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La inmensa mayoría del territorio está formado por pizarras, esquistos y grauvacas. Tan sólo a lo largo del río Erjas y en la cabecera del río Sever afloran las rocas graníticas.

La geología del Tajo Internacional es poco variada, estando la inmensa mayoría de superficie ocupada por pizarras. Junto a estas, y creadas a partir del lento enfriamiento de magmas durante la Orogenia Hercínica, aparecen en menor medida, las rocas graníticas, que hoy día afloran a lo largo del río Erjas y en la cabecera del río Sever.

Como materiales de cobertera aparecen sedimentos tipo “raña” (cantos redondeados empastados en arcillas y arenas de color rojizo) en las inmediaciones del río Erjas y otros materiales sedimentarios más recientes que corresponden con las terrazas fluviales, pequeños depósitos de arenas y gravas asociados a los cauces fluviales.

Como singularidad podemos encontrar multitud de pequeños diques diabásicos, que dan lugar a las llamadas en la zona por los lugareños «piedras de venero». Estas pizarras se originaron en el fondo marino que ocupaba la actual superficie de parque por sedimentación. Aún hoy podemos observar las marcas del oleaje (ripples) grabadas en las mismas.

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