約２万年前の最終氷期（ウルム氷期）には海水準は現在より約１００ｍ低下した。伊勢湾は木曽川や長良川の氾濫原となっていた。その時の河川堆積物が第一礫層である。約１万年前以降の縄文海進（これ以降がいわゆる完新世となる）で伊勢湾〜濃尾平野南部は海域となり完新統の南陽層等が堆積した。約６，０００年前の縄文海進最盛期には現在より２ｍ程度海水準は高く、濃尾平野の中央部（稲沢市付近）まで海域が広がった。その後後退する海を追うようにして、木曽川などにより河川堆積物が堆積され、現在の濃尾平野が形成された。

第四紀の更新世や完新世の地層は、砂・礫・粘土等より構成され、いずれも未固結である。また、第四紀の地質は、その物性から更新統の第二礫層及び縄文海進をもって、海部層群等の下部と熱田層群などの上部及び完新統（南陽層など）とに２分することができる。