带砂岩减少，泥岩增多，钻遇厚度大于1750 m。向南至吴忠一带岩性变粗，砂岩、砾岩增多，钻遇厚度为1093.5 m。贺兰山南段庙山湖—英发沟一带，清水营组直接不整合于下白垩统庙山湖组之上，岩性以橘红色含石膏质砂岩为主，夹橘红色粉砂岩、泥岩。卫宁北山和牛首山山麓地带清水营组不整合于石炭系或更老地层之上，与上覆中新统彰恩堡组平行不整合接触，岩性以浅紫红、砖红、橘红色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩、细砂岩为主，夹少量砂砾岩、石膏层和粉砂质灰岩。黑悬沟—双吉沟剖面厚271.7 m，牛首山东麓峰台坡厚度大于480.1 m，卫宁北山南麓的老牛湾山南坡厚328.3 m。
（二）新近系（N）
新近系在宁夏仅发育中新统彰恩堡组和干河沟组，缺失上新统。区内主要出露于卫宁北山、烟筒山、牛首山地区。
1.中新统彰恩堡组（N1z）
彰恩堡组在贺兰山南段、牛首山、卫宁北山、香山等地出露，与下伏渐新统清水营组平行不整合或不整合接触，或直接不整合于下白垩统或更老地层之上，与上覆干河沟组整合接触，为一套河湖相红色碎屑岩沉积，主要由橘红、橘黄、紫红色泥岩、粉砂质泥岩和砂岩组成，产脊椎动物、腹足类、介形虫、轮藻和孢粉等化石。
2.中新统干河沟组（N1g）
干河沟组分布局限，主要出露于贺兰山南段、牛首山山麓、卫宁北山南麓及香山北麓等地，与下伏中新统彰恩堡组整合接触，其上为第四系覆盖，为一套河流相—山麓相红色碎屑岩沉积，由砂砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩和粉砂质泥岩组成，厚18.2～804.8 m。
（三）第四系（Q）
1.下更新统
玉门组（Qp1y）：分布零星，常分布于山麓地带的低山丘陵顶部和山间沟谷两侧，主要出露于贺兰山东麓、灵武东山、卫宁北山南麓、牛首山西麓等地，为一套洪积相固结成岩较好的粗碎屑岩。黄羊墩剖面玉门组不整合于渐新统清水营组之上，岩性为灰色砾岩夹浅灰黄色砂岩。干河沟剖面玉门组不整合于中新统彰恩堡组之上，厚2.24 m，岩性为灰、黄灰、土红色细—巨砾岩、砂砾岩夹含砾砂岩透镜体，略具向上变细的层序特征。砾石呈棱角—次棱角状，杂乱排列，分选性差，砾径大小悬殊，以1～6 cm居多，砾石含量不均，砾石成分以灰绿色变质砂岩、板岩和硅质岩为主，含较多砂及泥质杂基，具杂基支撑结构，钙质胶结。在贺兰山东麓紫花沟沟口玉门组厚达50 m以上，岩性亦为灰色砾岩夹砂砾岩、砂岩透镜体，砾石来源于就近的基岩，次棱角—次圆状，胶结坚硬，不整合于天景山组灰岩之上。卫宁北山南麓的石磨沟西、大佛寺沟等地所见岩性与干河沟剖面相似，为褐红、浅灰色砂砾岩、砾岩，砾石成分以石英砂岩为主，厚1～6 m。香山北麓高家水、刘岗井等地所见岩性为灰色钙质粗砾岩，砾石分选差，大小悬殊，以1～6 cm者居多，呈次棱角—棱角状，填隙物为砂、泥质和钙质胶结物。高家水厚2～5 m，窟窿山厚25 m，刘岗井厚5～30 m。在窟窿山、刘岗井，因构造掀斜，倾角可达15°左右。
银川组（Qp1yc）：主要分布于银川平原和卫宁平原，地表未见出露，仅见于钻孔中。据银川平原银参三井，为一套以砂质黏土、黏土、细砂为主的河湖相沉积。与下伏中新统为不整合接触，与上覆中更新统贺兰组连续沉积，厚634.5 m，未见底。岩性主要由土黄、棕红、肉红色黏质砂土、砂质黏土、黏土及中细砂夹灰绿色砂砾石组成。中宁盆地82-02钻孔剖面中，银川组与下伏中新统干河沟组不整合接触，与上覆贺兰组连续沉积，厚311.53 m，岩性为棕褐、浅棕色砂质黏土与粉细砂互层，夹砂卵石层或含砾砂层。卫宁平原82-01钻孔和82-02钻孔揭露为黄褐、黄灰色砂、砂砾石夹砂质黏土层，厚度大于117.42 m。
2.中更新统
贺兰组（Qp2h）：在银川平原和卫宁平原广泛分布，与下伏下更新统银川组和上覆上更新统萨拉乌苏组均为连续沉积，为一套由黏质砂土、砂质黏土、中细砂、砂砾石等组成的河湖相沉积。在卫宁平原所调查钻孔揭露贺兰组厚度分别为94.28 m和44.89 m，岩性为黄褐、土黄色黏质砂土、砂质黏土、粉细砂夹黄灰色砂砾石层。顶部为黄褐、土黄色砂质黏土，沉积物粒度偏细。银川平原揭露贺兰组厚252.0 m，岩性为浅灰色细砂夹黏土、砂质黏土。大坝一带的黄河高阶地上（高出黄河水面40～50 m），贺兰组厚7～12 m，岩性为灰色砂砾石层，砾径1～10 cm，呈滚圆状，砾石成分有石英岩、岩浆岩、脉石英等。
3.上更新统
洪积层（Qp3p）：主要分布于贺兰山、牛首山、卫宁北山和香山等山麓地带，灵盐台地也有分布。常构成山前洪积扇（倾斜平原），沉积物粒度由扇顶到边缘由粗变细，近山麓地带（内扇）以砾石、砂砾石为主，砾石成分因地而异，呈棱角状—次圆状，分选较差，远山麓地带（外扇）以黏质砂土、砂质黏土为主。以贺兰山东麓发育最好，构成山前洪积扇。自扇顶到边缘呈粗、中、细粒有规律分布。粗粒相为砾石和砂砾石，砾石成分因地而异，为次棱角状—半圆状，分选差，砾径0.5～50 cm不等，最大可达1 m以上；中粒过渡相为砂砾石夹含砾砂土；细粒相为灰黄色黏质砂土。钻孔资料显示，贺兰山东麓这套洪积层厚度大于100 m。
萨拉乌苏组（Qp3s）：在地表仅见于卫宁平原的中宁渠口农场和新堡南，在银川平原和卫宁平原井下均有广泛分布。萨拉乌苏组与下伏中更新统贺兰组连续沉积，与上覆全新统下部灵武组呈侵蚀接触，为一套主要由砂质黏土、黏质砂土、细砂及卵砾石组成的河湖相沉积。银川平原银参三井揭露萨拉乌苏组厚度114.0 m，卫宁平原82-01孔和82-02孔揭露厚度分别为82.58 m和26.61 m。渠口农场和新堡南萨拉乌苏组多形成高出近代黄河河床15～30 m之阶地（Ⅳ级阶地），岩性与82中01钻孔和82中02钻孔剖面相似，为灰色砂砾石层，砾石磨圆甚好，为磨圆度较好之石英岩、砂岩、火成岩、灰岩、变质岩等，局部尚见间夹土黄色粉砂质黏土，厚10～20 m，具河流相沉积特征。
水洞沟组（Qp3sd）：仅分布于灵武水洞沟，河湖相沉积，其上部为灰黄色粉砂层（10～20 m），质地较均一，有明显的水成水平层理，在横向上有透镜状的砂砾石层；中部为黄绿、蓝灰色黏质砂土，有近水平的波状褶曲层（融冻褶曲），影响厚度1.2 m左右；下部由中—细砂夹黑色透镜状泥炭质砂质黏土组成；底部为厚约1 m的砂砾石层。
4.全新统
下部洪积层（Qh1p）：主要分布于贺兰山、灵武东山、卫宁北山、牛首山和香山等山麓地带，构成山前新洪积扇（裙），由灰色砾石、砂砾石层和土黄色含砾粉砂质土层组成。
灵武组（Qh1l）：广泛分布于银川平原和卫宁平原，构成黄河的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地，与下伏萨拉乌苏组或水洞沟组呈侵蚀接触，为一套主要由细砂、粉砂、砂质黏土等细粒沉积物组成的河湖相沉积。银川平原灵武组最为发育，构成黄河冲积平原Ⅱ级阶地，平罗—银川一带其岩性与水洞沟剖面基本一致。灵武—吴忠一带上部为灰黄色细砂、黏土质粉砂岩，下部为浅蓝灰色含砾粗砂，厚约16 m。
在卫宁平原区，中宁盆地灵武组较为发育，构成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级阶地，它们分别高出现代河床2～3 m、4～6 m、6.5～10 m，岩性为土黄、褐黄、褐灰色黏质砂土、粉砂土、卵砾石、含细砾砂土层。
上部冲积层（Qh2f）：主要分布于河谷Ⅰ级阶地及河漫滩上，厚度5～20 m不等。在黄河Ⅰ级阶地及河漫滩上其沉积物主要为黄褐、棕褐、褐灰色、灰黄色、灰色黏质砂土、砂质黏土层夹褐灰色卵砾石、含砂卵砾石层。其他一些规模较小的沟谷中沉积物为灰色砾石、砂、黏质砂土层，砾石成分复杂，一般与物源区岩性有关。
湖沼积层（Qh2ls）：主要分布于银川平原现代湖泊中，岩性为黄褐、灰黑色黏土质细砂、粉砂、砂质黏土及淤泥，厚2～5 m。有的咸水湖夹有芒硝、盐等化学沉积。
上部风积层（Qh2e）：主要分布于中卫市甘塘—迎水桥一带，在银川平原和灵盐台地也有分布。岩性为浅棕黄、红棕、黄棕、浅灰黄、棕黄色中—细砂、粉砂。砂的成分以石英、长石为主，含云母碎片，粒度均一，磨圆度、分选性均较好。