a. Địa chất
Phần lớn diện tích khu vực nghiên cứu thuộc hệ tầng Đồng Giao, phân bố thành dạng dải kéo dài theo hướng Tây Bắc – Đông Nam. Thành phần chính: đá sét vôi, bột kết, đá vôi, đá phiến sét, đôi nơi có kẹp lớp mỏng cát kết hạt mịn. Chiều dày chung của hệ tầng là 400 – 500 m. Các đá vôi xếp vào nhóm này có dạng khối phân lớp dày. Đá vôi bị phong hóa mạnh với các khe nứt sâu và rộng do các hoạt động kiến tạo tác động, đồng thời các quá trình phong hóa cơ học và phong hóa hóa học xảy ra mạnh mẽ nhất là quá trình hòa tan trên các đá vôi dạng khối kết quả là trên bề mặt địa hình tạo các hang động, kiểu Karst và đá mèo điển hình.
b. Thổ nhưỡng
Khu vực có các loại đất sau:
- Đất phù sa ngòi suối: Phân bố ven các ngòi suối, là những dải đất có diện tích rất nhỏ hẹp, thành phần cơ giới đât nhẹ, màu sắc không đồng nhất từ vàng xám đến nâu vàng. Phản ứng của đất chua, hàm lượng mùn nghèo, là nơi trồng được 2 vụ lúa.
- Đất dốc tụ thung lũng: Phân bố rải rác dưới dốc chân địa hình đồi núi, độ dốc địa hình nhỏ, đất thường có màu nâu vàng, thành phần cơ giới thịt nhẹ, có lẫn nhiều mảnh đá dăm sắc. Phần lớn đất có phản ứng chua, thành phần mùn và đạm khá, lân và kali trung bình.
- Đất feralit bị biến đổi do trồng lúa nước: Phân bố trên các sườn đủ nước tưới hoặc có thể chủ động tưới. Phát triển trên các sản phẩm hình thành tại chỗ hoặc đất dốc tụ, do thường xuyên bị ngập nước nên làm thay đổi quá trình lý hóa của đất, cấu tượng của đất bị phá vỡ, xuất hiện glây phân tầng rõ. Tầng mặt màu nâu xám, thịt nặng và chặt, tiếp theo là tầng đất màu vàng xám,
thịt nặng kết von khoảng 10%. Đất ít chua, tỷ lệ mùn, đạm, kali tổng số khá, đánh giá chung là tốt.
- Đất Feralit mùn phát triển trên đá sét: thường có rừng che phủ, nhiệt độ thấp hơn, độ ẩm cao hơn do đó khả năng phân giải chất hữu cơ kém, mùn được tích lũy làm cho đất có màu xám đen, các chất dinh dưỡng đều giàu, đất có phản ứng rất chua.
- Đất Feralit nâu đỏ trên đá vôi: đất có màu nâu vàng, thành phần cơ giới từ trung bình đến thịt nhẹ, sâu khoảng 50cm có xuất hiện kết von, đất có phản ứng chua, hàm lượng lân, đạm khá, đất được đánh giá có thuận lợi cho việc trồng cây ăn quả và cây công nghiệp ngắn ngày.
- Đất Feralit trên đá sét: phân bố ở vành đai < 700m, lớp phủ thực vật nghèo nàn suy giảm, nhiệt độ cao làm tăng quá trình phân giải chất hữu cơ và rửa trôi tương ứng với quá trình tích lũy Fe, Al nên đất có màu đỏ vàng, nâu vàng, thành phần cơ giới đất trung bình, kết von rải rác. Đất rất chua và nghèo mùn, đạm trung bình, lân nghèo. Những nơi xen lẫn đá vôi thì ít chua hơn song thường bị khô do mất nước.