العمود الجيولوجي للمملكة
على الرغم من أن صخور العصر القبل الكمبري توجد خلف شبه الجزيرة العربية بأكملها، فهي تعتبر معروفة بشكل جيد في الدرع العربية، في الجزء الغربي من المملكة. في الدرع، تكون معظم صخور العصر القبل الكمبري نيوبروتيروزويك، ولكنها تسجل ثلاثة آلاف مليون سنة من تاريخ الأرض. بدأ هذا التاريخ بتشكيل القشرة القارية في العصر الأركيون-الباليوبروتيروزويك، وتظل بعض أجزائها في اليمن وغرب وسط المملكة .
انحدار رودينيا
رغم انحدار رودينيا في العام 750 ميلاديا، تم إنشاء محيط موزمبيق الذي يمثل حوضا محيطيا يحيط برودينا، حيث ترسخت فيه معظم صخور الدرع العربي. وخلال المائتي مليون عام التي تلت ذلك، تم إعادة ترتيب كراتونات الصدع المتصاعدة من رودينيا والتقاءها لتشكل جوندوانا، شبه القارة الجنوبية في نصف الكرة الأرضية، التي كانت موجودة في جميع أنحاء الباليوزويك ونصف الدهر الوسيط، وفي هذه العمليات، انهار المحيط الموزمبيقي بسبب عملية الانصهار في قاع البحر، وتلاقى الشرق والغرب وأعيدت صياغة الكتل القديمة .
جيولوجيا المملكة من العصر الكمبري إلى الطباشيري
في الفترة من العصر الكمبري إلى العصر الطباشيري، كانت هذه الصخور البلورية المشكلة حديثا تتمتع بتغطية تقريبا من الصخور الرسوبية من الفانيروزويك. لكن بسبب الصعود والتآكل المرتبطين بفصل شبه الجزيرة العربية وإفريقيا، تعرضت هذه الصخور للدرع العربي كما هو موجود اليوم. تتسم صخور الأحداث الصخرية الحديثة بالسيادة في الدرع العربي، وتمتد مسافات تتراوح بين 200 و 300 كيلومتر من حافة الدرع إلى وسط الجزيرة العربية، وحتى الحدود العراقية من الشرق، وفي أقصى الشرق، شرق خط العرض 47 درجة شرقا، قد تكون الصخور الموجودة في الطابق السفلي البلوري من شبه الجزيرة العربية جزءا من قشرة قارية قديمة، ولكن البيانات النظرية من عمان تشير إلى وجود بعض المواد النيوبروتروزية بالتأكيد.
مفاهيم تكتونية
تعتبر صخور الدرع العربي جزءا من الطبقة الجيولوجية العربية، والتي تتحرك حاليا بعيدا عن إفريقيا وتتصادم مع أوراسيا. ومنذ منتصف الستينيات من القرن العشرين، بدأ علماء الجيولوجيا في تفسير صخور الدرع قبل الكمبري بالنسبة لتكتونيات الصفائح الأرضية ذات الدورة الويلسونية، وتم تحديد التشابهات بين الخصائص الكيميائية والهيكلية للتجمعات الصخرية على الدرع وعلى هوامش الألواح الحالية، وتم التعرف على التكتونيات المتنوعة، مثل الهضاب المحيطية وانتشار التلال وأقواس الجزر داخل المحيطات وأقواس الجزر ذات الهامش القاري والهوامش السلبية، وتم تحديد مناطق الصدع المزخرفة بالأفيوليت / الثعبانيت كخيط غرز تمثل بقايا أحواض المحيط المنهارة بين الكتل القشرية المتقاربة.
الدهر الوسيط 251-66 مليون سنة
يبدأ الترياسي بالحجر الجيري الضحل لتشكيل الخف، ويصعد على ارتفاع 500 متر من الحجر الجيري والجرف الجيري والصخر البحري، وتحتوي هذه الصخور على حفريات من أواخر العصر الجوراسي وأوائل العصر الطباشيري. تشكل الصخور الجوراسية جزءا كبيرا من الجرف في وسط المملكة، على الرغم من أن الترسبات المتقطعة أدت إلى ترسيب الكالارينيت والأنهيدريت، وتشكلت الطبقات المتناوبة للتكوين العربي خلال ذلك الوقت وتمتلك موارد هائلة من النفط والغاز.
عادة ما تتكون صخور الطباشير الأوسط من الحجر الرملي الكثيف، مع وجود بعض الصخور البحرية في الشمال والأردن، ويمتد تسلسل متراكب يبلغ طوله 500 متر من الحجر الجيري والدولوميت عبر العصر الطباشيري إلى الباليوجين .
سينوزويك منذ 66 مليون سنة حتى الآن
هذه هي الوحدة الرسوبية الأقدم في العصر الحجري القديم في المملكة ، وتعود إلى الفترة ما بين الباليوسين وأوائل العصر الأيوسيني. تظهر هذه الوحدة في جدران وادي الباطن ، وهي تهيمن على الدولوميت والحجر الجيري ، ويمتد تكوينها على مسافة 1200 كيلومتر من وادي جباليا إلى الحدود السعودية العراقية. وقد كشفت الحفريات وجود هيكلين أحاديين يرتبطان بحل وانهيار طبقات الأنهيدريت. الدولوميت والحجر الجيري والكرت مع بعض الوحدات الأحفورية شائعة بشكل خاص في هذه الوحدة. يؤدي غاز الهيدروجين المذاب إلى توفير المياه من الوحدة ذات النوعية الرديئة بالقرب من رأس تنورة، وقامت أرامكو السعودية بتطوير هذه الوحدة لتوفير المياه لعملياتها .
وتختلف ظروف المياه الجوفية على نطاق واسع داخل وحدات سينوزويك، الأحساء والقطيف مثالان للواحات التي تغذيها الآبار الأرتوازية، وتوفر المياه الجوفية من النيوجين مواقع أخرى متناثرة في المنطقة الشرقية، ويمكن أن تصل أحجار الكوارتز المستديرة إلى ١٠ سنتيمترات، وغالبا ما تكون مصحبة بحصى من الحجر الجيري، في الماضي، كان النهر قد عبر جسر العرامة عبر الوادي باعتباره خندقا ساحليا، وفي الحافة الشمالية الغربية توجد رواسب من الرخام والحجر الرملي والتكتلات القاعدية مع أحافير عظمية من بيئة المياالعذبة، يستدل عليها من البليوسين، وتوجد رواسب صغيرة مماثلة في أنحاء الربع الخالي.