Oι γεωλογικοί σχηματισμοί που απαντούν στην ευρύτερη περιοχή του Δέλτα είναι:

i) Μολασσικά ιζήματα

ii) Τεταρτογενή ιζήματα

i) Τα Μολασσικά ιζήματα καλύπτουν αυτά της Περιροδοπικής ενότητας και εμφανίζονται στην ευρύτερη βόρεια περιοχή του δέλτα πλησίον του Πέπλου και των Κήπων εκτεινόμενα ανατολικά μέχρι τον ποταμό Έβρο.

Λιθολογικά η σειρά αυτή συνίσταται από εναλλαγές αργίλων, μαργών και ψαμμιτών μέσα στους οποίους περιέχονται ορίζοντες λιγνιτών και όξινων ηφαιστειακών τοφφων και τοφφιτών.

ii) Τα Τεταρτογενή ιζήματα περιλαμβάνουν όλες τις Πλειστοκαινικές και Ολοκαινικές αποθέσεις που καλύπτουν την ευρύτερη περιοχή του δέλτα καθώς και τις παράκτιες και παρέβριες περιοχές από την Αλεξανδρούπολη μέχρι τα Λαγυνά. Τα ιζήματα αυτά είναι στην πλειοψηφία τους αποθέσεις του ποταμού Έβρου σε μορφή αναβαθμίδων. Ο ποταμός μεταφέρει ετησίως στις εκβολές του 170.000 τόνους ιζήματα, μέρος των οποίων αποτίθεται στις περιοχές που πλημμυρίζουν.

Ορυκτολογικά τα ιζήματα αυτά συνίστανται από μαρμαρυγία και σε μικρότερα ποσοστά από άστριο,χαλαζία και ανθρακικό ασβέστιο.

Η λιθολογική σύσταση των ιζημάτων αυτών παρουσιάζει ισχυρή διαφοροποίηση τόσο κατά την οριζόντια όσο και την κατακόρυφη διεύθυνση με εναλλαγές άμμου,αργίλου και χαλικιών.