Pour l’essentiel, le Parc s’étend sur des affleurements du socle piémontais de calcschistes à pierres vertes :ophiolites du socle ultrabasique du Mont-Avic, qui dominent dans le vallon de Chalamy, et calcschistes, dominants dans la vallée de Champorcher. Les ophiolites constituent un fragment du bassin piémontais de type océanique, pris dans l’orogenèse alpine, à la suite de la collision continentale entre l’Afrique et l’Europe.

La zone de Champdepraz fait partie du socle piémontais de calcschistes à pierres vertes. Ces calcschistes sont constitués de roches pauvres en calcite, voire dépourvues de celle-ci, comme les phyllites séricites, les micascistes et, plus rarement, les quarzites et les gneiss albitiques. Les pierres vertes sont des dérivés métamorphiques, ici de roches intrusives basiques ; ce sont pour l’essentiel des prasinites de gneiss ou des gneiss prasinitiques, qui se sont peu à peu transformés en prasinites au fur et à mesure qu’ils perdaient de leur teneur en quartz et en muscovite. Dans son ensemble, l’aire qui a récemment été rattachée au Parc, à savoir le haut du bassin hydrographique de l’Ayasse, présente des caractéristiques nettement différentes de celles de la vallée de Champdepraz : ses vastes affleurements de calcschistes et la présence de sols plus profonds et fertiles favorisent le développement d’une couverture végétale plus dense que celle du vallon de Chalamy, avec une remarquable variété florale à l’étage alpin.Du point de vue morphologique, le territoire du Parc montre une phase d’évolution encore jeune, avec des reliefs élevés, des vallées profondément creusées et des versants fortement pentus.

La morphologie est le résultat de nombreux facteurs, tels que l’activité combinée de l’érosion et des sédiments des cours d’eau et des glaciers, qui a entraîné la formation de cirques glaciaires devenus ensuite des lacs alpins ; ce qui la caractérise également, ce sont les dépôts morainiques importants par extension et épaisseur, et des dénivelés considérables du fond de la vallée aux sommets.

Le Val Chalamy présente des reliefs élevés et des vallées profondément creusées. Les plans inclinés de schistosité des roches métamorphiques, relativement homogènes, se développent surtout dans la direction du nord et déterminent une nette asymétrie des deux versants principaux : sur le versant gauche orographique, les pentes sont plus raides, tandis que le versant droit la morphologie est plus douce, avec une alternance de mamelons, replats et dépressions (ces dernières étant en partie une conséquence de mouvements de failles).

L’action des glaciers quaternaires (érosion, ablation et dépôt) est particulièrement évidente dans le secteur Sud de la vallée, où abondent les roches polies, striées et moutonnées, ainsi que de nombreux cirques glaciaires actuellement occupés par des lacs. De considérables dépôts morainiques et de nombreux massifs erratiques se remarquent clairement dans la portion Est.

Les cours d’eau ont creusé de profonds sillons dans la vallée, ce qui a contribué aux transports solides vers l’embouchure :

les imposants dépôts fluvioglaciaires existants immédiatement en aval de Chevrère sont devenus évidents à cause des processus de dégradation qui ont entraîné de spectaculaires formations de calanques, assez insolites dans le milieu alpin.

Contrairement à quelques secteurs limitrophes de la vallée de Champorcher, les calcschistes prévalent, avec quelques rares intercalations de prasinites et quelques lentilles de serpentinites. De puissantes successions de pierres vertes affleurent dans le territoire de Champdepraz, avec prévalence de péridotites (péridotites tectoniques du Mont Avic), métagabbros éclogitiques, métabasaltes éclogitiques-glaucophanitiques, qui alternent avec des séquences volcano-sédimentaires. Cette zone à l’intérieur du Parc et dans ses abords immédiats compte quelques minéralisations particulièrement intéressantes, dont certaines ont été exploitées pendant une période très longue jusqu’à la première moitié du siècle dernier. L’exploitation des minéralisations de magnétite du Lac Gelé, situées à 2600 m d’altitude, se faisait déjà en 1693 et elle s’est poursuivie par intermittence jusqu’en 1893. Les minéralisations en fer et cuivre du lieu-dit Hérin, situées à l’extérieur du Parc en amont du chef-lieu de Champdepraz, à 1700 m, ont été intensément exploitées au XVIIIe siècle, puis avec des interruptions jusqu’en 1951.

En outre, les nombreux minéraux découverts dans plusieurs points du Parc à l’intérieur de veines de rodingite sont dignes d’attention (apatite, épidote, grenat, smaragdite, vésuvianite, etc.).

Les affleurements constitués par les dépôts superficiels quaternaires de la zone de Champdepraz, relativement continus, sont présents avec une certaine fréquence. Il s’agit surtout de dépôts glaciaires, moraines de fond et moraines latérales datant des derniers stades du retrait glaciaire würmien ou de stades glaciaires récents (Petit Âge Glaciaire), de dépôts détritiques, cônes ou flancs créés par la rupture des glaciers suivie du dépôt gravitatif au pied des parois rocheuses, et de sédiments de tourbière liés au remplissage des nombreux lits et paléofleuves d’origine lacustre. Les dépôts morainiques s’étendent sur tout le fond de la vallée, essentiellement à une altitude allant de 1300 m à 800 m, ce qui témoigne de la présence de vastes glaciers durant les périodes glaciaires. Les moraines sont des amas chaotiques de roches, de lithologie et granulométrie différentes, constituées par une matrice sableuse ou limoneuse où sont compris des fragments rocheux même de grandes dimensions. Les alluvions de fond de vallée forment des dépôts de faible entité, surtout de sables et de graviers, mais on trouve aussi des blocs de grande taille dans le lit du torrent Chalamy.

– Sur le versant nord de la Rosa dei Banchi on peut observer un glacier nettement plus étendu que l’appareil glaciaire résiduel situé sur les pentes septentrionales du Mont Glacier.

En l’absence d’appareils glaciaires significatifs, l’alimentation estivale des principaux cours d’eau est garantie par la fonte tardive des neiges sur les hautes pentes exposées au nord et par l’eau contenue dans les couches détritiques et morainiques. Le régime hydrologique, caractérisé par des changements brusques de débit, entre autres à cause des sols, superficiels principalement, présente un minimum hivernal accentué et un maximum vers la fin du printemps. La circulation des eaux souterraines est copieuse et diffuse, et en conséquence les sources sont nombreuses ; les sources émergentes situées sur le versant orographique gauche du Val Chalamy donnent lieu à des environnements contrastés particuliers, car elles s’inscrivent dans des milieux à tendance xérique.