Il Bacino dell'Arzilla è stato oggetto di pochi e generali studi geologici. La prima ricerca approfondita della geologia di quest'area appartiene a Selli (1954) nel suo studio "Il bacino del Metauro". Successivamente le cartografie geologiche si sono limitate ai Fogli geologici a scala 1:100.000 del Servizio geologico Italiano e alla più aggiornata cartografia regionale inserita nello studio "L'ambiente fisico delle Marche" sempre a scala 1:100.000 (Fig. 2). Per quanto riguarda ricerche più particolareggiate e tematiche si ricorda lo studio sul Messiniano del pesarese di Savelli e Wezel (1978) e sul Pliocene di Capuano et al. (1989).
Si ricordano infine le ricerche relative alla neotettonica del F° 109 inserite nel Progetto Finalizzato Geodinamica di Nesci et al. (1978,1980,1981).

Fig. 2 Le piane alluvionali nord-marchigiane e relativo quadro geologico. Legenda: bianco, alluvioni delle piane minori; puntinato, unità marine plio-pleistoceniche; tratto diagonale, unità pre-plioceniche (Elmi et al. 1987)