บริเวณพื้นที่ตั้งของเวียงกุมกามมีความสูงประมาณ ๓๐๐ เมตรจากระดับน้ำทะเลปานกลาง ลักษณะภูมิสัณฐานเป็นแบบที่ราบน้ำท่วมถึง (Alluvial plain) เป็นผลสืบเนื่องมาจากการทับถมของตะกอนลำน้ำในฤดูน้ำหลาก ทำให้เกิดเป็นสภาพภูมิประเทศเป็นที่ราบเรียบ มีความลาดเทประมาณ ๑-๒ เปอร์เซ็นต์ โดยมีแนวทิศทางการลาดเทจากด้านทิศเหนือลงสู่ทิศใต้และจากทิศตะวันออกสู่ทิศตะวันตก๒๔ ตะกอนที่พบส่วนใหญ่จะเป็นตะกอนทรายหยาบ-ละเอียด มีดินเหนียวและทรายแป้งปะปนเล็กน้อย ซึ่งการทับถมในลักษณะนี้จะทำให้เกิดเป็นพื้นที่ราบลุ่ม (basin) เป็นแนวแคบๆ ไปตามความยาวของแม่น้ำปิง และคันดินธรรมชาติ (natural levee)

      การขุดแต่งทางโบราณคดีในบริเวณโบราณสถานหลายแห่งในเวียงกุมกามที่ผ่านมา พบว่าชั้นดินที่ปกคลุมโบราณสถานนั้น จำแนกออกเป็น ๓ กลุ่มด้วยกัน คือ

 ๑. ชั้นดินที่ทับถมอยู่เหนือตะกอนน้ำพา โครงสร้างดินส่วนใหญ่เป็นดินร่วนปนทราย สีน้ำตาล น้ำตาลปนเทาหรือน้ำตาลเข้ม มีเศษโบราณวัตถุและอินทรียวัตถุปะปนในชั้นดิน ชั้นดินนี้ทับถมอยู่บนชั้นทรายตะกอนน้ำพา จึงเป็นชั้นดินที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหลังจากที่น้ำท่วมเวียงกุมกามครั้งใหญ่และมีการใช้พื้นที่มาจนถึงปัจจุบัน

 ๒. ชั้นดินตะกอนน้ำพา ส่วนใหญ่เป็นดินทราย พบตั้งแต่ทรายละเอียด-ทรายหยาบแทรกปะปนกัน ในบางแหล่งเช่นวัดอีก้างนั้น พบชั้นกรวดขนาดใหญ่ปะปนอยู่ด้วย ชั้นดินนี้เกิดจากการพัดพาของแม่น้ำปิง

 ๓. ชั้นดินที่ทับถมอยู่ใต้ชั้นตะกอนน้ำพา ชั้นดินนี้ส่วนใหญ่เป็นดินทราย และดินร่วนปนทรายสีน้ำตาลปนเทา มักพบเศษโบราณวัตถุปะปนอยู่ด้วย ชั้นดินนี้เป็นชั้นดินร่วมสมัยกับการใช้งานของโบราณสถานภายในเวียงกุมกามจนกระทั่งถึงช่วงเวลาทิ้งร้างของเวียงกุมกามก่อนน้ำท่วมครั้งใหญ่

      พ.ศ. ๒๕๔๖ สำนักงานศิลปากรที่ ๘ เชียงใหม่, หจก. เฌอ กรีน และ ผศ.ชาติชาย ร่มสินธิ ได้ตรวจสอบลักษณะทางปฐพีวิทยาบริเวณแหล่งโบราณสถานวัดหนานช้าง พบว่าดินตัวอย่างเกือบทุกผนังชั้นดินมีปริมาณอินทรียวัตถุลดลงตามความลึก ยกเว้นตัวอย่างจากผนังชั้นดินด้านทิศตะวันออกของวัดหนานช้าง (บริเวณใกล้แนวพนังดิน) พบว่าปริมาณอินทรียวัตถุในชั้นดินล่างมีแนวโน้มที่จะมีปริมาณเพิ่ม ซึ่งสอดคล้องกับสัณฐานของดินที่แสดงออกด้วยสีดินที่เข้มขึ้น ลักษณะเช่นนี้น่าจะบ่งบอกถึงการเป็นชั้นดินที่เคยมีคนอยู่อาศัยมาก่อน ซึ่งสอดคล้องกับการพบหลักฐานกิจกรรมการหล่อโลหะที่พบบริเวณด้านหน้าซุ้มประตูโขง

ที่มาข้อมูล :  ประวัติศาสตร์ เวียงกุมกาม เมืองโบราณใต้ตะกอนทราย

                  : โบราณคดีสามทศวรรษที่เวียงกุมกาม