地质
本区地质属距今约250万年前至今的第四系地层 。岩性为砂卵砾石为主的粗粒沉积和以黄土为主的土状堆积，以风积、冲积、洪积为主要来源；也有冰川、滑坡重力堆积作用所致 。沉积厚度由东南向西北渐增，平均厚度840米 。
境内地质断裂构造属渭河断陷区域的口镇—关山断裂带，自泾阳县口镇至境内关山东西向横穿渭河平原北部，由若干大致平行斜列的断层组成，形成于震旦纪 。早期呈压扭性，晚期呈张扭性，为隐伏的活动断裂带 。下降速率为2毫米/年，卫星图象上显示明显，物探表明属重力异常密集带 。地貌形成明显的黄土坡坎 。此断裂带在境内主要由阎良—关山断层组成 。
地貌
本区的地貌特点，一是北高南低，呈梯状降低，相差不大 。最高点在北部黄土台塬的振兴乡东太平庄，海拔483.2米；最低点在武屯镇石川河与清河交汇处二龙口，海拔351.7米 。区境内最大相对高差仅131.5米 。二是受秦岭、渭河走向的控制，境内各种地貌均作东西向延伸，南北向交替，呈明显条带状分布 。
区境内的地貌主要有平原、黄土台塬两种基本形态 。
气候
区境位于中纬度内陆地带，南受秦岭山脉影响，故属大陆性温带半干旱、半湿润气候区 。四季干湿冷暖分明，春季温和多风，回暖早，升温快，易出现大风、浮尘、春旱、寒潮降温天气；夏季炎热，气温高、日照足，雨量集中兼伏旱；秋季降温快，较凉爽、湿润，多连阴雨；冬季寒冷，干燥、少雨雪 。
水文
境内主要有3条过境河流，即石川河、清河、苇子河，都发源于渭北山地，由西北向东南流经境内平原区注入渭河，均属黄河水系 。
土壤
境内自然土壤属褐土，是我国华北广大褐土带向西北的延伸 。由于境内农业历史悠久，在人类长期耕作熟化过程中，特别是在施加土粪堆积覆盖下，原来的褐土渐渐演变为垆土 。地貌类型的差异和水文地质条件不同，耕作历史的长短形成了境内以垆土为主的还有黄土性土、淤土等土壤类型结构 。全区土壤面积267788.4亩，占全区总面积的73% 。
植被
境内植被历史悠久，种类繁多，原系森林单源植被，早在8000年前老观台文化时期，已有先民在石川河沿岸进行生产活动，6000至7000年前仰韶文化时期，先民在这块土地上开垦种植，不断扩大和发展了栽培植被，已逐步改变了自然植被的面貌 。因此，全区植被的特点是：自然条件好，但资源不足，而人工植被潜力大 。
动物
境内大部分为平原，只有北部为塬区，多沟壑，野生动物种类较少，有狼、黄鼬、狐狸、野兔、獾、蝙蝠、鼠类等 。
禽类 野禽主要有：麻雀、喜鹊、野鸽、斑鸠、布谷鸟、燕子、啄木鸟、乌鸦、鹞子、大雁、猫头鹰、画眉、百灵、苍鹰、白头翁、黄鹂、鹌鹑、野鸭等 。
虫类
有七星瓢虫（食蚜虫）、赤眼蜂（食棉蚜）、甘蓝夜蛾拟瘦姬锋（食棉铃虫）、蚂蚁、蚊、蝇、蜜蜂、壁虎、青蛙、大蟾蜍、蛇、蚕、蝎子、蜈蚣等，还有不少农林业害虫 。
水生动物
境内鱼类分布于石川、苇子河和清河，主要品种有鲤鱼、草鱼、鲢鱼、鲫鱼、甲鱼、螃蟹、蚌、虾等 。60年代以后，由于河水干涸、污染等原因，生态遭到破坏，鱼类已很少，但随着人工养殖业的兴旺，水产动物渐多 。
自然灾害
境内自古以来有多种自然灾害，主要有干旱、水涝、风灾、冰雹、霜冻、虫灾、地震等，其中：干旱占自然灾害总量的83%，水涝占9.1%，风灾占7%，冰雹等其它灾害占0.9% 。
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