* Đặc điểm hình thái trắc lượng
Khu vực Hương Sơn là phần cuối của hệ thống núi và cao nguyên đá vôi Sơn La – Mộc Châu (Tây Bắc), vùng núi đá vôi Hòa Bình – Ninh Bình đến tận bờ biển Nga Sơn – Thanh Hóa và tiếp giáp với châu thổ Sông Hồng. Đây chính là ranh giới giữa rừng núi, đồng bằng về phía Tây Nam, đồng bằng Sông Hồng nên ở đây chỉ tồn tại kiểu núi thấp (đỉnh cao nhất là Bà Lồ - 381m). Tuy vậy, biên độ chia cắt sâu cũng khá lớn (từ 100 – 150m). Mật độ chia cắt ngang khá dày đặc. Khác với các vùng khác, vùng núi đá vôi nói chung (trong đó có Hương Sơn) không chỉ được đặc trưng bởi hệ thống khe rãnh, dòng chảy mà còn bằng hệ thống hố sụt, phễu, máng
trũng karstơ. Các hang động nổi tiếng nhất với chiều dài 20 – 25m, chiều cao từ 10 – 15m đã được tìm ra là: Hương Tích, Hinh Bồng, Long Vân, Tuyết Sơn,…[15].
Dạng karstơ bề mặt mang đặc trưng rõ nét của karstơ nhiệt đới ẩm là các khối núi nhỏ với các bề mặt đỉnh và sườn thoải gần đỉnh, chủ yếu là địa hình carư do quá trình sập lở tạo thành. Bề mặt lởm chởm dạng đá tai mèo rất đa dạng về hình thái trong các thung lũng tạo thành những phong cảnh không chỉ đẹp mà còn rất hùng vĩ [15].
* Đặc điểm địa mạo
Địa mạo của khu vực gồm hai nhóm chính:
- Nhóm dạng và yếu tố địa hình nguồn gốc sông bao gồm các đồng bằng tích tụ sông có tuổi Holoxen muộn đến hiện tại, tích tụ aluvi tướng bãi bồi bằng phẳng, thành phần trầm tích là sét, sét pha, chiếm phần lớn diện tích phần đông bắc khu vực Hương Sơn. Trên bề mặt của đồng bằng này dễ dàng nhận thấy những ô trũng, là các di tích của các lòng sông cổ, trong quá trình dịch chuyển theo chiều ngang đã để lại dấu vết này. Đó là những đồng bằng aluvi tướng lòng sông cổ với các thành tạo trầm tích là bùn, sét lẫn mùn bã thực vật. Dọc theo sông Đáy và sông Thanh Hà là các đồng bằng tích tụ với aluvi tướng gờ cát ven sông, chủ yếu là cát, cát pha. Sát chân núi là các đồng bằng ven núi. Tham gia vào quá trình tạo thành đầm lầy có hai tác nhân khác nhau:
+ Do sông bồi đắp ở các vùng trũng chân thềm.
+ Do nước ngầm ở các khối núi đá vôi chảy ra nhiều bị ứ lại.
Đầm lầy theo chế độ ngập nước có thể chia ra: ngập nước thường xuyên và ngập nước theo mùa. Do tác động của con người nên diện tích đất ngập nước thường xuyên ngày càng bị thu hẹp. Lạch sâu nhất của đầm lầy chính là lòng suối Yến, suối Tuyết. Cấu tạo trầm tích tầng mặt: bùn, sét lẫn mùn bã trầm tích thực vật [15].
- Nhóm dạng và yếu tố địa hình nguồn gốc karstơ. Theo hình thức biểu hiện của các quá trình có thể chia ra karstơ bề mặt và karstơ ngầm [15].
Trong số các dạng karstơ ngầm đáng kể nhất là các hang động. Hang động có thể coi là một hệ sinh thái đặc biệt. Hang động ở Hương Sơn tập trung vào cụm lớn: Hương Tích (tây bắc khối) và Long Vân (tây nam khối) [15].
Ngoài ra còn có các hang ngắn, độ dài 5 – 20m, gồm 2 loại hang dạng “mái đá” phát triển theo các bề mặt lớp hoặc khe nứt vòm hang là bề mặt lớp của các cấu trúc địa chất [15].
Các dạng karstơ bề mặt mang đặc trưng rất rõ nét của karstơ nhiệt đới ẩm. Đó là các khối nhỏ dạng tháp và tháp cụt; các phễu và máng trũng. Trong karstơ bề mặt có thể phân chia như sau: các bề mặt đỉnh và sườn thoải gần đỉnh. Chủ yếu là dạng vi địa hình carư do quá trình rửa lũ tạo thành, có bề mặt lởm chởm dạng đá tai mèo rất đa dạng về hình thái: dạng thẳng thước và dạng kéo dài với chiều rộng không vượt quá 20 – 50m và phân bố rộng rãi nhất là các sườn xâm thực – rửa lũa. Trên bề mặt sườn phát triển các carư dạng luống kéo dài, giữa các luống là các tích tụ vụn bở, sản phẩm phá hủy đá gốc các luống này có kích thước từ một vài cen-ti- mét đến một vài mét làm phức tạp thêm vi địa của loại này. Trong khối núi Hương Sơn còn gặp loại sườn rửa lũa – sập lở phân bố thành hai dải Tây Nam và Đông Bắc. Loại này có bề mặt dốc và rất dốc, đôi khi tạo thành những bức tường thẳng đứng. Xung quanh các hố sụt và phễu máng trũng đôi khi còn gặp các bề mặt sườn rửa lũa – tích tụ trọng lực có độ dốc thoải đều, trung bình. Trên bề mặt này có tầng đất khá dày so với các bề mặt sườn ở vùng karstơ nói chung [8]; [15].
Một dạng nữa mặc dù hiếm nhưng cũng phát hiện thấy ở vùng này là các máng trũng rửa lũa – xâm thực có dạng kéo dài và hở, khác với các phễu có dạng khép kín. Đó là dấu hiệu đầu tiên của sự phát hiện dòng chảy ở vùng núi đá vôi hoặc do liên kết các hố sụt, phễu karstơ lại với nhau [15].
Một đặc trưng điển hình cần được nhắc tới ở vùng này là các cánh đồng karstơ ven rìa mà có thể xem như là Sediment đá vôi (Lê Đức An, 1985). Trên cánh đồng karstơ còn phổ biến các khối núi đá vôi sót đang mất dần dấu tích của các bề mặt khối karstơ rộng lớn trong quá khứ.