Warstwy te wraz z osadami karbońskimi przykryte są w południowej części przez utwory czwartorzędowe, głównie pochodzenia polodowcowego, powstałe w czasie zlodowacenia południowopolskiego. Składają się na nie gliny zwałowe, ich zwietrzeliny oraz piaski i żwiry lodowcowe, a w południowej części również osady rzeczne. Dużą część warstwy osadowej stanowią grunty nasypowe pochodzenia antropogenicznego o średniej miąższości do 2 metrów (na Tysiącleciu Dolnym powyżej 5 metrów, a na Górnym powyżej 6 metrów).
Zapadlisko górnośląskie charakteryzuje się słabo rozwiniętą tektoniką fałdową, przy czym na obszarze Katowic (w tym Osiedla Tysiąclecia) warstwy leżą poziomo, co spowodowane jest występowaniem w podłożu niecki sztywnego masywu krystalicznego (bloku górnośląskiego). Mimo licznych naturalnych uskoków przechodzących przez nieckę, warstwy pod Osiedlem Tysiąclecia nie są nim przecięte. Teren ten jest natomiast bardzo zniekształcony na skutek działalności górniczej i przed budową osiedla posiadał V kategorię szkód górniczych ze względu na liczne nierówności i uskoki, a także na znajdujące się pod ziemią kopalniane korytarze, co przyczyniło się w dużej mierze do ostatecznego kształtu osiedla.