鄂尔多斯盆地南缘岩溶区岩溶含水层为中元古界、寒武系和奥陶系碳酸盐岩。中元古界仅出露在岐山山前；寒武系主要出露在岐山、龙岩寺一带，东部蒲城钻孔中有揭露；奥陶系区内广泛出露，大致以石川河为界可分为两个地层区，东部为华北海沉积，为泥灰岩与灰岩互层，形成三个沉积旋回。西部为祈连海沉积，为一套灰岩。喜马拉雅运动形成的近南北向拉张应力使早期断裂活化，沿倾向滑动拉张向张或张扭性转化，使区内北东、北西及近东西向断裂的力学性质由压性、压扭性转化为张性、张扭性。其中北东向断裂最为发育，控制了区内地貌轮廓，又因北西向断裂切割，致使碳酸盐岩裸露区呈北东向带状断续展布，在富平一带主要为碳酸盐岩构成的断块山。碳酸盐岩受断裂切割造成其在空间上的不连续，由于上覆二叠系或新生界而形成埋藏型和覆盖型岩溶。断裂和裂隙破坏了可溶岩体的完整性，同时形成了地下水径流的良好通道，扩大了可溶岩体与地下水的接触面积，从而促进了对碳酸盐岩的溶蚀，为岩溶发育提供了必要条件。 在新生代裂谷形成阶段，由于断裂发育方向和构造特征不同，以及褶皱、裂隙岩溶发育具有一定的差异性，造成岩溶在空间上分布极不均一。无论是裸露区还是隐伏区，岩溶发育规律均为断裂带附近岩溶发育，远离断裂带则岩石完整，岩溶不发育，富水性亦较差。同时，不同方向断裂，其岩溶发育特征及富水性也不尽相同。北东向断裂及其影响带裂隙、岩溶较为发育，具有较强的富水性，属控水断层。北西向断裂除哑柏断裂、鲁马-兴平断裂和清峪河断裂为导水控水断裂外，其余断裂富水性较弱，属导水断裂；东西向压性断裂构造岩多为钙泥质胶结，透水性差，岩溶发育程度及富水性较差，属阻水断裂。在不同方向断裂的交汇部位，由于构造应力集中，岩体变形强烈，裂隙、岩溶相对较发育，地下水富集；周公庙泉、龙岩寺泉、筛珠洞泉、袁家坡泉、温汤泉、马瀵泉等均出露在断裂复合部位或断裂与河谷的交切部位。断裂的活动性对岩溶的发育及岩溶水的富水性有较大的影响。原来含水空间较小的压扭及压性断裂，在后来的多期构造运动作用下，使断裂带及断裂影响带变宽，裂隙空间增大，从而促进了可溶岩的溶蚀作用，导致岩溶发育，岩溶水富集。 从补给区—径流区—排泄区，溶隙、裂隙和溶孔是区内岩溶水赋存最普遍的介质空间，在较大的断裂带，岩溶水赋存的介质空间还有溶洞，它们沟通较好，形成了复杂的孔隙—裂隙系统。北东向断裂横贯本区，岩石破碎，岩溶化程度高，岩溶最为发育，具有较大的含水空间，部分北西向断裂亦有岩溶发育，这些富水断裂构成区内岩溶地下水较好的集水、导水通道。以口镇—关山断裂为界，由于地层岩性的差异，造成东西部岩溶地下水含水空间的不同。岐山至口镇一带，寒武系、奥陶系坚硬的可溶岩与非可溶岩的页岩互层，且该套地层为倾向北西的单斜地层，岩溶水自北而南径流受非可溶岩阻隔，形成单斜岩层蓄水构造。由于北西向断裂的切割作用，使得线状分布的岩溶水与脉状分布(断裂带)的岩溶水相互沟通，形成了西部特有的岩溶地下水分布特征一网脉状岩溶地下水含水空间；富平至黄河一带，奥陶系坚硬的可溶岩与非可溶岩的泥灰岩互层，形成三个沉积旋回，由于泥灰岩层含有膏岩和盐岩，遇水易溶解，随着溶蚀的发展，造成上部可溶岩溶蚀、塌陷，形成层状岩溶。由于北东和北西向断裂的切割作用造成同层岩溶不连续，但是断裂在垂向上较好地沟通了岩溶含水层间的水力联系，形成了东部连通性极好的似层状岩溶地下水含水空间。三大构造带互相切割，形成网格状和似层状地下水管道系统，对地下水的交替、运移和富集有很大的控制作用。 本区碳酸盐岩岩溶裂隙水是鄂尔多斯盆地南缘岩溶水的重要组成部分，呈近东西向带状分布，岩溶裂隙水含水层主要由巨厚的中元古界、古生代寒武—奥陶系碳酸盐岩组成，裂隙及溶蚀裂隙是岩溶水的主要赋存空间。岩溶水系统系指岐山—泾阳—富平一带裸露山区、丘陵、残塬、山前浅覆盖区和黄土台塬区的岩溶水系统。北部浅埋区岩溶水系统分为铜蒲合子系统、筛珠洞子系统、龙岩寺子系统和周公庙子系统；南部为深循环子系统。东西部岩溶水的补给、径流、排泄特征略有不同。西部岐山—三原一带，大气降水及地表水沿地表溶隙及裂隙渗入地下，形成网状岩溶地下水，并沿网状溶隙、裂隙向岩溶发育的大断裂带汇集，形成脉状集中径流，总体沿西北向东南方向向山前断裂运移、汇集，由于岩溶地层与断裂南侧巨厚的新生界粘性土层接触，形成相对阻水构造，致使哑柏断裂、乾县—富平断裂和张家山断裂等成为富水断裂，在深切河谷交汇部位以泉的形式排泄，但由于受局部排泄点高程的控制，岩溶地下水不可能完全通过泉点排泄，部分岩溶地下水沿区域性山前断裂向深部循环，或补给新生界孔隙承压水；东部富平一带，岩溶水接受补给后沿溶隙、裂隙等通道形成似层状岩溶地下水，向洛河和黄河谷地径流运移。在黄河—洛河间存在分水岭。分水岭东侧岩溶水从西向东运动，在黄河东王以泉的形式排泄。分水岭西侧岩溶水从西北、西南分别向东南和东北方向运动，至流曲—兴镇洼地转向北东东，向蒲城袁家坡、温汤汇集排泄，西南方向来的岩溶水向东北方向运移至蒲城兴镇一带，也向蒲城温汤方向汇集排泄。