峡谷两侧山高岩陡，峭拔幽深，形势险要，其雄奇瑰丽之势，犹如长江三峡的缩影，故素有"嘉陵江小三峡"之称。褶皱带在白垩纪末期第三纪初的四川运动形成。地层有三迭纪、侏罗纪和第四纪地层，而缙云山属于三个背斜的中间一支温汤峡背斜的一部分，与小三峡山下相映，风景秀丽，海拔200-952.2米，相对高差752.2米。
缙云山的南段为箱形山脊，顶部平缓。全山西翼较缓，坡度20°左右，东翼较陡，坡度60°~70°，因此两翼植物和植被有所不同。
缙云山岩层为砂、泥页岩相间组合，上层为厚砂岩，下层为泥页岩，泥页岩积水。岩层越厚，积水越多。在砂岩和泥页岩接触面，有接触水流出。采煤后的煤洞有煤洞水，岩体在这些流水的长期作用下，形成以山脊线为分水岭。在东南翼和西北翼上发育的许多平行排列的顺向河及冲沟，构成了缙云山的梳状水系。
冲沟长度一般为0.7~1公里，最长者1.8公里，最短者0.5公里，大多属于幼年冲沟，其弯曲度不明显，多为直线型冲沟，而沟谷为"v"字型。谷宽10~50米，也有几米宽的，由于山体蓄水量较大，冲沟大多数(12条)有常年性流水，成为山泉，满足职工、村民以及游客的生活用水，并且煤洞水还成为地势较高的丘陵地的灌溉用水。所有这些流水最终流入嘉陵江。保护区范围内，有人工挖掘的堰塘，溪沟筑成的大小水库共计11个。
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