徐州市山脉走向多为北东向，主要由4.5-5.7亿年寒武~奥陶纪碳酸盐岩（石灰岩及少量白云岩）和少量碎屑岩构成，这些岩层形成于浅海环境睢宁境内的山体都是由6-8亿年间新元古代海相碳酸盐岩及少量碎屑岩构成，新沂马陵山主要由0.65-1亿年间的晚白垩世河湖冲积碎屑岩所形成。
