De gebergtevorming die in het Carboon was ingezet zorgde ervoor dat Zuid-Limburg geleidelijk steeds verder boven zeeniveau werd uitgetild. De Maas reageerde daarop door zich in de loop van het pleistoceen (2,6 miljoen jaar – 12.000 jaar geleden) stapsgewijs in te snijden tot in het dal waarin de rivier nu stroomt. De zijbeken volgden de Maas en sneden zich ook steeds verder in. Op deze wijze zijn de dalen ontstaan die zo kenmerkend zijn voor het Zuid-Limburgse Heuvelland. Die insnijding zorgde er bovendien voor dat oude afzettingen zoals de Kunradersteen aangesneden werden. Deze komen dan ook vaak in de dalwanden aan de oppervlakte. Het samenspel van opheffing en erosie zorgde in het noorden van de gemeente voor het ontstaan van een bijzonder fenomeen, bekend onder de naam “het Bekken van Heerlen” (zie figuur 4). Het kon ontstaan vanwege het voorkomen van relatief makkelijk erodeerbare zanden uit het Tertiair. Zo ontstond een komvormig bekken met dalen, uitgesleten door erosie, die uiteindelijk samengebundeld het dal van de Geleenbeek vormen. Op de hoogtekaart van het gebied is dit heel duidelijk te zien. Het merendeel van het gebied wordt echter gekenmerkt door het voorkomen van löss, dat in de laatste twee ijstijden door de wind als een deken over het landschap is afgezet, nadat de Maas het gebied al had verlaten.
Figuur 4. Uitsnede van de hoogtekaart (AHN), waarop de grote hoogteverschillen en de daaruit volgende indeling in het Bekken van Heerlen en het Plateau van Ubachsberg is te zien. De stip geeft de locatie van figuur 3 en figuur 6 aan.