A Balaton-medence keletkezésének pleisztocén végi időszakától létezik a Hévízi-tó is, vulkáni utóműködésből és karsztforrásból eredően. A jégkorszak végi rétlápi alsó üledék (amely a Balatonfenék alatt is megtalálható) és a jégkorszak klímaváltozásai utáni felső, jelenkori szerves tőzeg-rétegösszletben, a Hévízi- öblözetben tör fel és alkot tölcsérszerű tóalakzatot a termálvíz.
A források közvetlenül a pannóniai korú homokkőből fakadnak, azonban a források vize a Keszthelyi-hegység triász korú dolomit karsztjából származik. A tó felszíni és felszín alatti vízutánpótlódását (vízföldtani bázisterületét) a Zalavári-hát, az úgynevezett Keszthelyi-Riviera, a Keszthelyi-fennsík, a Kis-Balaton-medence és a Tátika-csoport kistáji régiók biztosítják.

A 3. ábra átnézetes földtani szelvényén (metszetben) jól látható a főmedence Zalától északra fekvő medencéjének két részre tagolódása: a Keszthelyi- és Hévízi-öblözet, amelyeket a Páhoki-sziget választ el egymástól. Jól látható az is, hogy a Hévízi-tó medre a lápmedencében és a pannóniai homokkőben keletkezett. A triász korú dolomitot, amely a tágabb és mélyebb környezet (Keszthelyi-hegység, Dél-Bakony) karsztterületét képezi, és amelyből a tó forrásvizei is származnak, az egregyi homokdombtól északra helyenként felszínközelben találjuk!
A Hévízi-öblözet kutatása
A kutatás (a fúráshelyek kitűzése, lemélyítése, a rétegsorok makroszkópos minősítése) három település külterületén levő láptalajokra terjedt ki. Területe: 590 hektár, amelyen 90 fúráshely került lemélyítésre, 287 méter összmélységgel. A fúrások átlagmélysége 3,5 méter volt.
A Kis-Balaton, illetve a Hévízi-öblözet környezeti alapkőzete – feküje – mindenütt pannóniai agyag, homok, homokkő. A Balaton és a Kis-Balaton (földtörténeti mértékkel mérve) csak a közelmúltban keletkeztek, és nem a levantei, illetve pannóniai tónak összezsugorodott maradványai. A Balaton tektonikai süllyedését bizonyítják a Zala teraszai is. A Balaton-árok tektonikus törése, besüllyedése billentette meredekké a Türjétől lefelé kialakuló teraszokat is a Riss-Würm interglaciálisban. A tó kialakulása és a balatoni lápmedencék keletkezése, lefűződése nem egyidejű jelenségek; mert a medence történetében tavas, mocsaras és száraz (víztelen) időszakok váltakoztak, ismétlődő besüllyedéssel.
A talajfúrások azt bizonyítják, hogy a lápöblök szélein és a lápszigetek körül inkább szálas nádtőzeg képződött, míg a mélyebb teknőszerű térségekben sötétbarna sástőzeg települ, amely annál egyöntetűbb és tömörebb, minél mélyebb rétegű.

A vizsgált láptalaj altípusai a különböző érett, rostos, vegyes tőzegrétegek vastagsági arányaiból és a felettük fedőrétegként a tőzeg fokozatos átalakulásával, „földesedésével” képződő lápföldvastagságok arányai szerint alakultak ki. A fúrás eszközét, a fúrólyukat és a rétegsorok makroszkópos minősítését a 4. ábra mutatja. A fúráshelyek makroszkópos vizsgálata eredményeként megállapítható, hogy a területen már sehol sem találunk felszíni tőzeget. A harántolt szelvények rétegsoraiban az érett és a vegyes (az érett és a rostos keveréke) tőzegtípusok rétegei uralkodók, és a vegyes tőzegű rétegekben a rostos részarány már alig-alig mutatkozik.
Az eltelt 70 év alatt (1947–2017) a MÁFI által 1946-ban, 1947-ben megállapított tőzeg képződményhatára összezsugorodott. A tőzeg összezsugorodott képződményhatárát az 5. ábrán a tőzeg „izovonalait” lezáró vastag vonal mutatja. A láptalajok erőteljes, gyors átalakulását, megsemmisülését főként a vízhiány, a talajok kiszáradása (víztelenítése), illetve antropogén hatás; a telkesítés, a gyepek időnkénti feltörése, a szántó- és erdőművelés okozta. Mindezek alapján megállapítható, hogy a Hévízi-öblözet láptalaja több mint 100 hektárral csökkent!