彰化地區地表以下地層層序分別為第四紀全新世、更新世之沖積地層、第四紀更新世之頭嵙山層、第三紀上新世之卓蘭層、錦水頁岩層等等。依據「台灣地區地下水觀測網整體計畫」之水文地質調查研究成果，本區地表下300公尺以內之地層屬第四紀全新世現代沖積層，沈積過程中由於全球氣候變遷經歷四次主要的海進海退事件，因此陸相與海相沈積循環交替之結果，形成沖積扇扇尾濱海地區地下含水層與阻水層犬牙交錯之含水層系統，由上而下可劃分為含水層一、阻水層一至含水層四、阻水層四等主要八層地層。依經濟部103年3月4日公告之「地下水補注地質敏感區劃定計畫G0001濁水溪沖積扇」摘述如下：
濁水溪沖積扇扇頂地表之地層屬全新世沖積層所覆蓋，為未固結沉積物，主要由礫石、砂及泥所組成，分布在現生河流的河床、八卦丘陵及斗六丘陵西側的沖積平原。沖積平原主要由濁水溪、鹿港溪、虎尾溪及其它東西向河流沖積形成，而斗六丘陵主要是由礫岩組成之更新世頭嵙山層火炎山礫岩段、由厚層砂岩和砂岩與頁岩組成之頭嵙山層香山砂岩段及由細粒至粉砂質層狀砂岩為主之更新世早期卓蘭層所組成；八卦丘陵主要除由頭嵙山層火炎山礫岩段組成外，尚包括更新世晚期至全新世由泥質礫石層組成之山麓緩斜面堆積物。濁水溪沖積扇地下水層及阻水層之岩性變化與分布，分述如后：
1.地下水層一(F1)
地下水層一位在濁水溪沖積扇地區水文地質系統之最表層，分布範圍涵蓋全區，從地表起至最深約103公尺，厚度從19~103公尺不等，平均厚度42公尺。本層於沖積扇頂附近以礫石層和粗砂層為主，厚度較大；至扇央及扇尾其岩性漸次相變為細砂層和泥層，地下水層一的表面及內部常有延展良好之厚泥層分布，造成地下水層局部受壓(Confined)或分段之現象。位於濁水溪沖積扇東南隅古坑附近為中心之獨立扇狀區礫石層與砂層厚度可達110公尺以上，其地表地形乃斗六丘陵山麓數個小沖積扇複合而成，與濁水溪扇頂地形可明顯區隔，推測此巨厚之礫與砂層有相當比率是斗六丘陵所提供的；濁水溪沖積扇頂厚度居次，可大於60公尺；扇央厚度最小，常低於20公尺；扇尾亦即海岸附近之厚度則增加為30至40公尺左右，應與海相砂之沉積有關。
2.阻水層一(T1)
阻水層一位於地下水層一之下，廣泛分布於沖積扇央及扇尾，其西側延展入海，而東側則在離彰雲大橋十餘公里處尖滅，最大厚度39公尺，平均厚度約14公尺。本層主要為泥層，亦即由黏土、泥或粉砂層組成，局部夾細砂層及少數粗砂層。
3.地下水層二(F2)
阻水層一以下為地下水層二，其分布範圍涵蓋全區，深度介於地表下35~217公尺之間，厚度從76~145公尺不等，平均厚度約95公尺，為各地下水層中厚度最大者。本層在沖積扇頂附近以礫石和粗砂層為主，與地下水層一之間並無明顯之阻水層分隔。扇央及扇尾本層材料的粒徑變細，惟仍有粗砂或礫石層存在，顯示廣泛分布的地下水層二在本區蓄水及供水上之重要性。部分地區的地下水層二中間夾有2至3層延展範圍大之泥層，此等泥層對地下水層有局部分割的作用，然而考慮其分布範圍和厚度相對小於4個主要阻水層，故僅將其歸為地下水層二內之泥層凸鏡體，不個別命名。顯示以濁水溪沖積扇頂之礫石層與砂層厚度最大，可大於130公尺，濁水溪是沉積物之主要來源，斗六丘陵應無提供顯著之沉積物；東北側和美一帶有一扇狀區，厚度可達80公尺，似為烏溪沖積形成和美沖積扇之一部份；扇尾砂層與礫層總厚度最小，50~70公尺不等。
4.阻水層二(T2)
阻水層二位於地下水層二之下，廣泛分布於沖積扇央及扇尾，其西側延伸入海；阻水層二最大厚度46公尺，平均厚度約23公尺，主要為泥層夾細砂層，局部夾有粗砂層。
5.地下水層三(F3)
阻水層二以下為地下水層三，其分布範圍亦涵蓋全區，規模略小於富水層二，深度在140~275公尺之間，厚度介於42~122公尺之間，變異頗大，濁水溪以北地區的地下水層三遠比以南者發達所致，全區平均厚約86公尺。
6.阻水層三(T3)
阻水層三位於地下水層三之下，在濁水溪以北的區域厚度較小，分布範圍亦較小。阻水層三最大厚度約28公尺，平均厚約11公尺，由泥層夾細砂層所組成。
7.地下水層四(F4)
阻水層三以下為地下水層四，由於其平均深度大於271公尺，全區只有14口井超過此一深度，其中9口貫穿本層，5口則未達本層底部，以此少量資料難以對全區的地下水層四及阻水層四做明確之描述。基本上在扇頂附近仍以礫石層及粗砂層為主，往扇央及扇尾則相變至以細砂為主。其分布深度約介於238~313公尺間，厚度介於6~51公尺間，平均厚約24公尺，是各地下水層中厚度最小者。
8.阻水層四(T4)
位於地下水層四下之厚泥層即為阻水層四，由於底部深度超過鑽探深度，故無法確實了解其整體厚度和岩性變化。大致上本層由厚泥層夾細砂及少量粗砂層所組成，最大厚度在52公尺以上，頂部深度介於255~313公尺之間，底部性質及深度則不明。
依據經濟部中央地調所(1995)繪製濁水溪沖積扇地質剖面概念圖如附圖3-1.2所示，補注區主要在扇頂地區，雖八卦山脈皆含有透水性較高之頭嵙山層，但受到八卦山脈高程影響，地下水流主要仍以山稜線向兩側流動與補注，因此濁水溪沖積扇頂之補注主要來自山區之側向補注。經濟部中央地調所(1999)於彰化地區之水文地質調查各地質鑽探站址位置及4組地層剖面線如附圖3-1.4所示，依各剖面之岩心紀錄，可說明地下地層不同沉積物之厚度及其延伸情形，各剖面之地質特性茲分述如下：
3-1.2 濁水溪沖積扇之水文地質概念模型(賴典章等，2003)
圖3-1.4彰化地區水文地質剖面分布圖(剖面一至四)
1.田中-全興剖面(附圖3-1.5)
本剖面由田中沿北方經員林、花壇、東芳、頂番、線西至全興，計7個鑽探點。在田中為厚層之礫石，岩心深處偶出現薄層之泥層，地面水或雨水可迅速入滲；在員林至全興間，大部份以礫石層及泥層為主，地表下約20至50公尺處有一連續泥層，再往下多為粗、細砂與礫石之夾層，偶夾不連續泥層。此間段近地表處有約5至20公尺不等厚度之泥層覆蓋，僅線西無此一泥層出現，泥層之阻隔使得地面水或雨水難以迅速入滲；由花壇向北延伸至扇尾之線西，地表下200公尺內以中、細砂層間夾泥層為主，但深度90至120公尺之間有厚約10至30公尺之礫石層，地表下170公尺左右亦偶有礫石層分布。
圖3-1.5 彰化地區「田中-全興」段水文地質剖面圖
2.田中-漢寶剖面(附圖3-1.6)
本剖面東起田中，經溪湖、好修、文昌、洛津至漢寶，計6個鑽探點。好修以東之地質屬礫、砂及泥交錯組成，其礫石層可延伸至田中地區，構成良好之地下水流通通道；由文昌向西南延伸至濱海地區則以粗、中砂層、泥層、礫石層為主，但其岩性延展均不佳；在溪湖至漢寶在地表下約20至50公尺間有一厚約5至15公尺連續之泥層，且在溪湖至絡津間地表處有約5公尺厚之泥層覆蓋，易阻隔雨水之入滲。
圖3-1.6 彰化地區「田中-漢寶」段水文地質剖面圖
3.二水-芳苑剖面(附圖3-1.7)
本剖面由二水向西經柑園、溪州、原斗、趙甲、路上至芳苑，計7個鑽探點。自原斗以東，以礫石層為主；原斗以西自地表下80公尺之內為砂層及泥層交錯分布，地表下80至140公尺則以礫石層及粗砂為主(至濱海地區仍有礫石層分布)，地表下140至180公尺為本區延展頗佳之泥層，地表下180公尺至200公尺則又以粗、中砂及礫石為主；路上至柑園近地表處有一連續且厚約5至10公尺之泥層阻隔雨水直接入滲至二水以西之礫石層；在溪州至芳苑地表下有一約10至20公尺厚阻水層出現；原斗以西地區則多為砂泥地層交互出現之情形。
圖3-1.7 彰化地區「二水-芳苑」段水文地質剖面圖
4.田中-西港剖面(附圖3-1.8)
本剖面東起田中，經田尾、合興、竹塘、永安、潭墘至西港，計7個鑽探點。田尾至潭墘間近地表處有約厚5至10公尺之泥層分布；而礫石層之分布係以竹塘為概略分界，竹塘以東多為厚層礫石，除田中外，厚層礫石均位於阻水層下方，偶夾泥層，竹塘以西之礫石層均為薄層且為砂泥互層並位於阻水層下方；竹塘以西粗、中砂層佔岩心大部分比例，並構成地下水流動之良好通路。
圖3-1.8 彰化地區「田中-西港」段水文地質剖面圖
依據上述彰化地區水文地質調查各地質鑽探資料顯示(表5-1.4)，主要由黏土及砂土所組成，其中又以西港(2)有較高之黏土比例；彰化地區地質特性分布概況如圖5-1.12所示，扇頂有較高之礫石比例，而扇央及扇尾則有較高之黏土及砂土比例。
圖4-1.10 彰化地區地質特性分布
參考文獻:1.「臺灣地區地下水觀測網整體計畫(81-97年)成果彙編」
2.「臺灣地區水文地質分區特性」，中央地質調查所，民國97年。
3.104年度臺北、嘉義、高雄及屏東地區地層下陷監測及分析
4.103年度多元化監測及整合技術應用於台北、彰化及雲林地區地層下陷監測