千里丘陵の西部には仏念寺山断層とよばれる南北性の断層が発達する。仏念寺山断層は大阪層群に変形・変位を与えており、断層周辺で同層群は西へ７０°〜２０°で急傾斜している（市原他、１９５５）。断層より西側で丘陵は高度を下げ中位および低位段丘に覆われる。

調査地周辺の大阪層群の層序は以下のようである（市原編、１９９３「大阪層群」参照）。

千里丘陵地域の地質図と地質柱状図を図４−２および図４−３に示す。当地域周辺の大阪層群は、調査地の北方、島熊山周辺で新第三紀中新世（約１，５００万年前）の神戸層群を不整合に覆い、丘陵地域において約３４０ｍの層厚をもつ。層相の違いに基づいて下位の千里山累層と上位の茨木累層に大きく２分され、層序学的に最下部・下部および上部に３分されている。最下部と下部の境界は新第三紀鮮新世と第四紀更新世の境界にあたりその年代は約２００万年前、下部と上部の境界の年代は約９０万年前である。千里山累層の上部および茨木累層にはＭａ０層〜Ｍａ９層と名付けられた海成粘土層が挟まれる。このうち調査地には、断層より東側に大阪層群最下部に相当する千里山累層の淡水成粘土および砂の互層、断層より西側に大阪層群上部に相当する茨木累層の海成粘土および砂の互層が分布する。

次に仏念寺山断層の性状について述べる。仏念寺山断層の緒元は以下の通りである。

・断層の長さ……１１ｋｍ

・断層の走向……南北

・活動度……Ｂ級

・確認される断層形態…… 地形の高度不連続および地層の急斜

・断層変位量……大阪層群の層序から東側が１４０〜１６０ｍ隆起と推定される

・本断層は伏在断層によって南方の上町断層に連続する

（活断層研究会、１９９１「新編日本の活断層」参照）

藤田他（１９８２） によれば、仏念寺山断層はＭａ５層堆積後（約６０万年前）に活動を開始したとされている。また市原他（１９５５）によれば、同断層は信太山礫層（高位段丘層；約２０万年前に相当）堆積前に活動を停止したとされている。しかし同断層の活動時期が具体的に検証された例はない。