華北盆地位于東經112°-120°，北緯33°-41°之間，包括河北、山東、河南及江蘇、安徽等省的部分地區，面積約20萬km2，盆地北為燕山、西鄰太行山及伏牛山，南靠大別山，東臨山東丘陵及渤海之濱，形成三面環山中部低平，微向東北傾斜的半開口的盆地地形，盆地邊緣海拔在l00-200m，盆地中部為10-20m并向渤海方向緩慢降低。華北盆地為一低平的沖積平原，廣為黃河、滹沱河、永定河等河流的沖積物所覆蓋，是中國最大的平原。
 
  為勘探油氣資源，盆地內打了成千上萬個鉆孔，揭露了地下深處的地質構造，反映了油、氣、水等資源的埋藏及分布情況。并在一些鉆孔中進行了井溫測量和試油時的測壓、測溫工作，其中有些鉆孔保留有巖芯或進行了詳細的巖屑錄井，這對研究盆地的地溫分布及地熱狀況提供了十分有利的條件。
 
  本節是在1981年研究的基礎上(王鈞、黃尚瑤等，1983)又補充了大量資料，特別是對盆地南部寶豐一沈丘拗陷及開封拗陷等資料很少的地區，補充了一些深鉆孔的測溫數據，并結合區域地質構造特征做了進一步的分析。
 
  華北盆地在大地構造上是中朝斷塊的一部分，位于斷塊的東部，其基底由古生代地層及前震旦系結晶巖系組成；盆地經歷了太古界、元古界的固結硬化，而形成一個古老而又穩定的地臺(張文佑，1962)。在古生代盆地整體下降，接受了薊縣系、青白口系、寒武系直至中奧陶統的巨厚沉積。中奧陶統之后整個盆地隆起經歷了長期的剝蝕夷平，從而使盆地中缺失了從上奧陶統到下石炭統的全部地層；在石炭統到二疊系盆地下沉，沉積了海陸交互相的含煤地層，但各地的沉積厚度不一。中生代時期，華北盆地進一步上升，并分化為許多小型盆地；在燕山運動的影響下，斷裂活動加強，斷陷盆地接受了侏羅系的陸相含煤建造，晚侏羅紀盆地上升，在許多分散在盆地中的小型斷陷盆地內堆積了晚侏羅到白堊系的紅層沉積和火山巖建造。喜山運動斷裂活動強裂，形成了一系列的地塹地壘式構造(高名修，1979)，在整個盆地下沉過程中地塹型斷陷盆地中接受了古新世、始新世及漸新世的富含有機質的老第三系砂泥巖沉積，構成厚2000-4000m以上的孔店組和沙河街組地層。中新世繼續下沉，第三系明化鎮組和館陶組地層覆蓋了整個華北盆地，使其成為一個統一的平原，而由古生代地層和前震旦系變質巖所組成的隆起則構成了埋藏于盆地深部的古潛山。盆地的這種地質構造特征對地溫的分布有著致關重要的作用。
 
  華北盆地按區域地質構造可以黃河為界分為南北兩個部分，它們有著不同的特點。
 
  盆地北部由三個隆起五個拗陷所組成，它們分別是滄縣、埕寧及內黃隆起和冀中、黃驊、濟陽、臨清、渤中拗陷；盆地南部由一個隆起兩個拗陷所組成，即蔚氏一商丘隆起及開封拗陷和寶豐一沈丘拗陷（包括了襄城拗陷、午陽拗陷及周口拗陷）。
 
  華北盆地的中新生代地層厚度多在2000-4000m，最厚可達10000m以上，在第三系地層中夾有多層火山噴發的玄武巖層；在濟陽和臨清、開封和寶豐一沈丘拗陷內第三系沙河街組地層中，含有厚層的鹽巖和膏巖層。華北盆地的老第三系沙河街組是盆地中主要的生油儲油層；在盆地基底，由古生代和前震旦系結晶巖組成的古潛山也是豐富的油氣資源的儲集場所。在對盆地地溫分布特征的研究中發現，盆地基底構造對地溫的分布起著重要的控制作用；油氣藏常與高地溫分布區一致，它們之間有著很好的依存關系，同時地溫研究也對解決稠油的開采和探討石油的形成等生產和理論問題有一定的現實意義。