thumb|Dolina Fordońska wytworzona po przełomie Wisły ku Bałtykowi 14–12 tys. lat temu thumb|Dolina Środkowej Noteci i Kanału Bydgoskiego położona na zachód od miasta, która uległa zatorfieniu po przełomie Wisły pod Fordonem Warunki naturalne w Bydgoszczy – środowisko przyrodnicze, w którym osadzona jest aglomeracja Bydgoszczy. Obejmuje ono geologię, geomorfologię, rzeźbę terenu, położenie fizycznogeograficzne, sieć hydrograficzną, gleby, zasoby naturalne, jak i system przyrodniczy miasta i okolic.
Wstęp Bydgoszcz jest miastem położonym w północnej Polsce, największym w obrębie województwa kujawsko-pomorskiego. Historyczne centrum miasta (Stary Rynek) znajduje się dokładnie na 18. południku długości geograficznej wschodniej. Miasto w 2011 r. zajmowało powierzchnię 17 598 ha i liczyło około 363 tys. mieszkańcówhttp://stat.gov.pl/spisy-powszechne/nsp-2011/nsp-2011-wyniki/ludnosc-w-gminach-stan-w-dniu-31-marca-2011-r-nsp-2011,17,1.html dostęp 2013-02-28.. Pod względem liczby mieszkańców zajmuje 8 miejsce, zaś pod względem powierzchni 9 miejsce na liście polskich miasthttp://www.stat.gov.pl/bdl/app/strona.html?p_name=indeks dostęp 2013-02-28..
Budowa geologiczna Bydgoszcz położona jest na platformie paleozoicznej w strefie Gutercha, która charakteryzuje się skorupą ziemską o miąższości 50–60 km zbudowaną ze skał osadowych, poczynając od skał kambryjskich. Na tej strukturze zalegają osady mezozoiczne, zaliczane do antyklinorium środkowopolskiegoEncyklopedia Bydgoszczy, t. 1. praca zbiorowa pod red. Włodzimierza Jastrzębskiego. Towarzystwo Miłośników Miasta Bydgoszczy. Bydgoszcz 2011. , s. 287–290.. Struktury te obejmują utwory mezozoiczne i permskieGeologia, geomorfologia regionu bydgoskiego. [w:] Środowisko przyrodnicze Bydgoszczy. Praca pod red. Józefa Banaszaka. Wydawnictwo TANNAN. Bydgoszcz 1996.. Występują stosunkowo płytko (80 m) i ulegają powolnemu wnoszeniu tektonicznemu (6 mm w latach 1870–1930).
Akcentem budowy geologicznej rejonu Bydgoszczy są dwie doliny kopalne. Północna, płytsza, wcięta w utwory mioceńskie, ma przebieg Jachcice – Bielawy – Siernieczek. Wypełniona jest osadami fluwioglacjalnymi. Jej głębokość sięga 66 m i odpowiada rzędnej dna około -11 m n.p.m. Druga dolina wcina się w utwory mezozoiczne (dno – 105 m n.p.m.) i przebiega z Kapuścisk na północny wschód.
Osady górnej jury wykształcone są w formie wapienia muszlowego, mułowców piaszczystych, piaskowców z wkładkami anhydrytów i soli kamiennej. Dolna kreda reprezentowana jest m.in. przez piaskowce wapniste. Osady starszego trzeciorzędu (oligocenu) występują w postaci iłów i piasków ilastych o grubości ok. 30 m, nad którymi zalega seria mioceńska (10–30 m n.p.m.) w postaci brunatnych piasków drobnoziarnistych z domieszką węgla brunatnego w postaci pokładów o grubości do 10 mEksploatację węgla utrudnia hydrostatyczny nacisk wody podziemnej, krążącej w piaskach mioceńskich.. W nadkładzie warstwy mioceńskiej zalegają iły pstre z młodszego trzeciorzędu (pliocenu 5,3–2,5 mln lat temu), których pierwotna miąższość ok. 100 m została w rejonie dolin Wisły i Brdy poważnie ograniczona do kilku metrów. Strop iłów występuje na rzędnej 40–50 m n.p.m. i w środkowej części miasta zalega płytko pod powierzchnią terenu. Na niektórych obszarach działalność wód roztopowych spowodowała usunięcie iłów plioceńskich (poznańskich), a niekiedy nawet osadów mioceńskich.
Czwartorzęd (od 2,5 mln lat temu do dziś) w rejonie Bydgoszczy występuje w postaci osadów wodno-lodowcowych: glin zwałowych i piasków ze żwirami, pochodzących ze starszych faz zlodowacenia bałtyckiego: faz leszczyńskiej i poznańskiej. Miąższość tych osadów waha się od ok. 100 m (w rejonie dolin kopalnych) do kilku metrów w osadach teras Brdy. Gliny zwałowe tworzą ciągłe, wydłużone struktury, rozcinające osady czwartorzędowe. W obrębie górnego tarasu Bydgoszczy występują dwie warstwy glin zwałowych, a ich wychodne na Skarpie Południowej podkreślone są wpływami wód podziemnych. Podobną budowę geologiczną mają wysoczyzny na północy miasta z tą różnicą, że ilość warstw glin lokalnie wzrasta do trzech. Mniejszą miąższość posiadają najmłodsze osady holoceńskie (od 11,5 tys. lat do dziś), będące efektem działalności rzecznej, eolicznej i procesów zarastania zbiorników wodnych. Są to piaski rzeczne, mady, torfy, wydmy oraz utwory denudacyjne. Posiadają on miąższość od 2 m (torfy) do 40 m (wydmy).
W wielu rejonach miasta, zwłaszcza w północnej jego części występuje płytkie występowanie ekspansywnych iłów trzeciorzędowych, pokrytych cienką warstwą piasków pochodzenia lodowcowego (Czyżkówko, Okole, Śródmieście, Bartodzieje, Brdyujście), co jest skutkiem erozji dawnych rzek, wcinających się głęboko w podłoże. Iły te należą do tzw. serii poznańskiej i są barwy szarozielonej i niebieskawej. Lokalnie występują na powierzchni (terasy Brdy, strefy krawędziowe teras pradolinnych). Grunty te z uwagi na ekspansywność (zmiana objętości pod wpływem wilgoci) są trudnym podłożem budowlanym.
W niektórych rejonach miasta występują grunty słabonośne powiązane z płytkim poziomem wód gruntowych. Obszary te spotykane są w dolinach rzecznych (Brdy, Wisły, Kanału Bydgoskiego), w lokalnych zagłębieniach i dolinkach prowadzących wody niewielkich cieków powierzchniowych oraz w pradolinie Noteci-Warty. Tereny te są wykorzystywane z reguły jako użytki rolne.
Czwartorzędowa historia geologiczna W czwartorzędzie rejon Bydgoszczy pokrywał kilkakrotnie lądolód, który topniejąc pozostawił warstwy glin zwałowych i piasków w postaci moren dennych. Równocześnie nastąpiło żłobienie rynien przez wody roztopoweGalon Rajmund: Z geografji Bydgoszczy. [w:] Przegląd Bydgoski. Rocznik 1. R. 1933. Zeszyt IV. Komitet Wydawniczy Bydgoszcz.. W starszej epoce czwartorzędu, od ok. 1,8 mln do 11 tys. lat temu powstała Pradolina Toruńsko-Eberswaldzka, która w pomorskiej fazie ostatniego zlodowacenia stanowiła drogę odpływu mas wód glacjalnych na zachód. W kierunku Morza Północnego płynęła tędy pra-Wisła, łącząc się na obszarze Brandenburgii i Dolnej Saksonii z wodami pra-ŁabyEncyklopedia Bydgoszczy, t. 1. praca zbiorowa pod red. Włodzimierza Jastrzębskiego. Towarzystwo Miłośników Miasta Bydgoszczy. Bydgoszcz 2011. , s. 319.. Do tych złączonych wód roztopowych wpadały rzeki z południa Polski. Pradolina Toruńsko-Eberswaldzka wcięła się głęboko w utwory morenowe a częściowo nawet w trzeciorzęd. Odpływ wód w rejonie Bydgoszczy przebiegał początkowo na szerokości ok. 25 km na poziomie powyżej terasy X (72 m n.p.m.) – od Zbocza Fordońskiego (Kruszyn – Myślęcinek – Fordon) na północy po linię Rojewo – Tarkowo – Łabiszyn na południu.
W czasie postoju lądolodu na linii moren pomorskich ok. 15 tys. lat temu, utworzył się szlak odpływu wód roztopowych z północy na południe do Pradoliny Toruńsko-Eberswaldzkiej, tzw. Sandr Brdy, szczególnie rozległy w rejonie Borów Tucholskich, zaś w pobliżu Bydgoszczy przebiegający wzdłuż obecnej południkowej Doliny Brdy. Wody wypływające z lądolodu niosły osady, akumulowane na jego przedpolu, tworząc równinną pokrywę piaszczystą. W ten sposób powstała Dolina Sandrowa Brdy w północno-zachodniej części miasta. W jej obrębie znalazły się również ostańce erozyjne w postaci rozmytych kęp morenowych, np. w podbydgoskim JanowieEncyklopedia Bydgoszczy, t. 1. praca zbiorowa pod red. Włodzimierza Jastrzębskiego. Towarzystwo Miłośników Miasta Bydgoszczy. Bydgoszcz 2011. , s. 325.. Kolejna tego typu forma sandrowa miała miejsce prawdopodobnie na linii Fordon – Chełmno; została później wykorzystana przez wody pra-Wisły po dokonaniu przełomu pod Fordonem.
W miarę wycofywania się lodowca, gdy ilość wód roztopowych malała, w pradolinie Noteci-Warty w rejonie Bydgoszczy utworzył się wtórny, węższy szlak odpływu wód na zachód ograniczony z północy Zboczem Fordońskim, a z południa Zboczem Bydgoskim (Skarpą Południową). Jego dno znajdowało się początkowo na poziomie ok. 60 m n.p.m., a docelowo w poziomie terasy VI – 52–55 m n.p.m.; szerokość doliny wynosiła ok. 8 km. Gdy ok. 14–12 tys. lat temu lądolód wycofywał się z terenu północnej Polski, w sandrową dolinę Wdy i Mątawy na linii Fordon – Chełmno wdarła się Wisła, znajdując krótszy odpływ w kierunku Bałtyckiego Jeziora Lodowego. Inicjalny przepływ wód rzecznych na północ nastąpił się w poziomie terasy wznoszącej się 30–32 m ponad obecny poziom Wisły (58–60 m n.p.m.)Weckwerth Piotr: Problem bifurkacji Wisły pod Fordonem (Bydgoszcz) na tle ewolucji Kotliny Toruńskiej pod koniec plenivistulianu. [w:] Przegląd Geograficzny 2006, 78, 1, s. 47–68, https://web.archive.org/web/20231002162350/https://geography.upol.cz/soubory/lide/smolova/RGPOL/Bifurkace-Wisly.pdf.. Przez około 2 tys. lat odpływ następował w obu kierunkach (faza bifurkacji). Wskutek niskiego poziomu wód kształtującego się Bałtyku, następowało szybkie erozyjne pogłębianie Doliny Dolnej Wisły i zaniknięcie odpływu na zachód na rzecz krótszego odpływu bezpośrednio ku BałtykowiMojski Józef Edward. Geologiczne warunki powstania i rozwoju Doliny Dolnej Wisły. [w:] Dolina Dolnej Wisły. Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk 1982. ..
Po całkowitym zatamowaniu odpływu zachodniego, między Bydgoszczą a Nakłem wytworzył się dział wodny między systemami Odry i Wisły, a słabo odwadniane dno pradoliny uległo zabagnieniu i zatorfieniuAugustowski Bolesław. Charakterystyka geomorfologiczna. [w:] Dolina Dolnej Wisły. Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk 1982. Ossolineum, Wrocław-Warszawa-Kraków-Gdańsk-Łódź, s. 61–79. .. Torfowisko, rozwijające się na piaskach dolinnych w poziomie środkowej terasy (55 m.), urosło do 60 m nad poziomem morza. Podobna sytuacja zaszła w południowej części Kotliny Toruńskiej w rejonie Bydgoskich Łąk Nadnoteckich (Rojewo – Tarkowo Dolne – Antoniewo – Dębinek – Rynarzewo – Nakło).
Po zaniknięciu spływu wód pra-Wisły na zachód, rzeka Brda spływała odtąd ku Wiśle, wykorzystując na odcinku ok. 10 km od Jachcic po Brdyujście dno pradoliny. Poziom jej wód był skorelowany z obniżającym się poziomem rzeki Wisły. W ten sposób w ciągu kilku tysięcy lat na odcinku bydgoskim utworzyła się holoceńska dolina Brdy, wcięta ok. 10–20 m w podłoże terasy VI. Podobna sytuacja nastąpiła w obrębie Doliny Sandrowej Brdy w północno-zachodniej części miasta, gdzie zbocza wtórnej doliny osiągnęły wysokość 35 m. Od około 8 tys. lat temu, po podwyższeniu poziomu wód w Bałtyku (Morze Litorynowe), przeważała akumulacja rzeczna, w następstwie której narosła pokrywa aluwialna wyścielająca dna holoceńskich dolin Wisły i Brdy. Rzeki zmniejszyły swe spadki oraz zaczęły meandrować, przyczyniając się do powstania nowych załomów teras I-IV, widocznych dzisiaj w zakolach tych rzek.