Cỏc trầm tớch của hệ tầng Tiờn Hưng là cỏc thành tạo được hỡnh thành trong Miocen muộn. chỳng phõn bố khỏ rộng rói và gặp nhiều trong cỏc lỗ khoan tại miền vừng Hà Nội song mặt cắt địa tầng thường khụng đầy đủ trong những đới nõng đặc biệt là trong cỏc cấu tạo nang vũm. Trong khi đú tại đới trũng Đụng Quan mặt cắt là tương đối ổn định và đầy đủ. Liờn kết cỏc mặt cắt địa chấn 2D cho thấy mặt cắt trầm tớch Miocen trờn đầy đủ và dày nhất trong trũng Phượng Ngói. Ranh giới dưới của hệ tầng Tiờn Hưng chuyển tiếp liờn tục với hệ tầng Phủ Cừ theo xu thế biển lựi. Trong khi đú ranh giới trờn là ranh giới bất chỉnh hợp khu vực
cuối Miiocen. Trong phụ đới nghịch đảo trung tõm rất phổ biến hiện tượng bào mũn cắt cụt tập trầm tớch Miocen trờn. Mặt cắt đầy đử của hệ tầng Tiờn Hưng trong TBBSH gồm 3 phụ tập tương ứng với 3 phụ hệ tầng dưới, giữa và trờn. Cấu trỳc của mỗi phần vẫn theo quy luật phõn nhịp bồi tớch chõu thổ do sụng. Phần dưới cựng của mỗi phụ tầng là vụn thụ. Phần giữa cú thể mịn hơn và trờn cựng mỗi phụ hệ tập cú thể là trầm tớch mịn như sột, bột kết, sột than. Tuy vậy kớch cỡ hạt thụ và độ dày tăng dần về phớa cỏc phụ hệ tầng trờn. Cỏc lớp cỏt kết phõn lớp dày đến dạng khối, cú màu xỏm nhạt hạt nhỏ đến thụ, độ trọn lọc trung bỡnh đến kộm chứa húa thạch thực vật và vụn than nõu, gắn kết trung bỡnh đến kộm bởi xi măng carbonat và sột.
Mặt cắt của hệ tầng này gồm 3 phần:
• Phần dưới: chỳng là sự xen kẽ của cỏt kết glauconit, cỏt bột kết phõn lớp, cỏt kết khụng chứa glauconit, sột kết màu đen và cỏc lớp than. Chỳng chứa phức hệ thực vật cú nguồn gục hỗn hợp lục địa – ven biển, Trapa – Acrostichum – Oleandra và cỏc di tớch Mullusca ven biển.
• Phần giữa: chỳng là sự xen kẽ cỏc loại đỏ như phần dưới. Tuy nhiờn tỉ lệ thành phần hạt mịn là lớn hơn. Chỳng cú chứa phức hệ thực vật rừng ẩm cận nhiệt đới Quercus cf. lobbii – Diospyros brachysepala và phức hệ bào tử phấn hoa phong phỳ và đa dạng cú cựng đặc tớnh sinh thỏi.
• Phần trờn: là sự xen kẽ của cỏt kết, bột kết sột kết và than, chỳng gắn kết kộm hơn ở phần dưới. Chỳng là cỏc trầm tớch đầm lầy bởi ở đõy đó phỏt hiện ra cỏc húa thạch thuộc loại này.
Theo cỏc tài liệu khoan sõu thỡ hệ tầng này bị hệ tầng Vĩnh Bảo phủ bất chỉnh hợp lờn trờn, và đỏy hệ tầng Tiờn Hưng chuyển tiếp dần xuống hệ tầng Phủ Cừ ở phớa dưới.
Cỏc tập trầm tớch của hệ tầng Tiờn Hưng cú đặc trưng về hỡnh thỏi cấu trỳc nhịp tương tự hệ tầng Phủ Cừ. song cỏc lớp vụn thụ và cỏc yếu tố mụi trường lục địa tăng nhanh theo xu thế biển lựi. Cỏc lớp cỏt kết, cỏt sạn kết, cỏt bột kết trong hẹ tầng này là khỏ dày từ 5 – 9m và chiếm khối lượng lớn trờn 70%, trong khi đú cỏc lớp sột kết, bột sột kết thường mỏng hoặc dạng thấu kớnh. Cỏc nhịp trầm tớch
của hệ tầng này là khỏ dày từ 35 – 60m với kết cấu nhịp bồi tớch khụng đầy đủ. Kết thỳc mỗi nhịp cú biểu hiện của hiện tượng phong húa, bào mũn với dấu vết của dũng chảy trờn cạn. cỏc lớp cỏt kết thường cú cấu tạo phõn lớp xiờn, xiờn chộo kiểu dũn chảy do sụng. Cỏc hạt vụn thường cú chọn lọc kộm, trong cỏt cú lẫn nhiều sỏi. thành phần hạt vụn đa khoỏng với hàm lượng thạch anh chiếm ưu thế. Quỏ trỡnh xi măng húa cỏc tập trầm tớch là khụng đều, cỏc lớp sột bột kết và sột kết thường mỏng và cú màu xỏm ẫm đến xỏm đen. Trong cỏc lớp sột thỡ tỉ lệ của Kaolinit là chiếm ưu thế. Tập trầm tớch của hệ tõng này được biểu hiện rừ trong cỏc cấu trỳc lom như Phượng Ngói và Đụng Quan. Cũn trong cỏc đới nõng đặc biệt là trờn cỏc vũm cấu tạo lồi như Phủ Cừ, Tiờn Hưng, Kiến Xương, Tiền Hải thỡ cỏc thành tạo của hệ tầng này là tương đối mỏng. cú nơi chỳng bị bào mũn gàn hết như ở Kiến Xương. Đõy chớnh là dấu hiệu của cỏc tập trầm tớch bienr lựi thể hiện bể tớch tụ của TBBSh đó kết thỳc. Sự kết thỳc này đưuọc ghi nhận bởi mặt bỏt chỉnh hợp do nõng cao và bào mũn cuối Miocen.