De ondergrond van Comblain- au- Pont bestaat uit een reeks gegolfde lagen. In geologisch opzicht bevinden de Roches Noires zich in de synclinale van Comblain- au- Pont. Een synclinale is een soort dal in de plooiing.
Deze synclinale wordt aan de noord- en de zuidkant begrensd door twee anticlinalen. Een anticlinale is een hoger gelegen rug in de plooiing. Deze bestaan uit Famennien- gesteente -dat bestaat uit een massief uit lei- en zandsteen- en zijn veel ouder dan de kalksteen in de synclinale, ze zijn van Onderdevoon- oorsprong. Er zijn twee verschillende soorten gesteente te onderscheiden, het Famenne- leisteen, een 50- 100 meter dikke laag uit brokkelige leisteen en kleiige mergel. Verder is er een laag Condroz- kalksteen, met een dikte van 400- 500 meter. Hierin bevinden zich enkele zandsteengroeves, bijvoorbeeld de steengroeves van Rivage, Chanxhe en Géromont, aangezien het gesteente zeer geliefd is als bouwsteen. In het gesteente bevinden zich ook verticale gangen die loodrecht door de lagen lopen. Men noemt ze diaklazen en ze zijn gevormd door het krimpen van de rotsen ten gevolge van uitdroging.
De synclinale van Comblain- au- Pont bestaat uit de Formatie van Comblain- au- Pont. De rotsen zijn gevormd in de de periode van het Midden- en Boven- Devoon (370- 345 miljoen jaar geleden) en in het Carboon (345- 280 miljoen jaar geleden) en bestaan zowel uit de zogenaamde "Kolenkalk" als uit dolomiet. Maar ook in het Jura en het Krijt (240- 65 miljoen jaar geleden) werd gesteente gevormd, dit waren de brokkelige kalkrotsen. In het Paléogeen (65- 25 miljoen jaar geleden) werden ook weer brokkelige kalkstenen afgezet.
Het gebied kenmerkte zich door transgressies, periodes waarin de zee het land overstroomde, en regressies, waarin de zee zich weer terugtrok. In de zones die door de zee overdekt werden, vond sedimentatie plaats. Dit droeg bij aan de vorming van lagen van afgezette sedimenten. De afgezette sedimenten bestaan uit calciumcarbonaat, het waren namelijk de overblijfselen van zeeorganismen. Het zijn min of meer pararallel aan de toenmalige kustlijn lopende lagen. Door het steeds meer ophopen, veranderden de lagen in de loop van de tijd in rotsgesteente. Het was een dalingsgebied, dat door de voortdurende afzetting steeds op hetzelfde niveau bleef. Het bevat talrijke fossielen zoals schelpen, koralen en zeeleliën.
De "Roches Noires" vormen een muur van dikke en massieve dolomietlagen, die de erosie beter weerstaan en die minder gebarsten zijn dan de nabij gelegen kalksteen.
Dit dolomiet moet men niet verwisselen met kalksteen (CAO3). Kalksteen is gevormd uit calciumcarbonaat, dolomietgesteente (CaMg(NO3)2) bestaat daarentegen uit calciumcarbonaat en magnesiumcarbonaat en is wat minder oplosbaar dan kalksteen. Dit dolomiet is aan te tonen met chloorzuur. Deze opbouw van het gesteente geeft haar ook haar sombere kleur, waarvan de naam "Roches Noires" (de zwarte rotsen) ook stamt. In de Roches Noires komen ook zachtere lagen voor, die veel gevoeliger zijn voor erosie en dus sneller afbrokkelen.
Later werden de horizontaal afgezette kalklagen vertikaal geplaatst tijdens allerlei plooiingsfases, met name tijdens de Hercynische plooiing. In de zee werden de rotsen blootgesteld aan erosie en werd hun oppervlak meer of minder afgevlakt en gepolijst. Het resultaat hiervan is een schiervlakte.
Vervolgens sneed de Ourthe zich in in het dal waarbij de hellingen ontstonden die wij ook tegenwoordig nog aantreffen. Daarbij kwam de kalk- en de zandsteen aan het oppervlak. Ongeveer 500.000 jaar geleden stroomde de Ourthe aan de voet van de "Roches Noires" in een lange meander rondom Comblain-au-Pont, welke ook nu nog zichtbaar is. Door de aanwezigheid van zachtere rotsbanken heeft de Ourthe haar bedding verlegd en ze stroomde eerst over het middenterras langs de Tour- Saint- Martin, en erna in haar huidige bedding.
Dit uitsnijdingsproces had trouwens tot gevolg dat de Ourthe zich gedurende een bepaalde tijd ondergronds in het zachte kalksteen kon uitsnijden, om haar huidige koers op te pakken na de instorting van het dak van de grot en de afbrokkeling van het puin. Dit proces verklaart ook het bestaan van een middenterras, waarop zich onder meer de Tour Saint- Martin bevindt, net als een groot aantal weides. In feite daalde de Ourthe, door het eroderen van de gehele rots, af van het niveau van het dorpje Mont, naar haar bedding in het huidige dal.