Le toit du socle métamorphique est incliné d'Ouest en Est depuis Le Havre (-390 m) jusqu'à Ferrières-en-Bray (-1010 m). Au-delà de l'axe anticlinal du Bray, il se redresse vers le Nord-Est jusqu'à Blangy (-740 m). Les sondages ont rencontré des roches schisteuses intensément plissées sauf à Compainville (sondage 78.2.34) où le socle est constitué de gneiss. Le forage de Villequier (75.8.10) n'a pas atteint le socle et s'arrête dans le Permo-Trias à la cote -850 m. Cela témoigne de la proximité d'accidents tectoniques majeurs qui ont abaissé le socle.

En l'absence de fossiles, Permien et Trias ne sont pas distingués. A Villequier, le forage s'est arrêté dans une série détritique argileuse traversée sur 370 mètres d'épaisseur. Il s'agit d'un bassin très localisé puisque ces niveaux sont absents à Toufreville (sondage 76.5.4) et au Havre. On ne retrouve le Permo-Trias que sous le Pays de Bray avec 100 mètres d'épaisseur. Il se réduit rapidement vers Rouen et Blangy. Les faciès rencontrés sont variés, à dominance détritique et souvent dolomitique.