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지질·지형

도내에는 조선계(朝鮮系)와 옥천계(沃川系) 지층이 주종을 이룬다.

조선계와 옥천계는 중국방향(북동-남서 방향)으로 나란히 도의 가운데를 지나며, 이 지질계 양측에 화강암·화강편마암 등이 분포한다. 조선계는 주로 두터운 석회암층으로 구성되어 있으며, 그 하부에 규석과 셰일층이 있다. 조선계는 일반적으로 그 상부에 석탄을 지닌 평안계(平安系) 층을 수반하는 경우가 많으나, 충청북도에는 이 평안계 지층이 적으며 단양 등지에 일부 형성되어 있다. 옥천계는 변성퇴적암층으로서 천매암·함력천매암·운모편암·규암 등을 포함한다(조선누층군, 옥천누층군).

지형은 경기도와의 경계에 차령산맥이 걸쳐 있고 강원도·경상북도·전라북도와 접하는 동남부는 소백산맥이 둘러싸고 있다.

또한 도의 중앙부에는 구릉성 산지들이 남북방향으로 이어져 도를 동·서로 양분하고 있다. 이에 따라 소백산맥 일대의 동부와 북부는 산지가, 중앙부에는 구릉지가 전개되며, 청주를 포함한 서부는 너른 평야지대를 이루고, 충주시 일대에도 저평지가 형성되어 있다. 따라서 지형은 전반적으로 동고서저(東高西低), 남고북저(南高北低)의 형세를 이룬다. 태백산맥에서 갈라진 소백산맥은 경상도와의 경계를 따라 남서방향으로 달리면서 소백산(小白山：1,440m)·도솔봉(兜率峰：1,314m)·속리산(俗離山：1,058m)·민주지산(眠周之山：1,242m)과 죽령(竹嶺：689m)·조령(鳥嶺：643m)·이화령(梨花嶺：548m)·추풍령(秋風嶺：221m) 등의 낮은 고개를 이루어 놓았다.

오대산에서 갈라진 차령산맥은 충청북도에 들어오면서 저산성으로 바뀌어 높은 산을 보기 어렵다. 중앙구릉지대는 도내에 분수령을 이루어, 북쪽 사면으로는 달천과 남한강이 흘러 충주와 단양·제천·괴산을 포함하는 남한강 수계를 형성하고, 남쪽 사면으로는 금강의 지류인 미호천·무심천·보청천이 흘러 청주를 비롯하여 진천·보은·영동·옥천 등지를 포함하는 금강 수계를 이룬다.

진천-청주-청원에서 조치원에 이르는 미호평야는 충청북도 제일의 평야이며, 달천과 남한강이 합류하는 충주분지도 비교적 넓다. 그밖에 도내 여러 곳에 걸쳐서 소규모 침식분지가 발달되어 있다. 조선계 석회암이 분포한 제천·단양 지방에는 카르스트 지형이 널리 발달되어 있다. 특히 단양군 일대는 석회암이 용식되어 이룬 다양한 지형을 볼 수 있어 남한의 대표적인 카르스트 지형으로 꼽히는 곳이다.

단양군 영춘면의 남한강 상류 일대에는 과거 지반의 융기에 의해 이루어진 하안단구(河岸段丘)가 있다.