Une formation lithostratigraphique est constituée par un corps de terrain de nature homogène : sable, calcaire, grès, granite, argile, gypse, etc. Elle est désignée par le nom de la région (ou de la localité) où elle a été observée et décrite ou par un terme d'étage. Exemples : calcaire de Champigny, alluvions de la Crau, sables albiens du bassin de Paris.

Elle est identifiée par 3 ensembles de données fixes : surfaces limites, localisation dans le sous-sol et structure.

Les surfaces limites du réservoir, inférieure ou substratum, supérieure ou toit, et latérales (affleurements, passage latéral de faciès, failles), identifient les conditions aux limites géologiques.

• Localisation dans le sous-sol : la géologie stratigraphique et structurale d'un bassin sédimentaire localise, à différentes échelles les formations lithostratigraphiques dans le sous-sol.

• Structure du réservoir

La pétrologie, la sédimentologie, l'analyse structurale et la géochimie déterminent les caractéristiques physiques et chimiques du réservoir. C'est-à-dire sa structure. Un importance est apportée à la granulométrie et à la fissuration. La distribution des données dans l'espace est exprimée par des coupes et cartes structurales.

Une formation hydrogéologique est une formation lithostratigraphique ou leur combinaison, ayant des fonctions globales vis-à-vis du stockage et de l'écoulement de l'eau souterraine.

La caractéristique essentielle d'une formation hydrogéologique est son degré de perméabilité. La perméabilité, aptitude d'un réservoir à conduire l'écoulement d'eau, dans des conditions hydrodynamiques imposées, permet un classement en 3 grandes catégories; perméables, imperméables et semi-perméables.

Les matériaux ayant la propriété de se laisser traverser par l'eau à des vitesses appréciables (quelques mètres à des milliers de mètres par an), sous l'impulsion de différences d'altitudes ou pente de la nappe appelés gradients, sont dits perméables. Ce sont les graviers, les alluvions, les sables gros et moyens, les calcaires fissurés, etc.

Les vitesses d'écoulement de l'eau souterraine, dans certains matériaux, sont très faibles, pratiquement non mesurables (quelques millimètres par an). Ils constituent les formations hydrogéologiques imperméables imposant les limites géologiques des aquifères. Ce sont les silts, les argiles, les marnes, etc.

Certains matériaux, comme les sables très fins, les sables argileux, de très faible perméabilité permettent dans des conditions hydrodynamiques favorables, les échanges verticaux ascendants ou descendants entre aquifères superposés, par un phénomène naturel appelé la drainance. Ils constituent les formations hydrogéologiques semi-perméables. Une structure hydrogéologique, constituée d'une alternance de formations hydrogéologique perméables et semi-perméables identifie un aquifère multicouche.