In epoca preistorica la conca reatina era interamente occupata da un grande lago generato dal fiume Velino. Infatti, le acque del Velino, ricco di carbonato di calcio derivante dalle attività vulcaniche presenti nell’era quaternaria nelle zone in cui il fiume scorreva, cominciarono a sedimentare calcare, che si andò a raccogliere in particolare nel punto di confluenza tra il fiume Velino ed il fiume Nera, creando un notevole dislivello fra l’altopiano reatino e quello ternano, che in origine si trovavano sullo stesso piano. Questi sedimenti crearono dapprima un forte dislivello fra i due altopiani e poi un vero e proprio sbarramento di roccia calcarea, che ostruirono il passaggio alle acque del Velino che quindi allagarono l’intera valle reatina creando appunto un lago che fu chiamato dai Romani Lacus Velinus. Il  lago subì nel corso dei secoli innalzamenti ed arretramenti della sua altezza che determinarono il formarsi di ampie zone paludose che favorirono lo sviluppo di epidemia di malaria rendendo assai poco salubre la zona.

L’assetto idrogeologico della Valle Reatina è fortemente influenzato dall’idrodinamica sotterranea regionale dell’area sabinoreatina, che presenta quattro grandi emergenze della falda basale, di portata media elevata:

a) a Nord-Est le sorgenti di S. Susanna, ubicate al contatto tra i Monti Reatini e la Piana Reatina (5,5 m3/s);
b) ad est la Piana di S.Vittorino sede delle Sorgenti del Peschiera e di altre numerose emergenze, per un totale di circa 30 m3/s; 
c) a Sud le sorgenti Le Capore, portata media 5 m3/s, nella valle del Torrente Farfa; 
d) a Nord-Ovest le gole di Montoro-Stifone, sede dell’omonima sorgente lineare di portata media pari a 15 m3/s. 

Le maggiori strutture idrogeologiche che alimentano queste importanti sorgenti sono quindi rappresentate principalmente dagli acquiferi carbonatici e comprendono le dorsali dei Monti Sabini e dei Monti Reatini (della Serie Umbro-Sabina, di mare aperto) e quella dei Monti Giano-NuriaVelino (di piattaforma carbonatica)