Watervoerend erosiedal in de stuwwal van Ootmarsum, een meer dan 70 meterhoge stuwwal uit het Saalien, de voorlaatste ijstijd waarin delen van Nederland met landijs bedekt waren, ontstaan onder invloed van de enorme zijdelingse druk van een zich uitbreidende ijslob in het huidige Dinkeldal.  Door de druk werden miljoenen jaren oude, tertiaire afzettingen en  oudere pleistocene afzettingen geplooid en geschubd afgezet. De strekkingsrichting van deze plooien en schubben is vrijwel noord-zuid, maar buigt in het zuidelijk deel van de stuwwal af naar een meer noordwest-zuidoostelijke richting. Vooral op het westelijke deel van de stuwwal zijn deze plooien en schubben  nog duidelijk herkenbaar in het landschap. De grove pleistocene zanden liggen als ruggen in het terrein en de hoogste delen van de stuwwal zoals de Galgenberg en de Kuiperberg zijn grindkoppen van pleistocene afzettingen. Tussen de schubben liggen de kleiige, lemige en fijnzandige tertaire afzettingen tot aan maaiveld.  In de groeve Kuiperberg zijn deze miljoenen jaren oude afzettingen ontsloten (is deze groeve nog toegankelijk??)  In relatief warme perioden tijdens de laatste ijstijd, het Weichselien, zijn door sneeuwsmeltwater diepe erosiedalen in de stuwwal gevormd.  De zijdalen volgen consequent de strekkingsrichting van de schubben.

Door de unieke en complexe geologische opbouw van deze stuwwal (afwisseling van grindpakketten en tertiaire kleien, lemen en fijne zanden) treed relatief hoog op de stuwwal in de erosiedalen basenrijk grondwater uit, dat tot beken samenvloeit. Dit in tegenstelling tot meeste stuwwalen die geheel  zijn opgebouwd uit doorlatende afzettingen, waardoor het water wegzijgt en niet kan uittreden.

Voorbeelden van watervoerende erosiedalen zijn het Springendal aan de oostzijde en het Hazelbekkedal en het dal van de Mosbeek aan de westzijde van de Stuwwal. De morfologie van de nauwelijks aangetaste beekdalen wordt sterk bepaald door de afwisseling van hardere en zachtere lagen in de bodem die door de beken worden aangesneden. Dit heeft geleidt tot een grote verscheidenheid aan dalvormen.  Aan de voet van de stuwwal liggen waaiervormige structuren (daluitspoelingswaaiers), gevormd door erosie materiaal uit de dalen.  Aan het einde van de laatste ijstijd (Weichselien) zijn in de beekdalen dekzanden ingestoven, waardoor beekdalen soms gedeeltelijk afgesloten raakten. Tijdens het holoceen  is er in de dalen veen gevormd en zijn (tijdens perioden met extreme neerslag) beekafzettingen afgezet.