大同市区西南部迎面的大山即是洪涛山。山体下部发红上部灰白，发红的是太古宙28亿年前形成的片麻岩，上部发白的是2 亿年以来中生代的沉积地层。上下两套地层中间为一个规模巨大， 长愈百千米的大断层所通过，上部地层原来是远在10千米以西被推上来的。而大同盆地是新生代2500年以来汾渭裂谷开裂断陷下来的。盆地中沉积了上千米厚的砂砾、粘土。
云岗石窟就开凿在侏罗系的砂岩陡崖上。盆地下沉，西部山体相对隆起，于是河流下切，侵蚀出长1000米、高50米的大陡崖，为石窟的开凿提供了宽广的舞台。
石窟是鲜卑人南移，迁入大同建立北魏王朝后开始刻凿的（公元前453年），止于迁都洛阳后（公元524年），历时71年。属于当时的“国家工程”。整整经历北魏一个朝代，完整地保存了一代艺术风貌。站在高处向南眺望，铁路线上的岩石以侏罗系红色泥岩为主体，而同高度的石窟却以砂岩为主。再从两侧岩性变化中，可知宽大的武周山陡崖是个巨大的（凸）透镜体，它是由一套主河床相的砂体沉积而成。看佛像上常有斜层理分布，佛身上常有泥质砂岩暗色条带切过，就可知道它们是侏罗纪河流相的沉积环境。从斜层理测量上推断当时水流从西北来，水流相对较缓；然而气候变热，所以泥质岩石富含髙价铁而色鲜红。而在此之前 这里气候温和湿润，植物繁茂，是主要造煤地层。大同作为我国著名“煤都”，几乎半数以上煤产自侏罗系。
